Одноступенчатые конические редукторы

Для получения передаточных чисел от 10 до 60 могут быть использованы двухступенчатые редукторы со ступенями, выполненными по схеме 2K-h.

Двухступенчатые редукторы, выполненные по схеме 2K-h, с двухвенцовыми сателлитами, в обоих ступенях могут иметь передаточные числа от 60 до 400.

Двухступенчатые планетарные редукторы этой же схемы используются для получения крутящих моментов до 4000 кН. м.

В силовых установках, в двухступенчатых редукторах можно получить передаточные числа до 60 и более, Передаточные числа свыше 50 уменьшают число зубьев на центральных шестернях и уменьшают срок службы редуктора. При этом повышается уровень шума. Поэтому сумма передаточных чисел не должна превышать 50,

Редуктор планетарный двухступенчатый блочный

На листе 111 приведена конструкция редуктора, выполненная по схеме 2K-h. В торцевой крышке на двух подшипниках установлен вал, откованный вместе с центральной шестерней первой ступени передач. Опорами сателлитов служат двухрядные сферические и роликовые подшипники. Водило первой ступени соединяется с центральной шестерней второй ступени через зубчатое соединение.

Сателлиты второй ступени установлены на двух двухрядных роликовых подшипниках, водило установлено на двух однорядных цилиндрических роликоподшипниках. Водила первой и второй ступени имеют жесткую конструкцию. Внутренние зубья центрального колеса первой ступени нарезаны на внутреннем выступе корпусной детали. Кованое центральное колесо второй ступени из легированной стали с общей термической обработкой. Колесо болтовым соединением объединено с корпусными деталями. Смазываются зацепление и подшипники маслом, залитым в картер редуктора. Валы уплотняются манжетными уплотнениями. Характерной особенностью редуктора является его блочность и удобство сборки. Отдельно собирается торцевая крышках валом и подшипниками и водило с сателлитами первой и второй ступени.

Редуктор планетарный двухступенчатый с плавающими венцами

В двухступенчатом планетарном редукторе (лист 112) с передаточным числом и = 51,3 консольное центральное колесо быстроходной ступени редуктора опирается с одной стороны на два однорядных шариковых подшипника, размещенных в левой щеке водила. Каждый сателлит первой ступени установлен на однорядном шариковом подшипнике, который опирается на ось, установленную неподвижно в щеках водила. Правая щека с помощью цилиндрических штифтов соединена со шлицевой втулкой. Движение на центральное колесо второй ступени передается через шлицевое соединение втулки с валом. Опорами каждого сателлита второй ступени служат два однорядных шариковых подшипника. Водила обеих ступеней неразъемные, что значительно упрощает их конструкцию. Водило второй ступени выполнено как одно целое с тихоходным валом и опирается на два однорядных шариковых подшипника. Центральные колеса с внутренними зубьями первой и второй ступени выполнены плавающими и застопорены от вращения зубчатыми муфтами.

Наружные зацепления зубчатых муфт с одной стороны входят в зацепление с зубьями центрального колеса, а с другой - соединяются с венцами, закрепленными неподвижно в корпусе редуктора. Муфты и центральные колеса о внутренним зацеплением удерживаются от осевого смещения пружинными кольцами, установленными в канавках центрального колеса и неподвижного венца. Использование плавающих центральных колес дает возможность выравнивать нагрузку между сателлитами по длине зубьев и тем самым повышать передаваемый момент. Введение плавающих центральных колес и зубчатых муфт ведет к усложнению конструкции редуктора, поэтому их используют только при высоких частотах вращения.

Редуктор планетарный двухступенчатый с двухвенцовыми сателлитами

Двухступенчатые редукторы с двухвенцовыми сателлитами в силовых установках могут иметь передаточное число до 400, а в кинематических - до 600, выполненных по схеме 2K-h обеих ступеней. При использовании эффективных методов поверхностного упрочнения зубьев можно достичь и наименьшего расхода металла на единицу передаваемого момента, по сравнению с другими видами передач.

На листе 113 показан двухступенчатый планетарный редуктор с передаточным числом и =167. Конструктивное исполнение как первой, так и второй ступени аналогично ранее рассмотренной конструкции одноступенчатого редуктора с двухвенцовыми сателлитами.

Вторая ступень редуктора передает больший момент, чем первая ступень, и поэтому водило установлено на однорядных роликовых конических-подшипниках. Корпус редуктора сварной. Для устранения возможной деформации корпус подвергается термической обработке для снятия внутренних напряжений, вызываемых нагревом при сварке. Масло заливается в картер корпуса, и зацепление смазывается купанием в ванне, а подшипники — разбрызгиванием.

Редуктор планетарный двухступенчатый с плавающими венцами второй ступени

В двухступенчатых планетарных редукторах, при исполнении первой ступени по схеме 2K-h, а второй - по схеме 3К, можно получить передаточные числа от 60 до 600 при высоком КПД и при небольшой массе на единицу передаваемого момента.

На листе 114 представлен двухступенчатый планетарный редуктор с передаточным числом и = 286. Со стороны быстроходного вала планетарная передача выполнена по схеме 2K-h. Быстроходный вал откован как одно целое с центральной шестерней и опирается на два однорядных шариковых подшипника. Сателлиты, входящие в зацепление с центральной шестерней и с центральным колесом с внутренним зацеплением, в качестве опор имеют по два цилиндрических подшипника с короткими цилиндрическими роликами, с двумя буртами наружного кольца одним буртом на внутреннем кольце. Между наружными кольцами установлено пружинное кольцо в канавке отверстия сателлита и распорное кольцо, что устраняет осевое перемещение колец. Внутренние кольца подшипников от осевого смещения предохраняются двумя кольцами, установленными между торцевыми поверхностями подшипников и щеками водила. С водила движение через шлицевое соединение передается на вал центральной шестерни второй ступени, выполненной по схеме 3К.

Сдвоенные сателлиты опираются на сферические двухрядные роликоподшипники, внутренние кольца которых посажены на неподвижные оси, закрепленные с одной стороны планками и болтами к щекам родила. Для обеспечения самоустановки сателлитов и равномерного распределения нагрузки по длине зубьев центральные колеса с внутренними зацеплениями, неподвижное и подвижное, имеют соединения через зубчатые муфты. На валах установлены двойные севанитовые уплотнения.

Смазывание зацеплений происходит окунанием в масло, налитое в картер, а подшипников - разбрызгиванием. Для отвода теплого воздуха и паров масла на верхней части корпуса установлен вентиляционный колпак.

Габаритные и присоединительные размеры редукторов (лист 115) даны в табл. 187.

Таблица 187

Габаритные и присоединительные размеры планетарных двухступенчатых редукторов с плавающими венцами второй ступени (лист 115), мм

Редуктор планетарный двухступенчатый усиленной конструкции

Редукторы этого типа используются в цементной промышленности для привода крупных высокопроизводительных цементных трубных мельниц.

Редукторы изготовляются с передаточными числами от 30 до 60, с передаваемыми моментами до 3000 кН. м, работают в непрерывном длительном режиме.

На листе 116 представлен двухступенчатый редуктор с радиусами водил первой и второй ступени r 1 = 462 мм и r 2 = 700 мм.

Центральная шестерня первой ступени плавающая, соединяется с валом электродвигателя через зубчатую муфту. Сателлиты первой ступени установлены на двухрядных роликовых сферических подшипниках, насаженных на пустотелые валики, последние закрепляются болтами к щекам водила. Опорами водила с одной стороны служит цилиндрический двухрядный роликовый подшипник, а с другой - сферический двухрядный роликовый подшипник.

Сферический подшипник неподвижно закреплен в корпусе по наружному и внутреннему кольцам и устраняет осевое перемещение водила. Водило первой ступени соединяется с центральной шестерней второй ступени зубчатой муфтой. Раздвоенные сателлиты опираются на два сферических роликовых подшипника. Таким образом обеспечивается самоустановка каждой части сателлита по зубьям центральной шестерни и колеса.

Опорами для водила служат цилиндрический роликовый подшипник и двухрядный сферический роликоподшипник, последний жестко установлен в корпусе.

В отверстие водила с допусками горячей посадки запрессован тихоходный вал. Центральные колеса первой и второй ступени болтовыми соединениями жестко связаны с корпусными деталями. Сварные корпус и крышка — из листового металла.

Особое внимание уделено обильному смазыванию всех трущихся деталей редуктора. К центральным шестерням смазка подводится через брызгалы. Двухрядные сферические подшипники имеют подвод смазки с двух сторон зацеплению зубчатых муфт непрерывным потоком подается масло специальными соплами. Такое обильное снабжение охлажденным и отфильтрованным маслом зацепления и подшипников гарантирует надежность непрерывно работающего редуктора.

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

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		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
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		Пересекающееся
Червячно-планетарный	Две ступени; три ступени; четыре ступени	Сборка из одной конической и планетарных передач	Скрещивающееся
Волновой	Одна ступень	Одна волновая передача

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.

– 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

– 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

– 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:

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.

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

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.

Корпус редуктора служит для размещения деталей передачи, защиты их от загрязнения, организации системы смазки. Корпус воспринимает силы, возникающие в зацеплении редукторной пары, в подшипниках, в открытой передаче. Наиболее распространенный способ изготовления корпусов – литье из серого чугуна (например, СЧ15). В проектируемых одноступенчатых редукторах принята в основном конструкция разъемного корпуса, состоящего из крышки и основания (см. рис. 3.1). Корпуса вертикальных цилиндрических редукторов имеют в отдельных случаях два разъема, что определяет еще одну часть корпуса – среднюю. Корпуса червячных редукторов с межосевым расстоянием a w < 140 мм изготовляют неразъемными.

Рис. 3.27. Корпус цилиндрического одноступенчатого горизонтального редуктора

Несмотря на разнообразие форм корпусов, они имеют одинаковые конструктивные элементы: подшипниковые бобышки, фланцы, ребра, соединенные стенками в единое целое; их конструирование подчиняется некоторым общим правилам.

На рис. 3.27 – 3. 31 даны разные конструкции корпусов цилиндрического, конического и червячного одноступенчатых редукторов с указанием общих конструктивных элементов.

Форма корпуса

Форма корпуса определяется технологическими, эксплуатационными и эстетическими условиями с учетом его прочности и жесткости. Этим требованиям удовлетворяют корпуса прямоугольной формы, с гладкими наружными стен­ами без выступающих конструктивных элементов; подшипниковые бобышки и ребра располагаются внутри; стяжные болты – только на продольной стороне корпуса в нишах; крышки подшипниковых узлов преимущественно врезные; фундаментные лапы не выступают за габариты корпуса (рис. 3.32). Возможны и другие формы корпусов .

Габаритные (наружные) размеры корпуса . Определяются размерами расположенной в корпусе редукторной пары и кинематической схемой редуктора. При этом вертикальные стенки редуктора перпендикулярны основанию, верхняя плоскость крышки корпуса параллельна основанию – редукторная пара вписывается в параллелепипед (рис. 3.33). Поэтому конструирование редукторной пары, валов и подшипниковых узлов, проектные размеры которых предварительно определены в эскизном проекте (разд. 2), выполняется во взаимосвязи с конструированием корпуса.

Рис. 3.28. Подшипниковая бобышка цилиндрического горизонтального редуктора

Толщина стенок корпуса и ребер жесткости . В проектируемых малонагруженных редукторах (Т 2 500 Н·м) с улучшенными колесами передач толщины δ (δ – мм) стенок крышки и основания корпуса принимаются одинаковыми:

где Т 2 – вращающий момент на тихоходном валу редуктора, Н·м (см. табл. 2.3).

Внутренний контур стенок корпуса очерчивается по всему периметру корпуса с учетом зазоров (х) и (у) между контуром и вращающимися деталями (xy3…5 мм).

Фланцевые соединения

Фланцы предназначены для соеди­нения корпусных деталей редуктора. В корпусах проектируемых одноступенчатых редукторов конструируют пять фланцев: 1 – фундаментный основания корпуса; 2 – подшипниковой бобыш­ки; 3 – соединительный основания и крышки корпуса; 4 – крышки подшипникового узла; 5 – крышки смотрового люка (см. рис. 3.27 – 3.31). Конструктивные элементы фланца (см. табл. 3.13) выбирают в зависимости от диаметра (d) соответствующего крепежного винта (болта). Диаметр винта (болта) определяется зависимости от значения главного геометрического параметра редуктора a w (d e 2) по табл. 3.14. Высота фланца (h), количество винтов (болтов) (n) и расстояние между ними (L) определяют в зависимости от назначения фланца (табл. 3.15)

Таблица 3.13 Конструктивные элементы фланцев, мм

Элемент фланца	Диаметр винта (болта) d
Примечания: 1. Размер b 0 устанавливается конструктивно; 2. В числителе указаны размеры под винт, в знаменателе – под болт

Фундаментный фланец основания корпуса (см. рис. 3.27 – 3.31). Предназначен для крепления редуктора к фун­даментной раме. Опорная поверхность фланца выпол­няется в виде двух длинных параллельно расположенных или четырех небольших платиков (рис. 3.34). Места крепления располагают на возможно большем (но в пределах корпуса) расстоянии (L 1) друг от друга. Длина опорной поверхности платиков: L = L 1 + b 1 ; ширина b 1 = 2,4d 01 +1,5; высота h 1 = (2,3…2,4) .

Рис. 3.29. Корпус конического горизонтального одноступенчатого редуктора

Рис. 3.30. Корпус червячного одноступенчатого редуктора с нижним

расположением червяка

Рис. 3.31. Монолитный корпус червячного одноступенчатого редуктора нижним расположением червяка

Проектируемые редукторы крепятся к раме четырьмя болтами (шпильками), расположенными в ни­шах корпуса. Размеры ниш даны на рис. 3.35, 3.36; высота ниш при креплении шпильками h 01 = (2,0…2,5) d 1 , при креплении болтами h 01 = 2,5 (d 1 + ). Форма ниши (угловая или боковая) определяется формой корпуса и расположением мест крепления. По возможности корпус крепится к раме (плите) болтами снизу (рис. 3.37), что исключает необходимость конструирования ниши.

Таблица 3.14 Диаметр винтов (болтов) фланцев d, мм

100 a w (d e2) < 160				См. табл. 3.16
160 a w (d e2) < 250

Таблица 3.15 Количество подшипниковых (стяжных) винтов

Редуктор
Цилиндрический	вертикальный
	горизонтальный
Конический	вертикальный
	горизонтальный
Червячный

Фланец подшипниковой бобышки крышки и основания корпуса (рис.

3.38) предназначен для соединения крышки и основания разъемных корпусов. Фланец расположен в месте установки стяжных подшипниковых болтов (винтов) (см. рис. 8.26..8.30): в крышке – наружу от ее стенки, в основании – внутрь от стенки. Подшипниковые стяжные винты ставят ближе к отверстию под подшипник на расстоянии L 2 друг от друга так, чтобы расстояние между стенками отверстий диаметром d 02 и d 4 (табл. 3.16)(при установке торцовой крышки подшипникового узла) было не менее 3…5 мм. При установке врезной крышки это расстояние выдерживается между стенками от­верстия диаметром d 02 и отверстия диаметром D 0 под выступ крышки (см. рис. 3.27, 3.29).

Рис. 3.32. Формы корпусов одноступенчатых редукторов

Рис. 3.33. Габаритные размеры корпуса цилиндрического редуктора

Рис. 3.34. Опорные платки фундаментного фланца

Высота фланца (h) определяется графически исходя из условий размещения головки винта на плоской опорной поверхности подшипниковой бобышки.

Таблица 3.16 Диаметры винтов (d 4) торцовой крышки и ширина расточки (f) под врезную крышку, мм

Параметр	Диаметр наружного кольца подшипника

В цилиндрическом горизонтальном редукторе (см. рис. 3.27, 3.28) винт, расположенный между отверстиями под подшипники, помещают посередине между этими отверстиями. В разъемных корпусах при сравнительно небольших продольных сторонах (при a w (d e2) < 160 мм) фланец высотой h 2 выполняют одинаковым по всей длине (см. рис. 3.28, 3.29). Подшипниковые стяжные винты можно размещать в боковых нишах (см. рис. 3.29).

Соединительный фланец крышки и основания корпуса . Для соединения крышки разъемного корпуса с основанием по всему контуру разъема выполняют соединительный фланец (см. рис. 3.39, 3.40). На коротких сторонах крышки и основания корпуса, не соединенных винтами, фланец расположен внутрь корпуса и его ширина

(К 3) определяется от наружной стенки; на длинных (продольных) сторонах, соединенных винтами (d 3), фланец располагается: в крышке корпуса – наружу от стенки, в основании – внутрь.

Количество соединительных винтов (n 3) и расстояние между ними (L 3) принимают по конструктивным соображениям в за­висимости от размеров продольной стороны редуктора и раз­мещения подшипниковых стяжных винтов. При сравнительно небольшой длине продольной стороны можно принять d 3 = d 2 и h 3 = h 2 . При длинных продольных сторонах принима­ют: h 3 = 1,5 для болтов, h 3 = 2,5 для винтов, а количество винтов (болтов) и расстояние между ними определяют конструктивно. Под головку винта (болта) предусмотрены шайбы (прил. 34).

Неразъемный корпус (см. рис. 3.31) конструируют для червячных или цилиндрических редукторов при a w <140 мм. Через большие окна, выполненные в корпусе, вводят при сборке комплекты вала с червячным колесом или комплекты валов с цилиндрическими колесами. Соединение крышек с корпусом уплотняют резиновыми кольцами. Для удобства сборки диаметр отверстия окна (D) делают на 2…5 мм больше максимального диаметра колеса. Диаметр соеди­нительных винтов (d 3) определяют так же, как и для разъемных корпусов, по табл. 3.14; количество винтов n 3 = 6…8, расстояние между ними: L 3 (8…10) d 3 . Для создания необходимой жест­кости боковые крышки выполняют с высокими центрирующими буртиками и с шестью радиально расположенными ребрами жесткости (см. рис. 3.31).

Фланец для крышки подшипникового узла . Отверстие подшипникового узла неразъемной подшипниковой бобышки закрывается торцовой крышкой на винтах (см. рис. 3.30, 3.31). В комплекте деталей подшипникового узла разъемных корпусов чаще применяется врезная крышка (см. рис. 3.27, 3.29). Параметры присоединитель­ного фланца крышки подшипникового узла определяют по табл. 3.16 и 3.17.

Фланец для крышки смотрового окна (см. рис. 3.27 – 3.31). Размеры сторон фланца, количество винтов (n 5) и расстояние между ними (L 5) устанавливают конструктивно в зависимости от места расположения окна и размеров крышки; высота фланца: h 5 = 3…5 мм.

Рис. 3.35. Угловая ниша фундаментного фланца

Рис. 8.36. Боковая ниша фундаментного фланца

Рис. 3.37. Крепление фундаментного фланца

Рис. 3.38. Крепление фланца подшипниковой бобышки

Рис. 3.39. Соединительный фланец

Опорные платики . Для прикрепления к корпусу сливных пробок, отдушин, маслоуказателей на крышке и основании корпуса предусмотрены опорные платики (фланцы). Размеры сторон платиков должны быть на величину с = 3…5 мм больше размеров опорных поверхностей прикрепляемых деталей. Вы­сота платика: h = c.

Подшипниковые бобышки . Предназначены для размещения комплекта деталей подшипникового узла (см. рис. 3.27 – 3.31). Подшипниковые бобышки в редукторах с неразъемными монолитными корпусами расположены внутри корпуса (см. рис. 3.31). В разъемных корпусах червячных, конических редукторов и цилиндрических вертикальных редукторов с нижним располо­жением шестерни подшипниковая бобышка быстроходных ва­лов находится внутри корпуса (см. рис. 3.29); бобышки тихоходных валов в основании корпуса расположены внутри его, а в крышке корпуса – снаружи. Однако в зависимости от конструкции крышки и основания корпуса возможно расположение всей бобышки проходного вала внутри корпуса (см. рис. 3.29).

Рис. 3.40. Ниша соединительного фланца

Таблица 3.17 Размеры элементов фланца крышки подшипникового узла, мм

Элементы (рис. 3.27 – 3.31)
	торцовая
	По диаметру наружного кольца подшипника (D)
	По диаметру крышки (D 1)
			По диаметру крышки (D 0)

Внутренний диаметр подшипниковой бобышки быстроход­ного (D Б) и тихоходного (D Т) вала равен внутреннему диаметру фланца для крышки подшипникового узла (табл. 3.17), а наружный: D Б3 (D Т3) = D Б (D Т)+ 3δ, где δ – толщина стенки корпуса. Длина гнезда подшипниковой бобышки (l 1) быстроходного и (l 2) тихоходного валов зависит от комплекта деталей подшипникового узла и типа подшипника.

Детали и элементы корпуса редуктора

Смотровой люк (рис. 3.41). Служит для контроля сборки и осмотра редуктора при эксплуатации. Для удобства осмотра его располагают на верхней крышке корпуса, что позволяет также использовать люк для заливки масла. Смотровой люк делают прямоугольной или круглой формы максимально возможных размеров. Люк закрывают крышкой. Широко применяют стальные крышки из листов толщиной δ к 2 мм (рис. 3.41, а). Для того чтобы внутрь корпуса извне не засасывалась пыль, под крышку ставят уплотняющие прокладки из картона (толщиной 1,0…1,5 мм). Если с такой крышкой совмещена пробка-отдушина, то ее приваривают к ней (рис. 3.41, б).

Рис. 3.41. Крышки люка редуктора

Рис. 3.42. Фиксирование крышки корпуса коническими штифтами

Крышки крепятся к корпусу винтами (прил. 20). Если смотровой люк отсутствует, то в верхней плоскости крышки корпуса предусматривают отверстие под отдушину. Иногда по конструктивным соображениям контроль уровня смазки зацепления осуществляют жезловым маслоуказателем, установ­ленным в крышке корпуса, для чего предусматривается специальное отверстие. Эти отверстия мож­но использовать и для заливки масла.

Установочные штифты (рис. 3.42). Расточку отверстий под подшипники (подшипниковые гнезда) в крышке и основании корпуса производят в сборе. Перед расточкой отверстий в этом соединении устанавливают два фиксирующих штифта на возможно большем расстоянии друг от друга для фиксации относительного положения крышки корпуса и ос­нования при последующих сборках. Фиксирующие конические штифты (прил. 21) располагают наклонно или вер­тикально в зависимости от конструкции фланца. Там, где невозможно применение конических штифтов, встык соединения ставят со стороны каждой стенки по одному (всего четыре) цилиндрическому штифту. Диаметр штифта: d = (0,7…0,8) d 3 , где dз – диаметр соединительного винта (см. табл. 3.14). Вариант установки только по рис. 3.42 а).

Отжимные винты (рис. 3.1). Уплотняющее покрытие плоскости разъема склеивает крышку и основание корпуса. Для того чтобы обеспечить их разъединение, при разборке рекомендуют применять отжимные винты, которые ставят в двух противоположных местах крышки корпуса. Диаметр отжимных винтов принимают равным диаметру соединитель­ных (d 3) или подшипниковых (d 2) стяжных винтов (см. табл. 3.14).

Проушины (см. рис. 3.43). Для подъема и транспор­тировки крышки корпуса и собранного редуктора применяют проушины, отливая их заодно с крышкой (см. рис. 3.27 – 3.31). По варианту рис. 3.43 проушина выполнена в виде ребра с отверстием. Выбор конструкции проушины зависит от размеров и формы крышки корпуса.

Рис. 3.43. Проушина для подъема редуктора

Рис. 3.44. Сливные отверстия

Отверстия под маслоуказатель и сливную пробку (рис. 3.44). Оба отверстия желательно располагать рядом на одной стороне основания корпуса в доступных местах. Нижняя кромка сливного отверстия должна быть на уровне днища или несколько ниже него. Дно желательно делать с уклоном 1…20˚ в сторону отверстия. У самого отверстия в отливке основания корпуса выполняют местное углубление для стока масла и отстоявшейся грязи. Отверстие под маслоуказатель должно располагаться на высоте, достаточной для точного замера верхнего и нижнего уровней масла. Форма и размеры отверстий зависят от типа выбранных маслоуказателя и сливной пробки. Наружные стороны отверстий оформляют опорными платиками. При установке маслоуказателя и сливной пробки с цилиндрической резьбой обязательно применяют уплотнительные прокладки из паронита или резиновое кольцо. Пробка с конической резьбой не требует уплотнения.

Этот механизм можно назвать ключевым инженерно-техническим устройством. Его можно описать как механизм преобразования поступающего крутящего момента с последующей передачей на другие системы. Указанное определение характеризует общий принцип работы, а в более широком смысле редуктором можно назвать любой преобразователь направления движения, давления или вращающего момента.

Ключевыми характеристиками таких устройств считаются:

• количество вращательных валов;
• передаваемая мощность;
• назначение.

Существует множество видов редукторов: механические , газовые , редукторы давления воды , турбинные и другие. Они снижают давление жидкой или газообразной среды и способны изменять направление потока. Их работа основывается на схожем принципе, однако внутреннее устройство и сам механизм преобразования отличаются. Корректная классификация редукторов возможна только при комплексном рассмотрении всех ключевых особенностей конкретного типа.

Классификация по основным признакам

Современные инженерно-технические стандарты предусматривают классификацию редукторов по следующим признакам:

• конструкция используемой передачи;
• пространственное расположение элементов;
• конструктивное исполнение.

По пространственному расположению ключевых элементов эти устройства подразделяются на редукторы вертикального исполнения и традиционные горизонтальные. Конструктивное исполнение предусматривает два дополнительных вида: чистый механический редуктор, и редуктор с двигательной установкой (мотор-редуктор). Однако общепринятой классификацией редукторов считается таковая по типу используемого передаточного узла (передачи).

Редукторы с цилиндрической и конической передачей

В качестве передаточного узла используется зубчатая передача цилиндрической или конической формы. Показатель КПД редукторов этого типа чрезвычайно высок: от 80 до 98% в зависимости от количества звеньев. Важной особенностью цилиндрических и конических редукторов считается отсутствие нагревающихся элементов. Из-за простоты своего внутреннего устройства они не нуждаются в дополнительном охлаждении или усилении конструкции, что объясняет их высокую надежность и простоту в эксплуатации.

Здесь рабочим элементом выступает планетарная передача, которая преобразует поступающий на нее крутящий момент. Планетарные передачи отличаются от стандартных принципом своей работы: в основе преобразования лежит вращательное движение в пределах одной геометрической оси. Особенности строения планетарных узлов позволяют создавать крайне компактные редукторы, которые широко используются в различных отраслях приборостроения и промышленности.

По своим характеристикам планетарные редукторы занимают промежуточное звено между цилиндрическими и червячными. Они имеют меньший КПД, чем у цилиндрических, однако более компактны и значительно долговечнее редукторов червячного типа. Между собой планетарные редукторы отличаются количеством передач, их расположением относительно главной оси, конструктивным исполнением.

В качестве основного конструктивного элемента здесь выступает червячная передача, которая способна преобразовывать не только прямой крутящий момент, но и угловую скорость. Своему названию червячный редуктор обязан несущему винту, который осуществляет преобразование. Он представляет собой массивный спиралевидный винт, внешне похожий на земляного червяка. КПД червяных редукторов значительно ниже, чем у традиционных цилиндрических.

Страдает и надежность: из-за сложной конструкции червячные редукторы требуют тщательного соблюдения технологических стандартов, а при повышенной нагрузке могут выходить из строя. Тем не менее, этот тип редукторов незаменим в тех случаях, когда требуется установить передаточное соединение с перпендикулярно соотносящимися осями.

В конструктивном плане волновой редуктор состоит из неподвижного корпуса с внутренними зубьями и гибкого элемента, который соединяется с ведущим валом. Гибкий элемент имеет овальную форму и вращается внутри корпуса, создавая волнообразные возмущения.

Волновые редукторы обеспечивают очень большое передаточное отношение - гораздо выше, чем таковое у любых других видов редукторов. Кроме того, относительная простота и компактность позволяет использовать их для соединения герметично отделенных отсеков.

Общие особенности и дополнительные характеристики

Как было отмечено ранее, редукторы практически не встречаются в чистом виде. Так, вертикальные цилиндрические редукторы чаще всего имеют несколько конических передач, расположенных горизонтально. В червячных редукторах используются двухступенчатые винты с дополнительным выходным валом. Кроме того, все редукторы могут изготавливаться с двух конструктивных вариантах: чисто механические и мотор-редукторы. Последние получили самое широкое распространение и представляют собой единое устройство, совмещающее в себе электродвигатель, редукторный механизм и различные вспомогательные элементы.

Использование редукторов различных типов

Редукторы выступают в качестве основного элемента большинства сложных устройств и агрегатов. Они нашли применение практически во всех областях промышленности. В тяжелой промышленности наибольшее распространение получили цилиндрические и червячные редукторы, которые используются для передачи крутящего момента на рабочий инструмент.

В автомобилях редуктор - самый распространенный элемент. Коробка передач, карданный вал, тормозные системы, бензиновые насосы и регуляторы - во всех этих узлах используются редукторы различного типа.

Газовые редукторы и редукторы давления воды используются как в газодобывающей и перерабатывающей промышленности, так и на бытовом уровне (см. ). Они позволяют контролировать давление жидкости или газа, изменять его направление.

Мотор-редукторы являются ключевыми элементами бытовой техники: миксеры, комбайны, стиральные машины и дрели используют планетарные или волновые мотор-редукторы для создания оптимальных режимов работы.