Цилиндрические редукторы: виды, описание

Цилиндрические редукторы — промышленные механизмы, преобразующие высокую скорость вращения входного вала в низкую на выходном. Они состоят из корпуса, который обеспечивает безопасность и хорошую смазку и, соответственно, более высокий КПД. В корпусе цилиндрического редуктора размещены подшипники, зубчатые колеса.

Цилиндрический редуктор – набор элементов передачи, которые соединяются в последовательном порядке и помещаются в корпус. Предусмотрены входная, выходная валовые части, посредством различных соединений скрепляемые с рабочей установкой, мотором. Зубчатая передача имеет вид пары колес с зубцами, служащими для сцепления.

Данный редуктор за счет высокого коэффициента полезного действия и простоты передачи является одним из распространенных типов.

Принцип работы и характеристики

Когда вращение прикладывается на входной вал, рабочая часть, как и колесико с зубцами, закрепленное на ней, начинает двигаться. Цилиндрическая передача направляет усилие от колес вала входного типа на колесо, пребывающее с ним в сцеплении. Колеса могут иметь разные диаметры и число зубьев. При этом элемент с меньшим набором зубьев называют шестерней, а с большим — колесом. Момент вращения идет на промежуточный вал, а потом передается с него на выходной (если редуктор двухступенчатый).

Рабочие параметры редукторов:

• частота вращения валовых частей;
• КПД;
• мощность;
• соотношение передачи;
• Вид передач;
• число ступенек.

Передаточное соотношение представляет собой соотношение заданной скорости вращения двух основных валов.

Коэффициент полезного действия редуктора определяется как соотношение мощности двух валах. Расчет:

Виды редукторов

Цилиндрические редукторные механизмы могут классифицироваться по ряду признаков. Основные – виды резьбы, число ступеней, тип колес, пр. Например, с учетом вида колес редукторы бывают:

• косозубыми;
• прямозубыми;
• шевронными;
• криволинейными.

Прямозубые самые простые в изготовлении, но шумные – если сравнивать с теми же шевронными либо косозубыми. В результате сильных постоянных ударных нагрузок при контактировании парных соединений зубьев получается вибрация – главная причина сильного износа узла. Косозубого типа колесики более сложные, чем прямозубые, зато эксплуатационные параметры у них будут лучше. Это проявляется минимальным износом, малой шумностью, плавной работой.

С учетом характера расположения валов цилиндрические редукторы делятся на:

• перекрещивающиеся осевые;
• параллельноосевые.
• Виды по числу степеней:
• одноступенчатые;
• двухступенчатые;
• многоступенчатые.

Выбор числа ступеней зависит от величины передаточного числа, создаваемого редуктором. Путем разной компоновки ступеней в редукторе реально получить любое требуемое расположение валов на входе и выходе относительно друг друга.

Возможные варианты исполнения передачи в цилиндрическом редукторе:

Достоинства и недостатки

Каждый имеет определенные достоинства. Особенности учитывайте при выборе с учетом сферы применения.

• Малое выделение тепла и высокий КПД. Значительный КПД – причина того, что незначительная часть перемещаемой тепловой энергии утрачивается совсем и не может быть восстановлена. В итоге только небольшая часть ресурсов реально идет на обогрев деталей передачи, тепловыделение выходит незначительным. Данное преимущество позволит обойтись без монтажа дополнительной системы охлаждения, повысит надежность редуктора в эксплуатации.

• Способность осуществлять передачу значительных мощностей тоже важна. В силу определенных конструктивных параметров цилиндрические редукторы не заедают, выделяют немного тепла и оптимально подходят для передачи высоких мощностей. Если в определенных случаях теплопотери можно опустить – например, когда использование иного типа редуктора будет более выгодным или единственно возможным – то в габаритных агрегатах энергоэффективность играет важнейшее значение.

• Люфт выходного вала будет минимальным. Благодаря этому развивается отличная кинематическая точность, делающая возможным применение узлов в тех системах, где отклонения недопустимы.

• Вращение валов возможно в любую требуемую сторону. Эту и плюс и минус одновременно, зависит от условий использования. 100% обратимость вращений полезна, если нужно провернуть вал, и нежелательна в других случаях (для ее устранения можно установить тормоза, но это повлечет лишние финансовые, временные затраты, может создавать технические неудобства).

• Надежность в работе. Цилиндрический редуктор спокойно выдерживает частые запуски и остановки. Это объясняется невысоким трением момента скольжения цилиндрических передач и, соответственно, незначительным износом комплектующих. В отличие от более часто используемых редукторов червячного типа, цилиндрические не становятся менее надежными в том числе при частых пусках, остановках, пульсирующих нагрузках. Такой режим эксплуатации хоть и считается неблагоприятным, сложным, к преждевременному износу не приводит.

Недочетов всего два.

• Шумность в работе. Во время эксплуатации узлов создается много шума, поэтому планировать работы нужно в соответствующее время, оборудовать объекты производства на удалении от жилых.
• Ограниченное передаточное число. Передающий момент ступени зубчатых передач не следует делать более 6.3. Если этого недостаточно, используйте дополнительные наборы ступеней. Минус подхода – габариты узла резко возрастут, увеличится металлоемкость. Применение цилиндров-редукторов с увеличенным числом, которые имеют значительные габариты, как правило, просто нерационально.

Сфера применения

Редукторные механизмы цилиндрического типа являются самыми часто используемыми в своей категории и широко применяются в различных областях промышленности, в строительстве, машиностроении. Они являются основными рабочими деталями производственных измельчителей, станков деревообработки, бетономешалок, крановых тележек, конвейерных, строительных, общепромышленных систем, незаменимы в резке металлов. Основная причина – высокий КПД, что делает его эксплуатацию выгодным с экономической точки зрения.

П римеры наших редукторов

Межосевое расстояние, мм — 100;

Номинальный крутящий момент, Н*м — 250;

Номинальная радиальная нагрузка на валу, Н — 250/100

Номинальный крутящий момент на вы­ходном валу при длительной работе с постоянной нагрузкой Н*м — 315.

Допускаемый крутя­щий момент на вы­ходном валу при работе редуктора на повторно-кратковременных режимах. Н*м — 315.

КПД не менее — 97%.

Межосевое расстояние, мм — 250;

Максимальная частота вращения входного вала для передаточных чисел, об/мин -1500

КПД — 98%.

Номинальный крутящий момент на тихоходном валу, Т, Нм — 71000

Номинальная частота вращения быст­роходного вала, с -1 (об/мин) — 12,5 (750)

Применяются в механизмах грузоподъемных машин, а также могут быть использованы для привода других машин в диапазоне передаточных чисел от 8 до 50 в повторно-кратковременных режимах нагружения.

Номинальные крутящий момент на выходном валу при длительной работе с постоянной нагрузкой, Н-м — 1250

Коэффициент полезного действия, %, не менее — 96

7. Редукторы вертикальные цилиндрические тип В400
Редукторы специальные цилиндрические трехступенчатые вертикальные В-400 предназначены для использования в подъемно-транспортном оборудовании в качестве привода механизмов передвижения крановых тележек и кранов, а также в качестве привода общего назначения.

Специалисты всегда готовы проконсультировать или предоставить дополнительную техническую информацию по предлагаемым цилиндрическим редукторам .

Мотор-редуктор, как элемент электропривода

Мотор редуктор представляет собой узел, в котором совмещаются функции редуктора и электрического двигателя. Такие механизмы широко используются во многих областях промышленности. Основные их достоинство – высокие показатели КПД, простота монтажа и обслуживания.

В свою очередь, электродвигатель – это устройство, в котором осуществляется преобразование того или иного типа энергии в механическую.

Классификация мотор-редукторов

Сегодня существует несколько вариантов представленного приводного оборудования , но наиболее популярными являются следующие типы мотор редукторов:

Рассмотрим более подробно каждый из приведенных выше типов.

Червячный мотор редуктор – является оптимальным решением для механизмов, работающих в непрерывном или повторно-кратковременном режиме. Свою популярность такие агрегаты получили за счет неприхотливости привода, его удобства, а также широкого диапазона передаточных чисел – от 5 до 100. В работе червячные мотор редукторы показали себя как устройства с низким уровнем вибраций и шума. Важной особенностью «червяков» выступает опция самоторможения. Если такие агрегаты используются для поднятия груза, то в случае остановки или выхода из строя двигателя, редуктор остановится в одной точке, что предотвратит падение и повреждение груза. При этом вращение вала осуществляется в обе стороны. Эта характеристика особенно актуальна при использовании червячного мотор-редуктора в строительных, конвейерных, грузоподъемных и прочих системах.

Мотор редуктор цилиндрический сегодня пользуется наибольшей популярностью в промышленности и технике. Такие агрегаты характеризуются высоким КПД (превышает 90%), малой изнашиваемостью узлов и составляющих элементов, а также высокой эффективностью работы даже в самых неблагоприятных условиях. Можно выделить типичного представителя этого класса приводного оборудования – мотор редуктор 4МЦ2С. Привод предназначен для долговременной работы (в т.ч. круглосуточные режимы). Работает в сети 50-60Гц, различных мощностей.

Преимуществами цилиндрических мотор редукторов выступают:

• вращение вала в обе стороны;
• высокий КПД;
• обширный диапазон режимов работы (на разных скоростях);
• экономически оправданное использование мотор редукторов;
• доступная цена;
• удобство и оперативность выполнения установочных работ (плоский).

Волновой мотор редуктор является одним из самых современных и высокотехнологичных приводных агрегатов. Волновая передача эффективно сочетает проверенную надежность зубчатой передачи с динамикой гибких элементов. Такие механизмы имеют общепромышленное применение, характеризуются легкостью, компактностью и, что немаловажно, возможностью получения большого передаточного числа в условиях минимального количества движущихся частей.

Преимущества волновых мотор редукторов:

• возможность герметизировать узел, отделив его от электрического двигателя, в силу чего представленное приводное оборудование допускается использовать в запыленных цехах или в условиях взрывоопасных производств;
• эффективная работа при любых нагрузках (не выше номинального значения);
• оптимальная функциональность при высоких и низких давлениях;
• возможность использования на высокоточных машинах;
• отличная плавность хода.

Планетарный редуктор позволяет добиться оптимальных эксплуатационных характеристик при соосном расположении привода и двигателя. Такие агрегаты характеризуются наименьшим весом и высокой компактностью. Именно этот принцип лег в основу работы, к примеру, мотор редуктора стеклоочистителя автомобиля. Что же касается промышленности, то здесь чаще всего применяется моторы редуктор ЗПМ, подтверждающий на практике свои высокие эксплуатационные характеристики.

Преимущества планетарного мотор редуктора:

• возможность изменения загруженности вала не только по величине, но и времени. Привод отлично справляется с прямой и реверсивной нагрузкой (номинальный режим работы);
• продолжительность работы может составлять от 8 до 24 часов;
• подходит для использования в условиях пониженных давлениях, эквивалентных подъему на высоту до 1000 м над уровнем моря;
• возможность использования на высокоточных машинах;
• адаптирован для эффективного использования в климате с широким температурным разбросом: -45 …. +45° С и повышенной влажностью. Тропические широты предполагают специальную настройку двигателя.

Выше приведена базовая классификационная группа мотор редукторов, на основе которых могут генерироваться приводы нового поколения. Ярким примером выступают цилиндро-конические мотор редукторы – разновидность мотор-редукторов по конструктивному выполнению рабочих элементов. Такие агрегаты набирают все большую популярность у покупателей и заказчиков в связи с удобным и компактным расположением корпуса редуктора. В свою очередь, мотор редуктор конический рационально использовать только в тех случаях, когда это требуют условия компоновки машины.

Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней

Классификация мотор редукторов в зависимости от расположения осей входного и выходного валов в пространстве

Классификация мотор редукторов в зависимости от способа крепления

Особняком в этой группе приводного оборудования стоят мини мотор редукторы. Эти устройства представлены миниатюрными электрическими асинхронными двигателями или миниатюрными электродвигателями постоянного тока, комплектующимися цилиндрическими редукторными элементами. Двигатели комплектуются каким-то одним из двух типов валов (цилиндрический или вал шестерня), тормозным элементом, при необходимости предоставляется контроллер скорости, регулирующий обороты электрического двигателя. Такие маломощные мотор редукторы используются не только в промышленности, но и в бытовых условиях. Разумеется, что мотор редуктор для буровой установки должен соответствовать совершенно другим эксплуатационным требованиям и техническим характеристикам.

Общие технические характеристики мотор редукторов

Независимо от типа и вида, все мотор редукторы имеют базовый набор характеристик, регламентированный ГОСТами. Все характеристики мотор редукторов и технические параметры можно разделить на несколько основных групп:

• Показатели надежности. Здесь основным критерием является рабочий ресурс, который выражается в количестве часов работы (гарантированная производителем величина). Так, для червячных передач этот показатель, как правило, составляет не менее 10 000часов, для цилиндрических – не менее 25 000часов. Отдельного внимания заслуживает рабочий ресурс подшипников – не менее 500 часов. Таким образом, полный гарантированный эксплуатационный срок мотор-редуктора составляет ориентировочно 5-6 лет (точная величина зависит от интенсивности использования узла).
• Эксплуатационные условия.
  1. напряжение и фазы тока. Все редукторные приводы запитываются от однофазной/трехфазной сети переменного тока, напряжением 220/380 вольт. Мотор-редукторы мощностью менее 2,2 киловольт могут быть адаптированы для использования с возможностью питания от однофазных 220 или трехфазных 380 вольт, узлы мощнее 2,2 кВт — только от трехфазной сети 380вольт.
  2. допустимая температура среды. Приводные узлы разработаны для использования при температуре от -40 до +50ºС. Важно учесть, что минусовая температура предполагает необходимость предварительного прогрева мотор-редуктора на небольших оборотах, после чего агрегат может эксплуатироваться в обычном режиме.
  3. частота вращения вала не должна быть выше, чем 1880 об/мин.
  4. мощность электрического двигателя не должна превышать расчетный показатель больше, чем на 20%.
• Климатическое исполнение. Здесь представлены умеренные, тропические и умеренно-холодные мотор редукторы технические характеристики каждой такой модификации определяются условиями ее использования.
• КПД мотор редукторов зависит от следующего перечня факторов: передаточное число ступени, частота вращения вала, тип смазки и ее температура.

Другие характеристики мотор редукторов зависят от конкретной модификации приводного узла.

Применение мотор редуктора

Назначение мотор редуктора определяет и сферы его использования. Так, приводные узлы, состоящие из электрического двигателя и редуктора, находят свое применение в средствах автоматизации, системах управления, устройствах регулирования, следящих мини-приводах, средствах обработки и предоставления данных, медицинской технике, специализированных инструментах и прочем промышленном оборудовании.

Наибольшее промышленное распространение получили планетарные редукторы и цилиндрические редукторы, соответствующие схемам взаимного расположения двигателя и выходного вала. Такие агрегаты адаптированы для использования в умеренных климатических условиях (установка в помещении, на открытом воздухе/под навесом).

Применение мотор редуктора в стандартном исполнении предполагает грунтовку краской методом окунания, а после покрываются сине-серой алкидной эмалью воздушной сушки. Также предусмотрены специальные покрытия для экстремальных условий и монтажа на открытом воздухе.

Устройство и принцип работы мотор редуктора

Как уже отмечалось выше, мотор-редуктор представляет собой моноблок с комбинацией электрического двигателя и редуктора. За счет свой компактности, такие приводные узлы не требуют много усилий при монтаже. Основным элементом узла выступает корпус, в котором объединены электродвигатель и прочие детали в один механизм. Корпус может быть выполнен из металла, чугуна или легких сплавов (зависит от области использования привода).

Редукторная часть включает валы, опирающиеся на подшипники. На валах закрепляются шестерни. Чтобы получить требуемый диапазон передаточных чисел, далеко не всегда можно обойтись одной ступенью. Здесь используют двух-, трех- и четырехступенчатые мотор-редукторы.

Устройство мотор редуктора рассмотрим на примере зубчатого цилиндрического двухступенчатого узла. В данном случае ведущая шестерня первой ступени насаживается на вал двигателя, одновременно выполняющего роль входного вала редуктора. Ведущая шестерня передает крутящий момент на промежуточный вал с блоком шестерен, а потом – на шестерню вторичного вала. Именно в такой последовательности приводится в движение рабочий орган. Принцип работы мотор редуктора одноступенчатого типа куда проще. В картер заключены только два вала, другими словами, для передачи крутящего момента достаточно будет всего двух шестерней.

Конструкция мотор редуктора цилиндрического обуславливает передачу крутящего момента, которая выполняется при непосредственном контакте зубьев зубчатого колеса. Червячный привод вместо цилиндрических шестерен использует червячную передачу, в этом случае крутящийся момент увеличивается с помощью винта специальной формы. Достоинство таких приводов в том, что выходной вал располагается под 90º к двигателю. Важно, чтобы составляющие детали зубчатых передач и валы были выполнены из надежной высокопрочной стали. Чтобы предотвратить преждевременный износ применяют соответствующие смазочные масла.

Использование принципов различных конструкторских решений в процессе производства мотор-редукторов, обусловило их широкий диапазон применения.

Как подобрать мотор редуктор?

В процессе проектирования нового оборудования или при модернизации старого перед конструктором неизбежно станет вопрос выбора мотор редуктора, на который влияют нижеприведенные факторы:

• Момент нагрузки на выходном валу Т_с, [Н м.]
• Частота вращения вала, n₂, [об/мин]
• Условия использования оборудования
• Мощность электродвигателя, P₂, кВт
• Конструктивный вариант исполнения
• Режим работы
  • Частота вращения выходного вала определяется величиной его передаточного числа:

  Выбор мотор редуктора по моменту (T_{ред. ном.}) предполагаем необходимость учитывать

  20%-е снижение момента по причине возможного 10%-го падения напряжения сети питания:

  

  Режим эксплуатации раньше определялся и задавался нормами ГОСГОРТЕХНАДЗОРА:

  • Л – лёгкий, ПВ% до 16;
  • С – средний, ПВ% до 25;
  • Т – тяжёлый, ПВ% до 40;
  • ВТ – весьма тяжёлый, ПВ% до 63.

  (ПВ% – продолжительность включения двигателя за 10 мин. работы или отношение времени работы электрического двигателя к суммарному времени цикла с учётом пауз, при которых двигатель остывает.)

  Сегодня же для оценки степени нагрузки редуктора используют статистические типовые режимы «0–V» согласно положениям ГОСТ 21354; для двигателей – режимы «S1–S10» согласно нормам IEC 34-1. Но выбрать мотор редуктор стало гораздо проще по причине наличия компромиссного решения, учитывающего оба вышеприведенных фактора. Речь идет о коэффициенте условий эксплуатации – FS, при котором достаточно знать и учитывать нижеприведенные факторы:

  • Тип нагрузки:
    • «А» – спокойная безударная;
    • «В» – нагрузка с умеренными ударами;
    • «С» – нагрузка с сильными ударами.
  • Продолжительность работы привода в расчете на сутки;
  • Число включений в час.

  Вся эта информация поможет ответить на вопрос как подобрать мотор редуктор . Кроме того, специалисты нашей компании всегда рады оказать покупателям и заказчикам активную помощь и ответить на все интересующие вопросы.

  Как определить передаточное число редуктора?

  Прежде чем производить расчет редуктора, важно определиться, что включает понятие передаточное число? В качестве примера возьмем универсальный одноступенчатый редуктор Ч-100-40. Здесь передаточное число – это цифра 40. Объяснимся: при вращении входного вала выходной вал должен сделать один оборот вокруг оси за 40 оборотов входного вала. Теперь нужно обозначить различие между такими понятиями, как фактическое и номинальное передаточное число.

  Номинальное передаточное число является округленным значение фактического отношения. Такая величина нужна для удобства и стандартизации обозначения. Приведем пример: универсальный редуктор Ч-100 может иметь фактическое передаточное число 7,75, тогда как номинальная величина будет равной 8 и так далее: 10=10; 12=12,5; 15,5=16; 20=20…

  Далее будет рассмотрено, как выполнить расчёт передаточного числа мотор редуктора, если не читается соответствующая бирка или же отсутствует какая-либо сопроводительная документация к оборудованию.

  Первый способ предполагает возможность «идентифицировать» практически любой мотор редуктор передаточное отношение определяется просто и точно. Эта методика подходит для червячного, цилиндрического, конического, планетарного и других приводных узлов.

  Передаточное отношение определяется так: покрутите быстроходный вал, количество оборотов которого за один оборот тихоходного вала и будет означать передаточное число фактическое.

  Что касается второго способа, то он является актуальным тогда, когда возможность прокрутить и посчитать обороты выходного вала отсутствует. В данном случае важно обратить внимание на различия между методами определения передаточного отношения «червяка» и, скажем, цилиндрического привода:

  В качестве примера возьмем указанный выше червячный одноступенчатый редуктора 1Ч-160 универсального применения.

  В первую очередь, подсчитывается количество зубов червячного колеса. Имеем 32 зуба.
  

  Далее подсчитываем количество заходов витка на червячном валу. Заход – один.
  

  Теперь необходимо 32 разделить на 1, получаем 32 – фактическое передаточное число универсального редуктора 1Ч-160.

  Рассмотрим способ подсчета передаточного отношения червячного редуктора типа Ч-125.

  Считаем количество зубьев на колесе «червяка». Имеем 52 зуба.
  

  Далее считаем количество заходов витка на червячном валу. Получилось 4.
  

  

  Теперь разделим 52 на 4 и получим 13 – фактическое передаточное число универсального редуктора Ч-125.