Типы передач – Виды механизмов передачи движения: вращательного, поступательного

Содержание

ТИПЫ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ (анимация)

 


По сути , шестерни это устройства , которые передают вращательное движение от одной оси к другой . Некоторые типы передач  могут  осуществлять и поступательные  движения. Существуют десятки различных типов передач в промышленности , лишь некоторые из которых показаны здесь.

 


 

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ШЕСТЕРНИ

 

Цилиндрические зубчатые колеса работают на валах оси которых параллельны

 

 

Одним из побочных эффектов пар  цилиндрических зубчатых колес является то, что выходные оси вращается в противоположном направлении , от входной оси , эффект , который можно ясно увидеть в анимации

 


 

КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ КОЛЕСА

 

Конические шестерни работают на осях, которые не являются параллельными. Конические шестерни могут быть сделаны специально для осей практически под любым углом

 

 

 


 

ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

 

Червячных передач (или винт) можно рассматривать как передачу  одного зуба

Червячные передачи имеют некоторые особые свойства, которые делают их отличимых от других передач. Во-первых, они могут достичь очень высоких передач произведенных за одну движение. Потому что большинство червячных передач имеет только один нагруженный зуб, передаточное отношение это просто число зубьев на соединение передач. Например, червячных пара передач в паре с 40-зубый  цилиндрический редуктор  имеет соотношение 40:1. Во-вторых, червячные передачи имеют гораздо более высокие трения (и ниже эффективность), чем другие типы передач. Это потому, что профиль зуба червячных передач  постоянно скользят по зубам сопряженных передач. Это трение становится выше, тем больше нагрузка на передачу. Наконец, червячая передача не может работать с обратным эффектом . В анимации ниже , червячные передачи на зеленой оси ведет синие зубчатое колесо на красной оси. Но если вы включите красную ось в качестве ведущей , то червячных передач не получится. Это свойство передачи может применяться  для остановки -блокировки вещи на определенном месте, без скатывания назад , например ворота гаража.

 

 



ЛИНЕЙНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Это средство преобразования вращательного движения от оси вращения или шестерни в поступательное движение зубчатой рейки. Шестерня вращается , и толкает рейку  вперед , поскольку в ней  перемещаются  зубы шестерни . Регулируется    например меньшим количеством зубов на ведущей шестерни и большим на рейке .  движение в рейки будет пропорционально количеству зубьев на шестерне

 



ДИФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ПЕРЕДАЧА

Дифференциал — это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга. Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колёсам ведущего моста.

 

Почему для этого нужен дифференциал ? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу. В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса. В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут не быть связанными друг с другом и вращаться независимо. Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой). При жесткой же связи колёс ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колёс, автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте. Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передаёт крутящий момент на раздельные оси обоих колёс (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте.


ПЕРЕДАЧА С ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ШЕСТЕРЕН

Движущей кольцо, в сочетании с парой промежуточных шестерен, которые не зафиксированы на  своей оси , обладают функцией ,   включать и выключать шестерни в работу.

 

Анимация показывает,   работу шестерни , на отключение или или для того что бы обеспечить  сцепление шетерен с помощью промежуточной шестерни. Движущееся кольца показаны красным цветом. , оси соединены с серой осью с белыми дисками  которые скользит по пазам основной оси  . Движущей белое кольцо вращается вместе с осями. Сначала , движущиеся  кольцо отключено так как темно-серая и зеленая передача не зацеплены  . Движущиеся кольцо, приходит  в зацепление с зеленым и тем самым приводит в движение синюю передачу  .  Движущиеся  кольцо не использует зубьев, а использует четыре конических пальца , существует значительный зазор между кольцом и пальцами. Что позволяет подключать кольцо  на холостом ходу или когда шестерни вращаются с разными скоростями

 


 

РЕГУЛИРУЕМЫЙ РОТОР

 

 

 

 ОРИГИНАЛЬНЫЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ 

 

Выбор типа механической передачи | Статьи

Механическая передача – это механизм, который служит для преобразования механической энергии от привода к исполнительному механизму. Как правило, при этом, происходит изменение характера движения: изменение момента, скорости, силы либо изменение направления.

В фрезерно-гравировальных станках с ЧПУ, используются так называемые, передачи зацепления.

Типы передач зацепления:
— Зубчатые (реечные)
— Червячные
— Гипоидные
— Цепные
— Ременные
— Винтовые
— Волновые.

Чаще всего, при изготовлении механических станков с ЧПУ, применяют зубчатые либо винтовые передачи. Реже все остальные.

Зубчатые передачи преобразуют вращательное движение ведущий шестерни в поступательное движение рейки. Данные вид передач имеет высокий эксплуатационный ресурс и отличную надежность. Применяются они, как правило, при высоких скоростях перемещения, а так же, для преобразования больших мощностей.
Типы передач рейка\шестерня, подразделяются на прямозубые, косозубые и шевронные.
В станках, поставляемых нашей компанией, используются прямозубые и косозубые передачи.

Основные минусы прямозубых передач типа рейка\шестерня – это создаваемые при работе вибрации, что приводит к их достаточно быстрому изнашиванию и как следствию, появлению погрешностей.  Так же, данный тип передачи достаточно шумный.
К плюсам можно отнести дешевизну производства.

Косозубые передачи обладают лучшей плавностью хода и более низким уровнем шума.
При зацеплении рейки с шестерней, площадь сопряжения у косозубых передач больше, чем у прямозубых. Данное зацепление происходит постепенно, а не сразу, как у прямозубых типов передач.

Зубчатые передачи, позволяют добиться точности перемещения, в пределах 0,05 мм на 300 мм пути.

Винтовая передача преобразует вращательное движение в поступательное и наоборот.
Подразделяют их на передачи скольжения и качения.
Во фрезерных  станках, поставляемых нашей компанией, используются передачи качения.
А именно, шариковинтовые передачи (ШВП).

Шариковинтовые передачи отличаются более высокой точностью, относительно зубчатых передач, но имеют меньшие скоростные характеристики.
Шариковинтовая передача содержит элементы качения, которые передают механическую энергию между гайкой и винтом. Концы винта, закрепляются на подшипниковых опорах, а гайка, непосредственно соединена с перемещаемым узлом.
При вращении винта, гайка линейно перемещается по нему.

Существуют варианты и с вращением гайки, но такая схема не применяется в станках, поставляемых нашей компанией.

Одним из основных ограничений при использовании ШВП, является необходимая длина перемещений.
При достаточно большой длине ШВП, происходит её прогиб. Для его устранения приходится применять винт с большим сечением, что негативно влияет на его тепловое расширение.

Именно по этой причине, не целесообразно покупать станок форматом более 1500х1500 мм, с шариковинтовой передачей.  

И так, попробуем подвести итоги и сделать выводы:
 
Вывод №1. Тип передачи Рейка\шестерня, применяется на станках, где скорость является основным  параметром и не предъявляются высокие требования к точности перемещений. 
Так же они применяются на станках, с рабочим полем более 1500х1500 мм.

Вывод №2. Шариковинтовая пара, используется при необходимости добиться высокой точности перемещения при относительно невысоких скоростях.  Имеет ограничения по длине. 
 
Выбор типа передачи для рекламных производств:

Основной задачей для РПК (рекламно-производственных компаний), является криволинейный раскрой неметаллических листовых материалов, а следовательно, целесообразно приобретение станка на зубчатых передачах.
Высокие скорости обработки, а так же скорости холостых перемещений, позволят существенно увеличить количество производимых операций и выпускаемых изделий в смену. 
Применение косозубой передачи по осям X и Y, позволит выполнять работу быстрее, при сохранении точности, достаточной для основных рекламных материалов (ПВХ, оргстекло, композитных материалов и т.д.).

Типы передач для дерево- и металлообработки:

Дерево, имеет достаточно крупную частицу, т.е. относится к низкодисперсным системам.
Фрезерно-гравировальные станки с ЧПУ по дереву, не требует повышенной точности.
Для деревообработки, в основном применяют станки на рейках/шестернях по осям X и Y.
При необходимости высокоточной 3D обработки рельефа по оси Z, устанавливают шариковинтовую передачу.

При металлообработке, одними из основных параметров, являются точность обработки и позиционирования. Редко когда требуется обработка металла на станке с ЧПУ, с точностью менее 0,02 мм/300 мм. Для этих целей подходят станки только на шариковинтовых парах, установленных по всем осям. При обработке металлов, происходит относительно небольшой съем материала на один оборот фрезы и следовательно, любая повышенная погрешность может быть губительной как для инструмента, так и для самой заготовки.
Для металлообработки на станках с ЧПУ, как правило, не требуется высоких значений скорости перемещения и обработки, т.к. резание происходит на достаточно низких скоростях.

Необходимо понимать, что бывают не совсем стандартные задачи и материалы, для которых выше озвученные параметры выбора, могут являться не правильными.
Если у Вас есть сомнения по поводу правильного выбора типа передач, обращайтесь к нам, и мы с удовольствием Вам поможем определиться.

Все о редукторах. Справочная информация

Классификация, основные параметры редукторов
Цилиндрические редукторы
Червячные редукторы
Планетарные редукторы
Конические редукторы
Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней
Конструкция и назначение редуктора
Особенности редукторов по виду механических передач
Количество ступеней редуктора
Входные и выходные валы редукторов
Срок службы редуктора
Устройство редуктора
Монтажное исполнение
Как подобрать редуктор? Простые правила и примеры расчета
Передаточное отношение и как его определить?

 

Редукторы (латинского слова reductor) получили широкое распространение во всех отраслях промышленного и аграрного хозяйства, поэтому их производство с каждым годом увеличивается, появляются новые модификации, совершенствуются уже существующие модели.

Редуктор служит для снижения частоты вращения тихоходного вала и увеличения усилия на выходном валу. Редуктор может иметь одну или несколько ступеней, цель которых увеличение передаточного отношения. По типу механической передачи редукторы могут быть червячными, коническими, планетарными или цилиндрическими. Конструктивно редуктор выполнен как отдельное изделие, работающее в паре с электродвигателем и установленное с ним на одной раме.

Промышленностью сегодня выпускаются редукторы общего и специального назначения.
Редукторы общего назначения могут применяться во многих случаях и отвечают общим требованиям. Специальные же редукторы имеют нестандартные характеристики подходящие под определенные требования.

 

Классификация, основные параметры редукторов

В зависимости от типа зубчатой передачи редукторы бывают цилиндрические, конические, волновые, планетарные, глобоидные и червячные. Широко применяются комбинированные редукторы, состоящие из нескольких совмещенных в одном корпусе типов передач (цилиндро-конические, цилиндро-червячные и т.д.).

Конструктивно редукторы могут передавать вращение между перекрещивающимися, пересекающимися и параллельными валами.
Так, например цилиндрические редукторы позволяют передать вращение между параллельными валами, конические — между пересекающимися, а червячные — между пересекающимися валами.

Общее передаточное число может достигать до нескольких десятков тысяч, и зависит от количества ступеней в редукторе. Широкое применение нашли редукторы, состоящие из одной, двух или трех ступеней, при чем они могут, как описывалось выше, совмещать разные типы зубчатых передач.

Ниже представлены наиболее популярные виды редукторов, серийно выпускаемые промышленностью.

 

Цилиндрические редукторы

Цилиндрические редукторы являются самыми популярными в машиностроении. Они позволяют передавать достаточно большие мощности, при этом КПД достигает 95%. Вращение передается между параллельными или соосными валами. Передаваемая мощность зависит от типоразмера редуктора. В цилиндрических редукторах применяются передачи, состоящие из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колес. Количество цилиндрических передач напрямую влияет на передаточное отношение. Например, одноступенчатый редуктор может иметь передаточное число 1,5 до 10, две ступени — от 10 до 60, а три ступени — от 60 до 400.

Кинематические схемы наиболее распространенных видов цилиндрических редукторов представлены на рисунке ниже:


А) — Простой одноступенчатый цилиндрический редуктор
Б) – Двухступенчатый редуктор цилиндрический с несимметричным расположением зубчатых колес
В) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор, входной вал быстроходной передачи изготовлен с двумя шестернями
Г) – Соосный цилиндрический редуктор
Д) — Соосный цилиндрический редуктор с симметричным расположением опор относительно тихоходной передачи
Е) — Соосный цилиндрический редуктор с шевронной быстроходной передачей
Ж) — Соосный цилиндрический редуктор с раздвоенной передачей
З) — Соосный цилиндрический редуктор с посаженными на быстроходный вал двумя косозубыми шестернями с противоположенным наклоном зубьев
И) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной и тихоходной передачей

 

 

Червячные редукторы

Червячные редукторы получили большую популярность в виду своей простоты и достаточно низкой стоимости. Из всех видов червячных редукторов наиболее распространены редукторы с цилиндрическими или глобоидными червяками. Как и многие другие типы редукторов червячные могут состоять из одной или нескольких ступеней. На одноступенчатом редукторе передаточное отношение может быть в пределах 5-100, а на двух ступенях может достигать 10000. Основными достоинствами редукторов червячного типа являются компактные размеры, плавность хода и самоторможение. Из недостатков можно отметить не очень высокий КПД и ограниченная нагружаемая способность. Основными элементами являются зубчатое колесо и цилиндрический червяк. Цилиндрический червяк представляет собой винт с нанесенной на его поверхности резьбой определенного профиля. Число заходов зависит от передаточного отношения, и может составлять от 1 до 4. Вторым основным элементом редуктора является червячное колесо. Оно представляет собой зубчатое колесо из сплава бронзы, количество зубьев также зависит от передаточного отношения и может составлять 26-100.

В ниже приведенной таблице представлена зависимость передаточного отношения от количества зубов колеса и заходов винта.

Передаточное отношение

Число заходов червяка

Число зубов колеса

7-8

4

28-32

9-13

3-4

27-52

14-24

2-3

28-72

15-27

2-3

50-81

28-40

1-2

28-80

40

1

40

Кинематические схемы одноступенчатых червячных редукторов представлены ниже:

 

А) Редуктор с нижним расположением червяка
Б) Редуктор с верхним расположением червяка
В) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена горизонтально)
Г) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена вертикально)

Редукторы червячные двухступенчатые позволяют получить моменты в диапазоне 100 – 2800Нм. Конструкция представляет собой жесткую скрутку двух редукторов. Между собой редукторы соединены с помощью фланца. Цилиндрический вал первой ступени установлен в полый вал второй ступени.
Вариант расположения червячных пар представлен на рисунке ниже:

Расположение входного и выходного вала зависит от варианта сборки. Существуют следующие сборки: 11, 12, 13, 16, 21, 22, 23, 26.

 

 

Планетарные редукторы

Планетарные редукторы нашли широкое применение в тяжелом машиностроении, так как обладают рядом преимуществ перед редукторами другого типа. На редукторах планетарного типа можно получить достаточно большие передаточные числа, при этом габариты редуктора будут намного меньше чем у червячного или цилиндрического редуктора. Конструкция редуктора представляет собой планетарный механизм. Основными элементами редуктора являются сателлиты, солнечная шестерня, кольцевая шестерня и водило.

Внешний вид устройства планетарного редуктора представлен ниже:

А) сателлиты
Б) солнечная шестерня
В) водило
Г) кольцевая шестерня

Кольцевая шестерня планетарного редуктора находится в неподвижном состоянии, Вращение от входного вала передается на солнечную шестерню находящеюся в зацеплении со всеми сателлитами. Сателлиты вращаются внутри неподвижной кольцевой шестерни передавая энергию вращения на водило, а далее на выходной вал редуктора. Планетарный механизм может быть одно-, двух- и трехступенчатым, передаточное отношение зависит от количества зубьев на каждой шестерне.

Свое название планетарный редуктор получил благодаря тому, что зубчатые колеса вращаются подобно планетам солнечной системы. Планетарные редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Передаточное отношение может быть в пределах 6 – 450. Редукторы планетарного типа обладают высоким КПД, и позволяют передавать большие мощности без потерь на нагрев. Для удобства монтажа планетарные редукторы выпускаются на лапах или на опорном фланце, а также возможен комбинированный вариант.

В настоящий момент на Российском рынке приводной техники пользуются популярностью редукторы серии 3МП и МПО.

 

Конические и цилиндро-конические редукторы

Конические и цилиндро-конические редукторы передают момент между пересекающимися или скрещивающимися валами. В редукторах применяются шестерни в виде конуса с прямыми или косыми зубами. Конические редукторы имеют большую плавность зацепления, что позволяет им выдерживать большие нагрузки. Редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Большое распространение получили цилиндро-конические редукторы, где общее передаточное отношение может достигать 315. Быстроходный и тихоходный валы редуктора могут располагаться горизонтально и вертикально. По типу кинематической схемы конические и цилиндро-конические редукторы могут быть развернутые или соосные.

На рисунке ниже представлены кинематические схемы конических редукторов:

А) Реверсивный конический редуктор. Смена направления вращения достигается установкой зубчатого колеса с противоположенной стороны конической шестерни.

Б) Реверсивный конический редуктор. Конические шестерни вращаются в разных направлениях. Подключение тихоходного вала к одной из конических шестеренок происходит за счет кулачковой муфты.

В) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.

Г) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Входной и выходные валы перекрещиваются и лежат в разных плоскостях.

Д) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.

Е) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Промежуточная и тихоходная цилиндрическая передача собраны по соосной схеме.

 

Конические редукторы широко используются в изделиях, где требуются передать высокий момент под прямым углом. В отличие от червячных редукторов, конические редукторы не имеют быстро изнашиваемого бронзового колеса, что позволяет работать им в тяжелых условиях длительное время. Также важным отличием является обратимость, возможность передавать вращение от тихоходного вала к быстроходному валу. Обратимость позволяет разгрузить редукторный механизм в отличие от червячного редуктора, что позволяет использовать конический редуктор в установках с высокой инерцией.

 

Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней:

Тип редуктора

Количество ступеней

Тип механической передачи

Расположение тихоходного и быстроходного валов

Цилиндрический

Одна ступень

Одна или несколько цилиндрических передач

Параллельное

Две ступени; три ступени

Параллельное или соосное

Четыре ступени

Параллельное

Конический

Одна ступень

Одна коническая передача

Пересекающееся

Коническо-цилиндрический

Две ступени; три ступени; четыре ступени

Одна коническая передача и одна или несколько цилиндрических передач

Пересекающееся или скрещивающееся

Червячный

Одна ступень; две ступени

Одна или две червячные передачи

Скрещивающееся

Параллельное

Цилиндрическо-червячный или червячно-цилиндрический

Две ступени; три ступени

Одна или две цилиндрические передачи и одна червячная передача

Скрещивающееся

Планетарный

Одна ступень; две ступени; три ступени

Каждая ступень состоит из двух центральных зубчатых колес и сателлитов

Соосное

Цилиндрическо-планетарный

Две ступени; три ступени; четыре ступени

Сборка из одной или нескольких цилиндрических и планетарных передач

Параллельное или соосное

Коническо-планетарный

Две ступени; три ступени; четыре ступени

Сборка из одной конической и планетарных передач

Пересекающееся

Червячно-планетарный

Две ступени; три ступени; четыре ступени

Сборка из одной конической и планетарных передач

Скрещивающееся

Волновой

Одна ступень

Одна волновая передача

Соосное

 

 

Конструкция и назначение редуктора

Механизм, служащий для понижения угловой скорости и одновременно повышающий крутящий момент, принято называть редуктором. Энергия вращения подводится на входной вал редуктора, далее в зависимости от передаточного отношения на выходном валу получаем пониженную частоту и увеличенный момент.

В состав редуктора в зависимости от типа механической передачи обычно входят зубчатые или червячные пары, центрирующие подшипники, валы, различные уплотнения, сальники и т.д. Элементы редуктора помещаются в корпус, состоящий из двух частей – основания и крышки. Рабочие механизмы редуктора при работе непрерывно смазываются маслом путем разбрызгивания, а в отдельных случаях применяется принудительный насос, помещенный внутрь редуктора.

Существует огромное количество различных типов редукторов, но наибольшую популярность получили цилиндрические, планетарные, конические и червячные редукторы. Каждый тип редуктора имеет свои определенные преимущества и недостатки, которые следует учитывать при конструировании оборудования. Основными же критериями для подбора редуктора являются определение необходимой мощности или момента нагрузки, коэффициента редукции (передаточного отношения), а также монтажного расположения источника вращения и рабочего механизма.

 

Особенности редукторов по виду механических передач

Мировой промышленностью выпускается огромное количество редукторов и редукторных механизмов различающихся по типу передачи, вариантам сборки и т.д. Рассмотрим основные типы механических передач, их особенности и преимущества.

Цилиндрическая передача – является самой надежной и долговечной из всех видов зубчатых передач. Данная передача применяется в редукторах, где требуется высокая надежность и высокий КПД. Цилиндрические передачи обычно состоят из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колёс.

а) Прямозубая цилиндрическая передача

б) Косозубая цилиндрическая передача

в) Шевронная цилиндрическая передача

г) Цилиндрическая передача с внутренним зацеплением

 

Конические передачи – обладают всеми преимуществами цилиндрических зубчатых передач и применяются в случае перекрещивания входного и выходного валов.

а) Коническая зубчатая передача с прямым зубом

б) Коническая зубчатая передача с косым зубом

в) Коническая зубчатая передача с криволинейным зубом

г) Коническая гипоидная передача

 

Червячная передача – позволяет передавать кинетическую энергию между пересекающимися в одной плоскости валами. Основными преимуществами данной передачи является высокий показатель передаточного отношения, самоторможение, компактные размеры. Недостатками являются низкий КПД, быстрый износ бронзового колеса, а также ограниченная способность передавать большие мощности.

Гипоидная передача – она же спироидная состоит из конического червяка и диска со спиральными зубьями. Ось червяка значительно смещена от оси конического колеса, благодаря чему число зубьев одновременно входящих в зацепление в несколько раз больше чем у червячных передач. В отличие от червячной пары в гипоидной передаче линия контакта перпендикулярна к направлению скорости скольжения, что обеспечивает масленый клин и уменьшает трение. Благодаря этому КПД гипоидной передачи выше, чем у червячной передачи на 25%.

а) Червячная передача с цилиндрическим червяком

б) Червячная передача с глобоидным червяком

в) Спироидная передача

г) Тороидно-дисковая передача

д) Тороидная передача внутреннего зацепления

 

Волновая передача – прототипом является планетарная передача с небольшой разницей количества зубов сателлита и неподвижного колеса. Волновая передача характеризуется высоким показателем передаточного отношения (до 350). Основными элементами волновой передачи являются гибкое колесо, жесткое колесо и волновой генератор. Под действием генератора гибкое колесо деформируется и происходит зацепление зубьев с жестким колесом. Волновые передачи широко применяются в точном машиностроении благодаря высокой плавности и отсутствия вибраций во время работы.

1) Зубчатое колесо с внутренними зубьями

2) Гибкое колесо с наружными зубьями соединенное с выходным валом редуктора

3) Генератор волн

 

Количество ступеней редуктора

Число ступеней редуктора напрямую влияет на передаточное отношение. В червячных редукторах наиболее распространены одноступенчатые пары. Цилиндрические же редукторы, состоящие из одной ступени, применяются реже, чем двух- или трехступенчатые редукторы. В производстве редукторов все чаще применяются комбинированные передачи, состоящие из разных типов передач, например коническо-цилиндрические редукторы.

 

Входные и выходные валы редукторов

В редукторах обычно применяются обычные прямые валы, имеющие форму тел вращения. На валы редукторов действуют внешние нагрузки, консольные нагрузки и усилия преодоления зацеплений. Крутящий момент на валу определяется рабочим крутящим моментом редуктора или реактивным крутящим моментом привода. Консольная нагрузка определяется способом соединения редуктора с двигателем, зависит от радиального или осевого усилия на вал. В ряде машин, к которым предъявляются особые требования в отношении габаритов или веса используются редукторы с полым валом. Полый вал редуктора позволяет располагать вал исполнительного механизма внутри редуктора, тем самым отпадает необходимость использовать переходные полумуфты и т.п.

 

Срок службы редуктора

Срок службы редуктора зависит от правильных расчетов параметров действующей нагрузки. Также на длительность работы влияет своевременное профилактическое обслуживание редуктора, замена масла и сальников. Регулярный профилактический осмотр позволит избежать незапланированного ремонта или замену редуктора. Уровень масла контролируется через смотровое окно в редукторе и при необходимости доливается до нужного уровня.

Ниже приведена таблица зависимости срока службы редуктора от типа передачи:

Тип передачи редуктора

Гарантированный ресурс в часах

Цилиндрическая, планетарная, коническая, цилиндро-коническая

более 25000

Волновая, червячная, глобоидная

более 10000

 

 

Устройство редуктора

Основными элементами редуктора являются:

1. Прошедшие обработку зубчатые колеса с зубьями высокой твердости. Материалом обычно служит сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В планетарных редукторах шестерни и сателлиты изготовлены из стали марки 25ХГМ ГОСТ 4543-71. Зубчатые венцы из стали 40Х. Червячные валы изготавливаются из стали марки ГОСТ 4543-71 – 18ХГТ, 20Х с последующей цементацией рабочих поверхностей. Венцы червячных редукторов изготавливают из бронзы Бр010Ф1 ГОСТ 613-79. Гибкое колесо волнового редуктора изготовлено из кованой стали 30ХГСА ГОСТ 4543-71.
2. Валы (оси) быстроходные, промежуточные и тихоходные. Материалом является — сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В зависимости от варианта сборки выходные валы могут быть одно- и двухконцевыми, а также полыми со шпоночным пазом. Выходные валы планетарных редукторов изготовлены заодно с водилом последней ступени. Материалом служит чугун или сталь.
3. Подшипниковые узлы. Используются подшипники качения воспринимающие большие осевые и консольные нагрузки. Применяются обычно конические роликоподшипники.
4. Шлицевые, шпоночные соединения. Шлицевые соединения чаще применяются в червячных редукторах (выходной полый вал). Шпонки применяются для соединения валов с зубчатыми колесами, муфтами и другими деталями.
5. Корпуса редукторов. Корпуса и крышки редукторов выполняются методом литья. В качестве материалов используется чугун марки СЧ 15 ГОСТ 1412-79 или сплав алюминия АЛ11. Для улучшения отвода тепла корпуса редукторов снабжаются ребрами.

 

Монтажное исполнение

Соосный редуктор — входной и выходной вал находятся на одной оси

Червячный редуктор — входной и выходной вал находятся под прямым углом

Цилиндрический редуктор — входной и выходной вал находятся на параллельных осях

Коническо-цилиндрический редуктор — входной и выходной вал перекрещиваются

 

Монтажное положение соосных цилиндрических или планетарных редукторов

 

Монтажное положение и вариант сборки червячных одноступенчатых редукторов

 

Монтажное положение и вариант сборки червячных двухступенчатых редукторов

 

Монтажное положение и вариант сборки цилиндрических редукторов

 

 

Методика выбора редуктора в зависимости от нагрузки

Методика выбора редуктора заключается в грамотном расчете основных параметров нагрузки и условий эксплуатации.

Технические характеристики описаны в каталогах, а выбор редуктора делается в несколько этапов:

  • выбор редуктора по типу механической передачи
  • определение габарита (типоразмера) редуктора
  • определение консольных и осевых нагрузок на входной и выходной валы
  • определение температурного режима редуктора

На первом этапе конструктор определяет тип редуктора исходя из заданных задач и конструктивных особенностей будущего изделия. На этом же этапе закладываются такие параметры как: передаточное отношение, количество ступеней, расположение входного и выходного валов в пространстве.

На втором этапе следует определить межосевое расстояние. Исходные данные на каждый тип редуктора можно найти в каталоге. Следует помнить, что межосевое расстояние влияет на способность передать момент от двигателя к нагрузке.

Консольные и осевые нагрузки определяются уравнениями, а потом сравниваются со значениями в каталоге. В случае превышения расчетных нагрузок, на какой либо вал, редуктор выбирается на типоразмер выше.

Температурный режим определяется во время работы редуктора. Температура не должна превышать + 80° гр. при длительной работе редуктора с действующей нагрузкой.

 

Как выбрать редуктор?

Выбор редуктора должен производить квалифицированный сотрудник т.к. неправильные расчеты могут привести к поломке редуктора или сопутствующего оборудования. Грамотный выбор редуктора поможет избежать дальнейшие затраты на ремонт и покупку нового привода. Основными параметрами для выбора редуктора как было сказано выше, являются: тип редуктора, габарит или типоразмер, передаточное отношение, а также кинематическая схема.

Определить габарит редуктора можно с помощью каталога, где указаны максимальные значения крутящего момента для каждого типоразмера. Момент действующей нагрузки на редуктор определяется следующим выражением:

где:
M2 — выходной момент на валу редуктора (Н/М)
P1 — подводимая мощность на быстроходном валу редуктора (кВт)
Rd — динамический КПД редуктора (%)
n2 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)

Частоту вращения тихоходного вала n2 можно определить, зная значения передаточного отношения редуктора i, а также значения скорости быстроходного вала n1.

где:
n1 — частота вращения быстроходного вала (об/мин)
n2 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)
i — передаточное отношение редуктора

Еще одним важным фактором, который следует учитывать при подборе редуктора, является величина – сервис фактор (s/f). Сервис фактор sf – это отношение максимально допустимого момента M2 max указанного в каталоге к номинальному моменту M2 зависящего от мощности двигателя.

где:
M2 max — максимально допустимый момент (паспортное значение)
M2 — номинальный момент на валу редуктора (зависит от мощности двигателя)

Значение сервис фактора (s/f) напрямую связан с ресурсом редуктора и зависит от условий работы привода.

При работе редуктора с нормальной нагрузкой, где число стартов не превышает 60 пусков в час — сервис фактор может выбираться: sf = 1.

При средней нагрузке, где число стартов не превышает 150 пусков в час — сервис фактор выбирается: sf = 1,5.

При тяжелой ударной нагрузке с возможностью заклинивания вала редуктора сервис фактор выбирается: sf = 2 и более.

 

Передаточное отношение и как его определить?

 

Основное назначение любого редуктора понижение угловой скорости подводимой на его входной вал. Значения выходной скорости определятся передаточным отношением редуктора. Передаточное отношение редуктора — это отношение скорости входного вала к скорости выходного вала.

Общие сведения о передачах

Передачей называется устройство для передачи энергии на расстояние. В зависимости от способа осуществления передачи энергии различают механические, электрические, пневматические и гидравлические передачи. Из механических передач самые распространенные передачи вращательного движения, так как вращательное движение легко сделать непрерывным, проще и легче осуществить в виде компактной конструкции, при нем легче достигнуть равномерности хода, уменьшить потери на трение.

Передачи вращательного движения Рис. 1 Передачи с непосредственным контактом тел вращения Рис. 2

В курсе «Детали машин» изучают лишь механические передачи вращательного движения, которые принято называть просто передачами. Другие виды механических передач, а также электрические, пневматические и гидравлические передачи (приводы) изучают в специальных курсах расчета и конструирования тех машин, где эти передачи применяются.

передачи зацеплением Рис. 3 Передачи с гибкой связью Рис. 4

Передачи вращательного движения служат для передачи энергии от двигателей к рабочим машинам, обычно с преобразованием скоростей, сил и крутящих моментов.

Звено цепи Рис. 5 передача вращательного движения Рис. 6

Кроме того, эти передачи широко применяют в различных механизмах для преобразования скорости, а в некоторых случаях и вида или закона движения. Передачи вращательного движения подразделяют на передачи с непосредственным контактом тел вращения и передачи с гибкой связью, в которых тела вращения связаны между собой гибким звеном. К первым передачам относятся фрикционная (рис. 1), зубчатая (рис. 2) и червячная (рис. 3), а ко вторым — ременная (рис. 4) и цепная (рис. 5). В зависимости от способа передачи движения от ведущего тела вращения ведомому различают передачи трением и передачи зацеплением. К первым относятся передачи фрикционные и ременные, а ко вторым — зубчатые, червячные и цепные. К передачам вращательного движения относят также передачи винт—гайка (рис. 6), назначение которых — преобразовывать вращательное движение в поступательное.


Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о