Устройство и принцип работы цилиндрического редуктора

Цилиндрическими редукторами называют передаточные узлы, которые предназначены для уменьшения скорости вращения и повышения крутящего момента электропривода. Устройства имеют высокий КПД – до 98%, отличаются простотой конструкции. Если передаточный механизм объединен с двигателем, то это – агрегат, называемый мотор-редуктором.

Устройство цилиндрических редукторов

Цилиндрические редукторы состоят из следующих элементов:

• литой корпус из стали или чугуна. Защищает внутренние детали, в картер корпуса заливается смазка;
• ведущий вал с шестеренкой, которая фиксируется на нем шпонкой или запрессована на ось. Соединен с силовым агрегатом, например, электроприводом;
• ведомый вал с зубчатым колесом. Соединен с понижающим механизмом, состоящим из системы зацепленных друг с другом шестеренок разных диаметров;
• подшипники – фиксируют валы внутри корпуса, обеспечивают их плавное вращение;
• смазочная система – снижает трение между поверхностями зубьев шестерен, уменьшая нагрев деталей, повышая эффективность работы агрегата;
• регулировочные винты, вкладыши, болты – необходимы для настройки узла.

Зубчатые колеса и шестерни цилиндрической формы с различной шириной, диаметрами и числом зубьев. Они изготовлены из легированных сталей, устойчивых к трению. Зубья перед сборкой устройства закаливают.

Закалка делает поверхность зуба твердой – до 58-62 HRC. Термообработка позволяет защитить сталь от истирания и появления задиров, предотвращает выкрашивание рабочей поверхности при высоких нагрузках. Закаливают только поверхности зубьев, а их сердцевина остается вязкой. Это сочетание твердых наружных слоев и вязкой средней части позволяет зубу не ломаться от ударных нагрузок.

Принцип работы цилиндрического редуктора

При передаче крутящего момента от электропривода к входному валу он начинает крутиться вместе с напрессованной на него шестеренкой. Так как эта шестерня связана с зубчатым колесом большего диаметра, то начинает вращаться и тот вал, на котором оно установлено. Угловая скорость вращения при этом снижается, а крутящий момент повышается. Если передаточный узел является многоступенчатым, то крутящий момент сначала передается на промежуточные валы, а потом на выходной.

Передаточное число равно отношению числа зубьев большей шестерни к числу зубьев меньшей. В многоступенчатых устройствах передаточное число достигает 16 тыс..

Классификация цилиндрических редукторов

Цилиндрические передаточные механизмы классифицируют по трем параметрам:

• по количеству ступеней – одноступенчатые, многоступенчатые. Чем больше в редукторе ступеней, тем больше передаточные числа. Например, у одноступенчатых – в среднем до 6,3-8, у двухступенчатых – до 50, у трехступенчатых – до 200 и выше;
• по типу зубьев – с прямыми зубьями. В этом случае зубцы сцепляются с зубьями сочлененных колес по всей длине, это понижает шумность работы и увеличивает эффективность передачи, однако ограничивает мощность вращения выходного вала. Если шестерни с косыми зубцами (расположенными под углом к оси вращения), то такая конструкция дает возможность передавать большие усилия, однако требует применения массивных подшипников и прочных валов из-за возникающих нагрузок на детали. У шевронных шестерен зубцы расположены по винтовым линиям и смотрят в разные стороны, это дает возможность уравновешивать осевые нагрузки. Однако шевронные зубчатые колеса сложны в производстве и дорого стоят;
• по расположению валов – у соосных агрегатов входной и выходной валы лежат на одной оси. Это позволяет уменьшить габариты редуктора. У конических агрегатов оси входного и выходного валов находятся под углом друг относительно друга, чаще всего расположены под 90 градусов. Применяются для передачи усилий с изменением пространственного положения оси вращения.

Сферы применения цилиндрических редукторов

Цилиндрические редукторы широко используются в промышленном оборудовании, строительной технике из-за их высокой надежности, высокого КПД, способности передавать большие мощности. Области применения передаточных механизмов:

• грузоподъемное оборудование: крановое оборудование, грузовые лифты, лебедки;
• станки: токарные, фрезерные, сверлильные, заточные;
• горно-обрабатывающие агрегаты: дробилки, мельницы;
• насосные и компрессорные станции;
• высокоточные промышленные аппараты: экструдеры, дозаторы, манипуляторы;
• оборудование, работающее под высокими нагрузками (практически без простоев) – транспортеры, конвейеры;
• приводы промышленных робототехнических систем;
• сельскохозяйственная, дорожно-строительная, военная техника.

Устройства применяют в горнодобывающей промышленности для обеспечения работы буровых установок. Также редукторы используют на промышленных предприятиях, например для работы конвейерных линий, в упаковочном оборудовании, выпускаются версии агрегатов для пищевой и химической промышленности с защитой деталей от коррозии.

Преимущества цилиндрических редукторов: способность увеличивать мощность электроприводов с минимальными потерями, повышенный КПД, возможность работы под неравномерными нагрузками, надежность и простота конструкции. Недостатками узлов, особенно многоступенчатых, считают их большие размеры из-за наличия нескольких валов с шестернями крупных диаметров. Минусами агрегатов также считаются повышенная шумность во время работы, отсутствие встроенных механизмов торможения валов.