В прямом переводе с латинского языка редуктор - это то устройство, которое отводит обратно и преобразует некоторые физические величины, например крутящий момент. Но в более широком понимании такие агрегаты выполняют и другие функции. К примеру, они могут стабилизировать и понижать давление воды или газа при выводе из каких-либо емкостей, сетей, а также коммуникаций.

Для чего нужен?

Редуктор является преобразующим механизмом, который состоит из более мелких компонентов (чаще всего передач) и выполнен в виде отдельно функционирующего или дополнительного устройства для конкретной машины. Как и было сказано ранее, с его помощью можно передавать необходимые вращения от ведущего к ведомому валу. Кроме того, подобный агрегат также отвечает за снижение угловой скорости и увеличение крутящего момента в передачах.

Конструкция редуктора на примере механического устройства

Как правило, эти машины состоят из стандартных литых корпусов. В редких случаях, когда требуется, чтобы конструкция механизма стала легче, вместо чугуна используют стальные сплавы. В корпусах находятся все необходимые элементы передачи. К компонентам механических видов редукторов можно отнести зубчатые колеса, подшипники, входной и выходной вал.

Кроме того, конструкция редукторов напрямую зависит от их назначения. Если механизм изготавливается специально для конкретной машины, то он может иметь дополнительные элементы, помимо вышеупомянутых. Нередко в корпуса встраивают специальные смазочные (масляные насосы) или охладительные устройства.

Классификация агрегатов

Различают следующие виды редукторов:

• Газовые.
• Водные.
• Механические редукторы.

Такое деление обусловлено не только особенностями, но и назначением, а также сферой, в которой применяется это устройство.

Виды редукторов, упомянутые в списке, более детально рассмотрены ниже.

Газовые

Эти агрегаты являются устройствами, которые способны понижать давление на выходе из какой-либо емкости (например, в баллоне).

Существуют следующие виды газовых редукторов:

• Кислородные, применяющиеся на многих машиностроительных предприятиях. С помощью таких редукторов можно выполнять любые автогенные работы. Например, сваривать или паять детали.
• Ацетиленовые, которые часто применяются в коммунальном хозяйстве для резки трубопроводов.
• Воздушные редукторы. Такие агрегаты используют многие предприятия. С их помощью можно непрерывно поддерживать необходимое давление воздуха в сетях и коммуникациях. Кроме того, подобные виды редукторов используют в дайвинге как устройства, которые способны снижать давление дыхательной смеси.
• Пропановые, использующиеся в металлургии. Они помогают рабочим проводить различные автогенные работы, наподобие резки или пайки. Кроме того, эти редукторы можно встретить и в быту. Ярким примером являются плиты, в которых встроены подобные регуляторы давления газа.

Водные редукторы

Такие агрегаты - это малогабаритные механизмы в непроницаемом стальном корпусе, который имеет два резьбовых отверстия на выходе и входе. Эти виды редукторов позволяют стабилизировать или снизить давление воды в сетях и коммуникациях, сохраняя тем самым трубопровод или любое другое оборудование от каких-либо повреждений.

В основе работы подобного механизма лежит принцип выравнивания пружины настройки и усилий мембраны.

В зависимости от принципа действия, редукторы бывают:

• Статистическими, которые монтируются на входе водопровода в квартирах и частных домах. Такие механизмы могут работать практически в любых условиях. Например, при непостоянном потреблении воды.
• Динамическими, которые устанавливаются преимущественно на промышленных объектах. Подобные механизмы способны обеспечить равномерный, круглосуточный напор и поток воды.

Как и для любой другой техники, для этих редукторов существуют некоторые требования, которых нужно придерживаться во время эксплуатации. К таковым относится возможность использования только при температуре не более 70 °C и максимальном давлении, равном не менее 15-16 бар. Кроме того, среда, в которой работает механизм, не должна содержать сжатый воздух и масла.

Механические

Практически в любой технике встречаются подобные виды редукторов. Их назначение состоит в том, чтобы понижать угловую скорость для увеличения крутящего момента ведомого вала по отношению к ведущему. Такие агрегаты используют в производстве станков, автомобилей, спецтехники и т. д.

Существуют следующие основные виды этих машин:

• Червячные.
• Конические.
• Цилиндрические.
• Волновые.
• Планетарные.
• Глобоидные.
• Комбинированные редукторы, которые сочетают в себе различные виды передач. Например, червячно-конические или планетарно-цилиндрические.

Некоторые вышеупомянутые виды редукторов, их назначение и устройство более подробно рассмотрены ниже.

Червячные агрегаты

Эти машины имеют одну или две передачи одноименного типа. Такие редукторы преобразовывают угловую скорость и крутящий момент выходного вала за счет червячной передачи, которая обычно располагается под прямым углом. Подобные механизмы универсальны, поэтому широко используются во многих промышленных сферах деятельности. Например, их можно встретить в машиностроении и производстве автомобилей.

Самыми распространенными считаются одноступенчатые и двухступенчатые виды червячных редукторов. При этом чаще всего в промышленности используется второй тип. Обусловлено это тем, что двухступенчатый механизм дает высокое передаточное отношение всего редуктора. Такая особенность позволяет получить еще больший крутящий момент при малых входных мощностях.

Конические редукторы

Эти устройства предназначены для передачи мощности от привода к рабочим механизмам с повышением или снижением вращающего момента ведущего вала. Работают такие виды редукторов с помощью конической зубчатой передачи, которая обеспечивает движение между звеньями с переменным межосевым углом. Они имеют высокий уровень КПД, жесткую конструкцию и более герметичный корпус, вследствие чего утечка масла в процессе использования сводится к минимуму. Единственным недостатком таких машин является то, что технология их изготовления значительно сложнее, чем, к примеру, цилиндрических агрегатов. К тому же валы в конических передачах подвергаются большей нагрузке, в связи с консольным расположением зубчатых колес.

В зависимости от конструктивных особенностей, есть:

• Редукторы с широким типом корпуса.
• Быстроходные.
• Тихоходные.
• Многоступенчатые.
• Одноступенчатые.

Цилиндрические редукторы

Эти машины получили свое название отнюдь не из-за своего специфического строения, а благодаря одноименной передаче, которая в них используется. В отличие от остальных механических редукторов, цилиндрический работает в горизонтальном положении, что позволяет добиться большей производительности при малых мощностях. Даже КПД такого устройства намного превышает другие агрегаты и, в зависимости от передаточного числа, составляет около 98%! Благодаря этому также не тратится лишняя энергия и компоненты цилиндрического редуктора меньше нагреваются.

Используются такие агрегаты как в машиностроении, так и в более тяжелой промышленности. Например, в черной и цветной металлургии, химическом производстве и горном деле.

Раздел 18. Приводы. Редукторы и мотор-редукторы общего назначения

Приводы. Классификация.

Объектами курсового проектирования в курсе «Детали машин» обычно являются приводы машин и механизмов (например: приводы ленточных транспортеров, цепных конвейеров, индивидуальные приводымашин и механизмов ), использующие большинство деталей и узлов общего назначения.

Привод машины - система, состоящая из двигателя и связанных с ним устройств дл я приведения в движение одного или нескольких твердых тел, входящих в состав машины.

Структурная схема привода включает двигатель того или иного типа и трансмиссию.

Трансмиссия - устройство для передачи вращения от двигателя к потребителям энергии; может быть механической, электрической, гидравлической, пневматической и комбинированной.

В курсовом проекте трансмиссия состоит из комбинации редуктора и открытой передачи.

Приводы транспортных машин, разнообразного станочного оборудования, вспомогательных устройств и средств механизации различных работ (стенды, установки, приспособления с машинным приводом) и т.п. допускают применение стандартных двигателей и однотипных механических передач, в том числе стандартных редукторов, что позволяет отнести эти приводы к категории общего назначения.

Машинные приводы общего назначения классифицируют по ряду признаков.

Основными из них являются:

Число двигателей и схемы соединения их с передачами;

Тип двигателя; тип передачи.

Особую группу составляют приводы, в которых используют встраиваемые двигатели или встраиваемые механические передачи - мотор-редукторы .

По числу двигателей различают приводы:

Групповой,

Однодвигательный,

Многодвигательный.

Групповым называют привод, при котором от одного двигателя посредством механических передач приводятся в движение несколько отдельных механизмов или машин. Привод этого типа применяется в различных строительных и погрузочно-разгрузочных машинах. Групповой привод имеет низкий КПД, громоздок и сложен по конструкции.

Однодвигательный привод наиболее распространен, особенно при использовании электродвигателей. Каждая производственная машина снабжается индивидуальным приводом.

Многодвигательным называется привод, если отдельные механизмы машины приводятся в движение от отдельных двигателей. При этом два или более двигателей могут соединяться с одной и той же передачей соответствующей конструкции. Многодвигательный привод используется в исполнительных механизмах строительных, путевых, грузоподъемных, транспортных и других машин и станочного оборудования и включает электродвигатели и гидромоторы .

По типу двигателей различаются приводы:

Электрические,

С двигателями внутреннего сгорания,

С паровыми двигателями,

Гидропривод,

Пневмопривод .

Приводы могут иметь следующие типы передач :

Цилиндрические зубчатые,

Конические зубчатые,

Червячные,

Планетарные,

Волновые,

Комбинированные,

Гидродинамические,

Ременные,

Винт-гайка.

По расположению механизма привода в пространстве различают:

Приводы с горизонтальным тихоходным выходным валом;

Приводы с вертикальным тихоходным выходным валом.

В зависимости от расположения привода конструируют элементы передач и выбирают тип и исполнение двигателя.

Редукторы

Редуктором называют агрегат, содержащий передачи зацеплением и предназначенный для повышения вращающего момента и уменьшения угловой скорости двигателя. Редукторы широко применяют в различных отраслях машиностроения благодаря высоким экономическим, потребительским и другим характеристикам. В корпусе редуктора размещены зубчатые или червячные передачи, неподвижно закрепленные на валы. Валы опираются на подшипники, размещенные в гнездах корпуса. Установка передачи в отдельном корпусе гарантирует точность сборки, лучшую смазку, более высокий КПД, меньший износ, а также защиту от попадания в нее пыли и грязи. Во всех ответственных установках вместо передач назначают редукторы. Редукторы имеют исключительно широкое применение.

Назначение редуктора - понижение угловой скорости и соот­ветственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или свар­ного стального), в котором помещают элементы передачи - зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. В отдельных слу­чаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещен шестеренный масляный насос) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назна­чения. Второй случай характерен для специализированных заво­дов, на которых организовано серийное производство редукто­ров.

Редуктор общемашиностроительного применения - редуктор, выпол­ ненный в виде самостоятельного агрегата, предназначенный для приводаразличных машин и механизмов и удовлетворяющий комплексу техни­ ческих требований .

Редукторы общемашиностроительного применения, несмотря на к онструктивные различия, близки по основным технико-экономическим характеристикам: невысокие окружные скорости, средние требования к надёжности, точности и металлоемкости при повышенных требованиях по трудоемкости изготовления и себестоимости. Это их отличает от специаль ных редукторов (авиационных, судовых, автомобильных и др.) , выполненных с учетом специфических требований, характ ерных для отдельных отраслей сельского хозяйства.

Внешние (потребительские) характеристики редукторов каждого типа определяются следующим:

Кинематической схемой редуктора,

Передаточным числом u (частотой вращения выходного вала),

Вращающим моментом на выходном валу,

Допускаемой консольной нагрузкой на выходном валу,

Силовой характеристикой редуктора,

Коэффициентом полезного действия (КПД).

По ГОСТ 16162-86Е к редукторам общемашиностроительного применения относят:

Цилиндрические одно-, двух- и, трехступенчатые с межосевым расстоянием тихоходной ступени a ω т ≤ 710 мм;

Цилиндрические планетарные одно- и двухступенчатые с радиусом расположения осей сателлитов водила тихоходной ступени r ≤ 200 мм;

Конические одноступенчатые с номинальным внешним делительным диаметром ведомого колеса d вм ≤ 630 мм;

Коническо -цилиндрические двух- и трехступенчатые с межосевым расстоянием тихоходной ступени a ω т ≤ 250 мм;

Червячно-цилиндрические двухступенчатые с межосевым расстоянием тихоходной ступени a ω т ≤ 250 мм.

В соответствии с ГОСТ 29076–91 редукторы и мотор-редукторы обще­ машиностроительного применения классифицируют в зависимости от :

Вида применяемых передач (зубчатые , червячные или зубчато -червячные);

Числа ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.);

Взаимного расположения геометрических осей входного и выходного валов в пространстве (горизонтальное и вертикальное);

Типу зубчатых колес (цилиндрические , конические, коническо -цилиндрические и т. д.);

Способа крепления редуктора (на приставных лапах или на плите, фланец со стороны входного/выходного вала насадкой);

Расположения оси выходного вала относительно плоскости основания и оси входного вала (боковое, нижнее, верхнее) и числа входных и выходных концов валов.

Особенностям кинематической схемы (разверну­тая , соосная, с раздвоенной ступенью и т. д.).

Тип и конструкция редуктора определяются видом, расположением и количеством отдельных его передач (ступеней).

Самый простой зубчатый редуктор – одноступенчатый (цилиндрический (рис.1.1, а )). Используется при малых передаточных числах i ≤ 8 … 10, обычно i ≤ 6,3.

Двухступенчатый цилиндрический зубчатый редуктор (1.1,б ) является наиболее распространенным (их потребность оценивается в 65%). Для них наиболее характерны числа i = 8-40.

Трехступенчатые редукторы (рис.1.1, в ) применяются при больших передаточных числах. Однако имеется тенденция замены их более компактными планетарными редукторами.

Конические зубчатые редукторы применяются в том случае , когда быстроходный тихоходный валы должны быть взаимно перпендикулярны. Обычно передаточное число таких редукторов невелико i ≤ 6,3. При i >12,5 применяют коническо -цилиндрические редукторы (рис.1.1,ж ).

Рис.1.1. Зубчатые редукторы

Для улучшения работы наиболее нагруженной тихоходной ступени (T ) используются редукторы с раздвоенной быстроходной ступенью (рис.1.1, г ). Для создания равномерной нагрузки обеих зубчатых пар быстроходной ступени, их делают косозубыми, причем, одну пару правой, а вторую – левой. Зубчатые колеса на тихоходном валу располагаются симметрично. При этом деформация вала (Т ) не вызывает существенной концентрации нагрузки по длине зубьев. Это положительное явление. Такие редукторы получаются на 20% легче, чем по обычной развернутой схеме (рис.1.1, в ).

Соосные редукторы (рис.1.1, д ) применяют с целью уменьшения длины корпуса или других конструктивных особенностей привода.

Мотор-редукторы представляют собой компактные агрегаты, в которых редуктор и мотор монтируются в одном корпусе. В большинстве случаев мотор-редукторы имеют зубчатые передачи. Они более экономичны, чем тихоходные электродвигатели, имеют более высокий КПД. Но из-за сложности конструкции мотор-редукторы применяются редко.

Одноступенчатые червячные редукторы наиболее распространены. Диапазон передаточных чисел: U = 8-63. При больших значениях "U " применяют двухступенчатые червячные редукторы или комбинированные зубчато -червячные. Редукторы выполняются со следующим расположением червяка и червячного колеса:

С нижним расположением червяка (под колесом) – применяются при окружных скоростях червяка V ≤ 5 м/ c ; смазка – окунанием червяка, допускают передачу большой мощности по критерию нагрева (рис.1.2, а ).

С верхним расположением червяка (червяк над колесом) – применяются в быстроходных передачах; смазка осуществляется окунанием колеса (рис.1.2,б ).

Червяк с горизонтальной осью, сцепляющейся с колесом, имеющим вертикальную ось (рис.1.2,в ).

Червяк с вертикальной осью, расположенный сбоку колеса. Колесо имеет горизонтальную ось (рис.1.2,г ).

Две последних конструкции применяют ограниченно, в связи с трудностью смазки подшипников вертикальных валов

Возможности получения больших передаточных чисел при малых габаритах обеспечивают планетарные и волновые ре­дукторы.

Рис.1.2. Схемы червячных редукторов: а ) с нижним; б ) с верхним; в, г ) с боковым расположением червяка

Для обозначения передач в редукторе используют заглавные буквы русского алфавита по простому мнемоническому правилу: Ц – цилиндрическая, П – планетарная, К - коническая, Ч – червячная, Г – глобоидная, В – волновая. Количество одинаковых передач обозначается цифрой. Оси валов, расположенные в горизонтальной плоскости, не имеют обозначения. Если все валы расположены в одной вертикальной плоскости, то к обозначению типа добавляется индекс В. Если ось быстроходного вала вертикальна, то добавляется индекс Б, а к тихоходному соответственно – Т.

Мотор – редукторы обозначаются добавлением спереди буквы М. Например, МЦ2СВ означает мотор – редуктор с двухступенчатой соосной цилиндрической передачей, где горизонтальные оси вращения валов расположены в одной вертикальной плоскости, здесь В не индекс, поэтому пишется рядом с заглавной буквой.

Обозначение типоразмера редуктора складывается из его типа и главного параметра его тихоходной ступени. Дляцилиндрической, червячной глобоидной передачи главным параметром является межосевое расстояние; планетарной – радиус водила, конической – диаметр основания делительного конуса колеса, волновой – внутренний посадочный диаметр гибкого колеса в недеформированном состоянии.

Под исполнением принимают передаточное число редуктора, вариант сборки и формы концов валов. Пример условного обозначения одноступенчатого цилиндрического редуктора с межосевым расстоянием 160 мм и передаточным числом 4: редуктор Ц-160-4.

Вариант сборки цилиндрических редукторов и формы концов валов по ГОСТ 20373-74; червячных редукторов – по ТУ 2.056.218-83, а коническо – цилиндрических редукторов – ГОСТ 20373-80.

Редукторы общемашиностроительного применения в приводах комплектуются преимущественно четырехполюсными электродвигателями.

По ГОСТ 16162-86Е основные параметры редукторов определяют при номинальной частоте вращения быстроходного вала n б =1500 об/мин. Допускается использование редукторов при n б =3000 об/мин, с условием, что окружная скорость зубчатых передач не превышает 16 м/с.

Выбор горизонтальной или вертикальной схемы для редукторов всех типов обусловлен удобством общей компоновки привода (относительным расположениемдвигателяирабочего вала приводимой в движение машины и т.д.).

Двигатель и трансмиссия, как правило, монтируются на общей раме.

Новые редукторы имеют гладкие основания корпусов с утопленными лапами, а крышки имеют горизонтальные поверхности верхних частей, служащие технологическими базами (рис.1.3).

Корпуса редукторов новой конструкции имеют следующие преимущества:

1. Увеличен объем масла, что увеличивает срок его годности.

2. Возможность исключения фланцев, как основного источника неплоскостности .

3. Большая жесткость основания и податливая крышка корпуса, что улучшает виброакустические свойства.

4. Меньшее коробление при старении, что исключает течь масла;

5. Уменьшение отказов примерно на 30% из-за повышенной прочности утопленных лап.

6. Упрощение дренажирования накопленного масла от разбрызгивания из подшипниковых узлов.

7. Возможность повышения точности расположения осей валов .

8. Простота наружной обработки.

9. Отсутствие цековки под головки стяжных винтов корпуса с основанием.

10. Обеспечение требования технической эстетики.

Рис.1.3. Корпус редуктора типа КЦ1 новой конструкции

Основные детали и показатели качества редукторов, мотор – редукторов и вариаторов

Для удобства сборки корпус редуктора выполняется составным – основание и крышка. Основание с помощью лап или пояса крепится к фундаменту или раме. Для точной установки крышки на основание корпуса пользуются коническими штифтами.

Корпус редуктора должен быть прочным и жестким, т.к. его деформации могут вызвать перекос валов и неравномерное распределение нагрузки по длине зубьев. Для повышения жесткости корпуса его усиливают наружными или внутренними ребрами.

Корпусы редукторов обычно выполняют литыми из серого чугуна (СЧ 15-32/ СЧ 18-36) средней прочности. Для передачи больших мощностей или ударных нагрузок корпусы отливают из высокопрочного чугуна или стали. В индивидуальном и мелкосерийном производствах корпусы редукторов изготавливают сварными из листовой стали.

Основные размеры корпуса – длина, ширина и высота – применяются в зависимости от размеров зубчатых колес. Другие размеры находятся по эмпирическим формулам.

Валы , как правило, подвергают улучшению до твердости НВ 270 – 300. Валы d ≤ 80 мм допускается изготавливать из стали 45; диаметром d = 80-125 – из стали 40 X ; а валы d = 125 – 200 мм – из стали 40ХН; 35ХМ. Тихоходные валы имеют выходной конец, в котором напряжения кручения составляют около 28 МПа концы валов целесообразно выполнять коническими.

Опоры валов редукторов выполняютсяв виде подшипников качения. Обычно в опорах устанавливается по одному подшипнику качения. При малых и средних нагрузках применяют шарикоподшипники, при средних и больших – роликоподшипники. В редукторах с шевронной передачей быстроходный вал передачи устанавливают на плавающих, обычно, цилиндрических роликоподшипниках. Это обеспечивает самоустановку вала по оси и одинаковую нагрузку полушевронов.

В редукторах с конической передачей для лучшей фиксации зубчатых колес в осевом направлении валы передачи рекомендуется устанавливать на радиально-упорных, чаще конических роликоподшипниках.

Смазка зацепления при V ≤ 12,5 м/ c рекомендуется картерная (окунанием). Емкость масляной ванны назначают из расчета 0,35 – 0,7 литра на I кВт передаваемой мощности (большие значения – при большей вязкости масла и наоборот). Зубчатые колеса следует погружать в масло на глубину 3-4 модуля. Тихоходные колеса (2-й и 3-й ступени) при необходимости допустимо погружать на величину до 1/3 диаметра колеса. В редукторах с быстроходными передачами применяют струйную или циркуляционную смазку, осуществляемую под давлением. Масло, прокачиваемое насосом, проходит через фильтр и при необходимости через охладитель, а затем поступает к зубьям через трубопровод и сопла. При окружной скорости V ≤ 20 м/c для прямозубых передач и при V ≤ 50 м/с для косозубых масло подается непосредственно в зону зацепления. При V > 50 м/ c (V > 20 м/ c ) , во избежание гидравлического удара, масло подается раздельно на шестерню и колесо и на некотором расстоянии от зоны зацепления.

Смазка подшипников редуктора при V > 4 м/ c может осуществляться тем же маслом, что и зубчатых колес, путем разбрызгивания масла. При V < 4 м/с предусматривается самостоятельная (консистентная) смазка. При больших скоростях и нагрузках на подшипники предусматривается смазка под давлением, осуществляемая от общей системы.

Расчет зубчатого редуктора состоит из расчета его элементов – передач, валов, шпонок, подшипников. Для редукторов большой мощности производится тепловой расчет. При расчете зубчатых передач редукторов, выполненных в виде самостоятельных агрегатов, основные параметры этих передач должны быть согласованы с соответствующими ГОСТ.

Червячные колеса с целью экономии цветных металлов выполняются с венцом из антифрикционных материалов и стальным или чугунным центром.

- бандажированная конструкция, в которой бронзовый обод (венец) посажен на стальной центр с натягом. Рекомендуется легкопрессовая реже прессовая посадки. Чтобы исключить возможность сдвига венца, ввертывают в стыкуемые поверхности винты. Конструкция применяется для колес относительно небольших размеров и ненапряженных в тепловом отношении (рис. 1.4).

Болтовая конструкция, в которой бронзовый венец, выполненный с фланцем, прикрепляется болтами к ступице колеса. Применяется для колес больших и средних диаметров.

Б иметаллическая конструкция, бронзовый венец, который отлит в форму с предварительно вставленным в нее центром. Конструкция наиболее рациональна и применяется в редукторах серийного производства.

Рис.1.4.Типовые конструкции зубчатых венцов червячных колес

В червячных передачах, как правило, применяются подшипники качения.

Смазка червячных передач с нижним расположением червяка (рис. 1.2) осуществляется окунанием. Уровень масла таков, чтобы погружался в масло на глубину, близкую к высоте витка. Если червяк расположен сверху, то уровень масла роли не играет (при средних и небольших скоростях). В быстроходных передачах этого типа применяют циркуляционную – принудительную смазку.

Важнейший характеристический размер, в основном определяющий нагрузочную способность, габариты и массу редуктора называют главным параметром редуктора. Главный параметр цилиндрических, червячных и глобоидных редукторов - межосевое расстояние a w тихоходной ступени, планетарных - радиус r водила , конических - номинальный внешний делительный диаметр d e 2 колеса , волновых - внутренний диаметр d 2 гибкого колеса.

Для многоступенчатых редукторов и мотор-редукторов показателями назначения являются межосевое расстояние и радиус расположения осей сателлитов и задают их по величине выходной ступени с обозначением a ω T и R т.

Основная энергетическая характеристика редуктора – номинальный момент Т ном , представляющий собой допустимый крутящий момент на его тихоходном (ведомом) валу при постоянной нагрузке.

Рекомендуемый ряд крутящих моментов на тихоходных валах редукторов в соответствии с проектом международного стандарта составляет по нормальному ряду чисел со знаменателем 2 в диапазоне 1-125 Н∙ м и со знаменателем 1,41 в диапазоне 125–1000000 Н∙ м .

Передаточные числа редукторов выбирают по нормальному ряду чисел со знаменателем 1,25 (1-й предпочтительный ряд) или со знаменателем 1,12 (2-й ряд).

Межосевые расстояния быстроходной (α w Б ) и тихоходной (α wT ) ступеней двух и трехступенчатых редукторов зубчатых цилиндрических должны соответствовать ГОСТ

Одноступенчатыередукторыимеют наибольшие передаточные числа u :

Для цилиндрических передач до 8;

Для конических до 6,3;

Для червячных до 80.

Выпускаются редукторы и мотор-редукторы в широком диапазоне передаточных чисел: от u min =1 (для одноступенчатых конических и цилиндрических редукторов) до u max =3150 (для мотор-редукторов, планетарных и некоторых других типов редукторов). Большинство отечественных и зарубежных редукторов имеют u ≤ 160. Около 75 % редукторов выполняют в двухступенчатом исполнении (u =8-40).

Номинальные значения передаточных чисел редукторов установлены двумя рядами (1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20 и т.д.).

Редукторы общемашиностроительного применения допускают вращающие моменты на выходном валу Т т =(31,5-125000) Нм .

Для обеспечения взаимозаменяемости редукторов составлены три ряда номинальных значений моментов Т т (Нм ).

Так, ряд 1 включает значения Т т =31,5; 45; 63; 90; 125; 180; 250; 355; 500; 710; 1000 и др.

Реальный диапазон передаточных отношений (чисел) редукторов - от 1 до 1000. Значения передаточных отношений должны соответствовать ряду R 20 предпочтительных чисел (ГОСТ 8032–84).

Критерием технического уровня редуктора служит относительная масса Y = т/Т , где т - масса редуктора, кг; Т - вращающий момент, Нм .

Тип редуктора, параметры и конструкцию определяют в зависимости от его места в силовой цепи машины, передаваемой мощности, частоты вращения, назначения машины и условий ее эксплуатации.

При проектировании назначенного типа редуктора за исходные принимают следующие данные: передаточное отношение, вращающий момент на тихоходном валу, частоту вращения быстроходного вала, режим нагружения , необходимую долговечность, технологические возможности завода-изготовителя (имеющиеся материалы, типы загото­ вок, виды проводимых термической и термохимической обработок).

К определяющим параметрам относят межосевые расстояния, внеш­ние делительные диаметры конических колес, радиусы водил или дели­тельные диаметры центральных колес с внутренними зубьями в плане­ тарных передачах, ширину колес, модули и передаточные отношения, коэффициенты, диаметры червяка и число винтов червяка (для червячных передач).

Классификационные группировки редукторов, мотор-редукторов и вариаторов приведены в таблице 1.

Таблица 1

Номенклатура показателей качества редукторов, мотор-редукторов и вариаторов общемашиностроительного применения, используемых при оценке уровня качества продукции, установленная по ГОСТу 4. 128-84 приведена в таблице 2.

Таблица 2

Требования к системе качества установлены в ГОСТ Р ИСО 9001 – ГОСТ Р ИСО 9003. Эти стандарты отражают три разные модели системы качества с точки зрения жизненного цикла продукции, например, на стадии промышленного производства, при модернизации и аттестации продукции.

Разработкой методов количественной оценки качества занимается наука – квалиметрия. При этом производится многоуровневая оценка качества с позиции системного подхода.

Одноступенчатые цилиндрические редукторы

Данный тип редукторов отличаются числом ступеней и положением валов.

Из редукторов рассматриваемого типа наиболее распростра­нены горизонтальные (рис. 2). Вертикальный одноступенча­тый редуктор показан на рис. 3. Как горизонтальные, так и вертикальные редукторы могут иметь колеса с прямыми, ко­сыми или шевронными зубьями. Корпуса чаще выполняют литыми чугунными, реже - сварными стальными. При серий­ном производстве целесообразно применять литые корпуса. Валы монтируют на подшипниках качения или скольжения. Последние обычно применяют в тяжелых редукторах.

Компоновочные возможности одноступенчатых редукторов ограничены и отличаются расположением осей валов в пространстве. Диапазон передаточных чисел u =1,6…6,3. Угол наклона косозубых передач β =8 0 …22 0 .

Максимальное передаточное число одноступенчатого цилиндрического редуктора по ГОСТ 2185-66 u m ах = 12,5. Высо­та одноступенчатого редуктора с таким или близким к нему пере­даточным числом больше, чем двухступенчатогостемжезна­чением и (рис. 1.5). Поэтому практически редукторы с передаточными числами, близкими к максимальным, применяют редко, ограничиваясь и ≤ 6. Ново-Краматорский машиностроитель­ный завод (НКМЗ) выпускает крупные (межосевые расстояния а w = 300 ÷ 1000 мм) одноступенчатые горизонтальные редук­торы с и = 2,53 ÷ 8,0.

Выбор горизонтальной или вертикальной схемы для редукто­ров всех типов обусловлен удобством общей компоновки при­вода (относительным расположением двигателя и рабочего вала приводимой в движение машины и т. д.).

Рис.1.5. Сопоставление габаритов одноступенчатого и двухступенчатого редукторов

с цилиндрическми колесами при одинаковом передаточном числе u = 8,5

Краткая техническая характеристика редуктора типа Ц1У общего назначения приведена в таблице 3. Кинематическая схема, чертеж общего вида без третьей проекции и общий вид в аксонометрии показаны на рис.2.

Вариант одноступенчатого узкого цилиндрического редуктора с расположением горизонтальных осей валов в вертикальной плоскости типа Ц1УВ показан на рис.3. В данной конструкции для смазки подшипников быстроходного вала предусмотрено дополнительное устройство в виде желоба и каналов с заглушками.

Рис.2. Редуктор типа Ц1У - a 𝛚 - U p -12К

Рис.3. Редуктор типа Ц1УВ – a 𝛚 - U p -15К

Таблица 3

Двухступенчатые цилиндрические редукторы

Среди двухступенчатых цилиндрических редукторов общего назначения имеют широкое применение горизонтальные редукторы типа 1Ц2У (рис.4). Основные параметры приведены в таблице 4.

В двухступенчатых редукторах расположены три вала. Первый из них, расположенный ближе к двигателю, называется ведущим и имеет индекс 1 (например, d 1); второй вал является промежуточными имеет индекс 2 (например, d 2); третий вал называется ведомым и имеет индекс 3 (например, d 3). Ведущий и промежуточный валы образуют быстроходную ступень, имеющую индекс 1 или б (а 1 , U 1 или а б , U б ), промежуточный и ведомый валы образуют тихоходную ступень, имеющую индекс 2 или т (а 2 , U 2 или а т , U т ). Шестерни и червяки имеют нечетные индексы, колеса - четные индексы. Например, шестерня, расположенная на ведущем валу, имеет индекс 1 (d 1 , z 1 , HB 1), а шестерня, расположенная на промежуточном валу, имеет индекс 3 (d 3 , z 3 , HB 3). Колесо, расположенное на ведомом валу имеет индекс 4 (d 4 , z 4 , HB 4).

Рис.4. Горизонтальные редукторы типа 1Ц2У

Рис. 4.1. Двухступенчатый горизонтальный редуктор с цилиндрическими колесами:

а - кинематическаясхема;б - редукторсоснятойкрышкой(колесакосозубые);

в - общий вид редуктора, у которого подшипниковые узлызакрыты врезнымикрышками;

г - общийвид редуктора, у которого подшипниковые крышки привернуты винтами

Цилиндрические пары цилиндрических редукторов выполняют по развернутой узкой (рис.5,а), развернутой (рис.5,б) или соосной (рис.5,в) схеме с одним или двумя потоками мощности.

В отношении типа зубьев и подшипников в двухступенча­тых редукторах справедливо сказанное относительно одно­ступенчатых цилиндрических редукторов; часто быстроходную ступень выполняют косозубой , а тихоходную - прямозубой (это относится как к соосным, так и к несоосным редукторам).

Рис. 5. Кинематические схемы цилиндрических редукторов

Наибольшее распространение имеет развернутая схема за счет рациональной унификации деталей редуктора. Так, например, шестерни, колеса и валы можно использовать для изготовления редукторов нескольких типоразмеров. Эти редукторы отличаются простотой, но из-за несимметричного расположения колес на валах повышается концентрация нагруз­ки по длине зуба. Поэтому в этих редукторах следует приме­нять жесткие валы.

При использовании косозубых передач рекомендуетсяс целью унификации выбирать направление зуба шестерни - левое, для колеса - правое во всех ступенях редуктора. Эти рекомендации оправданы для крупносерийного и массового производства, так как унификация деталей приводит к снижению себестоимости. Однако, в единичном и мелкосерийном производстве целесообразно на первой ступени брать направление зубьев шестерни - левое, а шестерни второй ступени - правое. Это вызвано тем, что осевые силы на промежуточном валу частично уравновешиваются, тем самым снижается осевая нагрузка на опоры.

Развернутую схему целесообразно использовать до a ω T = 630...800 мм. Редуктор, спроектированный по развернутой схеме, получается удлиненной формы. Масса такого редуктора примерно на 20% больше, чем у редуктора, спроектированного по раздвоенной схеме.

В раздвоенной схеме быстроходная или тихоходная ступень раздваивается на две косозубые передачи с встречным направлением зуба, образуя фактически шевронную передачу с разнесенными полушевронами. Более рациональной считается схема с раздвоенной быстроходной ступенью, так как в ней удваивается номенклатура менее нагруженных деталей, упрощается промежуточный вал, его можно выполнить как вал-шестерню, появляется возможность сделать быстроходный вал “плавающим”, это предпочтительнее, чем делать “плавающим” промежуточный или тихоходный вал при раздвоенной тихоходной ступени.

Редуктор с раздвоенной быстроходной ступенью, имею­щий косозубые колеса, показан на рис. 5.1. Тихоходная ступень при этом может иметь либо шевронные колеса, либо прямозубые (рис. 5.1, б). Кинематическая схема и общий вид редуктора с раздвоенной тихоходной ступенью показаны на рис. 5.2.

При раздвоенной быстроходной (или тихоходной) ступени колеса расположены симметрично относительно опор, что приводит к меньшей концентрации нагрузки по длине зубьев, чем при применении обычной развернутой или соосной схемы. Это позволяет иметь в рассматриваемом случае менее жест­кие валы. Быстроходный вал редуктора, показанного на рис. 5.1,б, должен иметь свободу осевого перемещения («плавающий» вал), что обеспечивается соответствующей кон­струкцией подшипниковых узлов; в редукторе с шевронными тихоходными колесами свободу осевого перемещения должен иметь и тихоходный вал. При соблюденииуказанногоусловия нагрузка распределяется поровну между параллельно работаю­щими парами зубчатых колес.

Рис. 5.1. Двухступенчатыйгоризонтальныйредуктор с раздвоенной первой (быстроходной) ступенью:

а - кинематическая схема; б -о бщий вид (без крышки)

Рис. 5.2. Двухступенчатый горизонтальный редуктор с раздвоенной второй (тихоходной) ступенью:

а - кинематическая схема; б - общий вид (6eз крышки)

В соосной схеме (рис.6) ось быстроходного вала совпадает с осью тихоходного вала, это дает возможность компоновать технические устройства в осевом направлении. Редуктор, выполненный по соосной схеме, имеет массу, габариты и стоимость такие же как и редуктор, выполненный по развернутой схеме. В соосном редукторе быстроходная ступень редуктора является недогруженной, так как силы, возникающие в зацеплении колес тихоходной ступени, значительно больше, чем в быстроходной, а межосевые расстояния ступеней одинаковы (а ω Б = а ω T ). Указан­ное обстоятельство является одним из основных недостатков соосных редукторов.

Хотя при сравнительно небольшом общем передаточном числе (и ≈ 8 ÷ 16) можно (при обеспечении удовлетворительной компоновки редуктора) так произвести разбивку общего передаточного числа по ступеням, что нагрузочная способность быстроходной ступени будет использована полностью.

Кроме того, к их недостаткам относят также:

а) большие габариты в направлении геометрических осей валов, по сравнению с редукторами, выполненными по развер­нутой схеме;

б) затруднительность смазывания подшипников, располо­женных в c редней части корпуса;

в) большоерасстояниемеждуопорамипромежуточного вала, поэтому требуется увеличить его диаметр для обеспече­ния достаточной прочности и жесткости;

г) некоторое усложнение конструкции опоры быстроходного и тихоходного вала, расположенной внутри редуктора.

Очевидно, применение соосных редукторов ограничивается случаями, когда нет необходимости иметь два выходных конца быстроходного или тихоходного вала, а совпадение геометри­ческих осей входного и выходного валов удобно при намеченной общей компоновке привода. Соосные редукторы очень удобны для использования в машинах с повторно-кратковременным режимом работы.

, б показана кин ематическая схема соосного редуктора с уменьшенными размерами в осевом направлении за счет отсутствия внутренней стенки. Оба п одшипника быстроходного вала размещены в стакане, который одновр еменно предназначен и для установки одной из опор тихоходного вала. Для увеличения жесткости стакан выполнен с толстыми оребренными ст енками; колесо тихоходной ступени, в отверстии которого размещен подшипник, изготовлено как одно целое с валом.

Рис.6. Соосный редуктор: а - конструкция, б - кинематическая схема.

Рис. 6.1. Двухступенчатый горизонтальный соосный редуктор:

а - кинематическая схема; б - общий вид

Схемы вертикальных цилиндрических двухступенчатых редукторов приведены на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Кинематические схемы двухступенчатых цилиндрических вертикальных редукторов:

а – выполненного по развернутой схеме (трехосного); б -с оосного

Наиболее компактными среди редукторов с неподвижными осями валов являются многопоточные редукторы, в которых поток мощности разветвляется от шестерни быстроходной ступени на ряд потоков и, пройдя через промежуточные валы, переходит на колесо тихоходной ступени, откуда снимается с учетом потерь мощности двигателя.

Многопоточные редукторы по сложности изготовления приближаются к планетарным , однако передаточные числа планетарных редукторов значительно выше, поэтому многопоточные редукторы имеют ограниченное применение. Их используют в случае необходимости симметричной компоновки привода относительно его продольной оси.

Двухступенчатые цилиндрические редукторы обычно приме­няют в широком диапазоне передаточных чисел: по ГОСТ 2185-66 u =6,3 ÷ 63. Крупные двухступенчатые цилиндрические редукторы, выпускаемые НКМЗ, имеют u = 7,33 ÷ 44,02.

От целесообразной разбивки общего передаточного числа двухступенчатого редукторапоего отдельным ступеням в значительной степени зависят габариты редуктора, удобство сма­зывания каждой ступени, рациональность конструкции корпуса и удобство компоновки всех элементов передач. Дать рекомен­дации разбивки передаточного числа, удовлетворяющие всем указанным требованиям, невозможно, и поэтому все рекомен­дации следует рассматривать как ориентировочные.

Ниже приведена разбивка передаточных чисел для некоторых двухступенчатых редукторов, выпускаемых НКМЗ:

редуктора

Необходимо отметить, что, если в редукторах типа 1Ц2У старой конструкции угол наклона зубьев составлял 8 0 06 " 34 " (cos β =0,9900), суммарное число зубьев 99 и 198, степень точности по 8 классу и наружными ребрами жесткости корпуса, то в редукторах новой конструкции угол наклона зубьев увеличенных до11 0 31 " 42 " (cos β =0,9900) и суммарное число зубьев составляет 49; 98; 196, степень точности зубчатых колес по ГОСТ 1643-81 доведены до 7 класса, а также применены корпуса новых конструкций.

Такая существенная модернизация позволяет повысить надежность, долговечность и улучшить квалиметрические характеристики выпускаемых редукторов и привести в соответствие международному стандартуISO 6336.

Если у редукторов типа Ц2 (Ц2Ш) быстроходная ступень представляла раздвоенную косозубую передачу (разнесенного шеврона), а тихоходная ступень – косозубую передачу до a ω T =710 мм и шевронную свыше a ω T >800 мм, то современные редукторы Российской Федерации имеют другие решения. При этом профессором Г.А. Снесаревым утверждалось, что раздваивать тихоходную ступень нецелесообразно.

Редукторы Санкт-Петербургского ПО «Эскалатор» типа Ц2 допускают применение в кранах с реверсированием, зубчатой пары быстроходной ступени, шевронная, с углом наклона β =29 0 32 " 29 " , а тихоходная ступень – раздвоенная косозубая с углом наклона β =8 0 6 " 34 " .

Внешний вид цилиндрического трехступенчатого горизонтального узкого редуктора типа Ц3У мало отличается от Ц2У, поэтому приведена краткая техническая характеристика (табл. 5) Ц3У.

Таблица 5

Конические редукторы

Конические зубчатые редукторы применяются для передачи вращающего момента между валами, оси которых пересекаются под некоторым углом, как правило, равным 90° (рис.7).

Рис.7. Конструкции конических редукторов: а - обыкновенная, б - кинематическая схема, в - специальная: 1 - стакан ведущего зубчатого колеса,

2 - шлицевой фланец, 3 - ведущее зубчатое колесо, 4 - картер, 5 - суфлер, 6 - стакан ведомого зубчатого колеса, 7 - шлицевой фланец,

8 - ведомое зубчатое колесо, 9 - смотровой люк, 10 - магнитная пробка, 11 - заглушка (место установки термодатчика температуры масла)

В современных конических редукторах колеса выполняют с круговыми зубьями. Во избежание появления на шестерне отрицательной осевой силы, затягивающей шестерню в зацепление, целесообразно, чтобы направление вращения зубчатого колеса и направление наклона линии зуба колеса совпадали.

Передаточное число и одноступенчатых конических редук­торов с прямозубыми колесами,какправило,не выше трех; в редких случаях u = 4. При ко сых или криволинейныхзубьях u = 5 (в виде исключения и = 6,30).

У редукторов с коническими прямозубыми колесами до­пускаемая окружная скорость (по делительной окружности среднего диаметра) v ≤ 5 м/с . При более высоких скоростях рекомендуют применять конические колеса с круговыми зубьями, обеспечивающими более плавное зацепление и большую несу­щую способность.

Если в редукторе требуется осуществить весь набор передаточных чисел, то рекомендуется предусмотреть два типа корпуса: широкий при u = 1…2,8 (К1Ш) и узкий при u = 3,15…5. Распространенное значение угла наклона β П =35 0 .

Колесо располагают между опорами, а шестерню – консольно (рис.8). Установка между опорами значительно сложнее, для чего делают стакан с окном, что позволяет уменьшить длину редуктора.

В состав редуктора заднего моста входит несколько узлов, основные из них – это дифференциал и главная передача. Главной передачей называется механизм, при помощи которого передаточное число трансмиссии транспортного средства повышается. Так что же такое редуктор, когда он был создан, какие неисправности могут постигать его и многое другое мы расскажем в этой статье.

История создания редуктора

Процесс промышленной революции был ознаменован переходом деревянных деталей к металлическим. Движители на ветряной и водяной тяге уже создавали такие усилия, которые деревянным деталям было выдержать сложно. Основным фактором промышленной революции явилось создание более совершенных механизмов, поиск новых энергетических ресурсов.

Появление паровой машины потребовало наличие очень больших мощностей. Следовательно появилась нужда в конструировании металлических редукторов. К середине девятнадцатого века ручные ткацкие станки уже стали отходить далеко на задний план и заменяться механическими с втрое большей производительностью. Энергия стала дешеветь, что привело к повышению быстродействия станков и укрепило их экономическое преимущество. Паровой двигатель обладал достаточной мощью, чтобы запускать несколько текстильных станков.

Станки размещали вокруг парового двигателя для повышения КПД. Паровой двигатель развязал руки производственным возможностям, что позволило строить предприятия как у воды, так и в тех местах, где были уголь, транспорт, рабочие руки и рынки сбыта. Новое время селекционировало оптимальные конструкции зубчатых передач. Большую популярность обрели именно те, которые выдавали наиболее высокий экономический эффект.

Середина 19 века ознаменовалась появлением первых серийных редукторов. Ну а появление через несколько лет двигателей внутреннего сгорания и электрического привода, ознаменовало создание редукторов с заданными параметрами. Зубчатые механизмы передавали вращательные движения от двигателей с высокими оборотами и преобразовывали их параметры. Даже первейшие образцы электродвигателей и внутреннего сгорания были наделены слишком большой скоростью и моментом, что, априори, не подходило к использованию в промышленности. Сегодня, конечно же сложно найти любое транспортное средство или технологическое оборудование, которое лишено зубчатого механизма. Редукторы применяются практически во всех автомобилях и технологическом оборудовании. Как Вы уже поняли, зубчатые передачи прошли много лет развития.

Конструкция и принцип действия редуктора

Несмотря на то, что многие модели заднеприводных автомобилей в составе конструкции заднего моста имеют редуктор , он выглядит вполне идентично, за редким исключением некоторых образцов. Здесь нам сразу же вспоминается определение редуктора, в котором сказано, что это устройство, изменяющее скорость вращения в момент передачи усилия между усилия между устройствами. В результате изменения скорости вращения вполне вероятно изменение его величины и направления. Именно по этому принципу реализуется работа редуктора, используемого в конструкции заднего моста практически каждого транспортного средства.

Передача с ведущего вала на ведомые валы, которые расположены к нему под прямым углом используются шестерни, которые являются зубчатыми колёсами. Из-за расположения валов под разными углами, зубцы шестерен сделаны в специфической форме – эти шестерни называют коническими. Конические шестерни применяются, понятным образом, для вращения, но именно конструкция зубчатых колёс этого типа позволяет минимизировать шум, издаваемый при их работе, а ведь это очень важно, если Вы передвигаетесь в компактной легковушке, например.

Для того, чтобы редуктор действительно понижал скорость вращения, нужно ведущее колесо было в разы меньше ведомых. Если конструкция выверена правильно, то при полном вращении ведущего вала вокруг своей оси, ведомый вал совершит не полный оборот. Таким образом происходит редукция скорости вращения, то есть её снижение. В некоторых типах автомобилей часто требуется существенное понижение скорости вращения вала, например, на внедорожниках, которые преодолевают разного рода грязевые преграды достаточно медленно, чтобы не сесть брюхом или не застрять.

Типы редукторов

Как Вы уже поняли, редуктор – это механизм, который позволяет снижать частоту вращения, в то же время увеличивая крутящий момент. Это особый агрегат, который состоит из одной или нескольких зацепленных передач, установленных в корпус. Он приспособлен для изменения скоростей вращения валов как на понижение, так и на повышение. Сегодня редукторы широко применяются не только в автомобилестроении, но и строительной индустрии, для поднятия грузов, обрабатывающей, угледобывающей и нефтяной промышленности.

Редукторы подразделяются на самые различные типы. Они, как правило, классифицируются по нескольким признакам. Важнейшим из них является тип используемой передачи. И по этому принципу их разделяют на несколько видов: конические, планетарные, цилиндрические, червячные, спироидные, волновые и комбинированные.

Цилиндрические редукторы , зачастую, в грузоподъёмных механизмах и других областях с часто повторяющейся кратковременной нагрузкой. Они очень долговечны и коэффициент полезного действия у них достаточно высок.

Конические редукторы более сложны в своём устройстве чем цилиндрические. Соотношение производительности и компактности у них очень выгодно выделяются на фоне других типов. Конические редукторы широко применяются в подъёмных кранах различной конструкции.

Червячные редукторы приспособлены для передачи вращения между скрещивающимися под прямым углом валами, посредством червяка и червячного колеса, что с ним сопряжено. Червяк – это своеобразный винт с резьбой трапецеидальной формы и близкой к таковой. Червячное колесо ещё называют зубчатым. Его зубья имеют дугообразную форму. Редукторы червячного типа широко применимы в металлорежущих станках, троллейбусах и подъёмниках. Основным достоинством таких редукторов является бесшумность и плавность работы. Большим недостатком является повышенное тепловыделение, что приводит к низким показателям КПД и ускоренному износу.

Планетарные редукторы по сравнению с другими прекрасно выдерживают нагрузки, при этом обладая малой удельной ёмкостью материалов. Они очень надёжны и при этом имеют компактные размеры. Также они могут трансформироваться производителями в зависимости от используемого типа передачи. Волновые редукторы ранее применялись лишь в ракетостроении и оборонной промышленности. Волновые редукторы очень надёжны и обладают большой перегрузочной способностью, а также у них длительный эксплуатационный режим, они очень компактны, плавны и бесшумны в своей работе.

Спироидные редукторы – это бюджетные агрегаты для реализации привода небольшой мощности за сравнительно малые деньги. Комбинированные редукторы, исходя из своего названия используют разные по типу передачу в одном корпусе. Например, червячно-конические и конически-цилиндрические редукторы. Выбирая тот или иной тип редукторов, Вы должны базироваться данными нагрузки – усилием, массой, моментом инерции, временем работы и количеством включений за заданное время.

Неисправности редуктора

Чаще всего поломки редуктора, как составного элемента автомобильной трансмиссии зачастую связаны полной выработкой ресурса деталей, которые требуют последующей замены. Основными причинами способствующими последующим неисправностям редуктора заднего моста являются:

- изношенные сальники хвостовика;

Изношенные подшипники хвостовика и дифференциала;

Вышедшие из строя элементы дифференциала;

Изношенные или сломанные детали главной пары.

Признаки сломанного редуктора заднего моста не заметить попросту невозможно. Это и течь масла из самого редуктора, и характерный завывающий звук, который исходит из этого узла при движении. Всё это сразу же выдаёт причину поломки. И если протечку трансмиссионного масла устранить достаточно просто, поставив новый сальник хвостовика, то шум, который издаёт поломанная трансмиссия, убрать не так то и просто.

В первую очередь следует проверить не исчезает ли шум при движении машины накатом. Если он пропадает, то причина шума, естественно в главной паре редуктора. Если же шум и гул никуда не пропали, тогда, скорее всего, причина это заключается в сломанных подшипниках хвостовика или дифференциала. Почему так просто получается диагностировать такие серьёзные неисправности? Отвечаем. Во время движения автомобиля накатом, элементы главной пары не соприкасаются с усилием, следовательно они не в состоянии каким бы то ни было образом повлиять на появление странного шума в автомобиле.

Отметим то, что зачастую главная пара подвержена повышенному износу по причине низкого уровня масла. Когда детали редуктора недостаточно смазаны, это естественно подвергает их очень большим фрикционным и тепловым перегрузкам. А уровень масла, в свою очередь, резко снижается из-за неисправностей в сальнике, который становится непригодным для эксплуатации при плохо затянутой гайке хвостовика. Следующей причиной, приводящей к замене редуктора заднего моста, является повышенная нагрузка трансмиссии, которая возникает при длительном использовании машины с сильным перегрузом. Также не исключайте дефект деталей с конвейера, которые установлены на задний редуктор, стоимость которого непомерно завышена.

Как устроен редуктор заднего моста?

Рассматривать устройство редуктора заднего моста автомобиля следует вместе с другими элементами, что функционально связаны с ним. Это:

- главная передача (ГП);

Межколесный дифференциал.

Мощность от двигателя внутреннего сгорания, точнее от коробки передач через ведущую шестерню поступает на ведомую. Эти две шестерни и называются главной передачей. ГП изменяет величину и направление передачи момента. Ведомая шестерня взаимосвязана с полуосями, которые передают мощность от двигателя к колёсам. Межколёсный дифференциал распределяет её между различными полуосями, давая им вращаться с разной скоростью в момент изменения направления движения. Такой принцип построения механизма реализован на большинстве заднеприводных автомобилей. Данное устройство очень надёжно и прекрасно работает даже в самых сложных условиях дороги.

Регулировка редуктора заднего моста

Производить регулировку заднего моста необходимо лишь в тех случаях, когда он действительно начал Вас беспокоить странным гулом, который уже слышно на скоростях от 30 км/ч. Основной причиной появления характерного шума в редукторе заднего моста является постоянное подвергание автомобиля большим перегрузкам или слишком частая езда с прицепом или простые механические повреждения. Поэтому не медлите с визуальной диагностикой механизма.

Сальники и фланцы, подшипники, сателлиты (звездообразный элемент в дифференциале) и их оси – всё это нужно будет снять и осмотреть, а в случае износа – незамедлительно поменять. Как должны выглядеть все эти детали в нормальном рабочем состоянии, Вы узнаете из мануала к Вашему транспортному средству. Замена редуктора в отечественном автомобиле будет не дорогостоящей. А если же у Вас иномарка, тогда лучше изучите все прейскуранты и наведите справки в магазинах автомобильных запчастей.

Теперь, когда все детали исправны (это было выявлено при визуальной диагностике), то можно собирать редуктор. Первым делом идёт ведущая шестерня, далее регулировочная шайба, фланец и распорная втулка с подшипниками. Далее затягиваем гайку с необходимым усилием. Для этого берём специальный ключ с встроенным динамометром, в отсутствие такового придётся постоянно пользоваться мерным рычагом. Каждый миллиметр хода рычага нужно будет сопровождать измерением давления безменом. А это очень хлопотно и долго, причём требует определённой точности и осторожности. Гайка должна затягиваться на 1 Ньютон, в это время фланец не должен двигаться. Его нужно закрепить специальным ключом с распорками, которые по размеру точно подходят под пазы фланца. Затем монтируем ведомую шестерню на её место в корпус дифференциала и затягиваем болты.

Теперь приступаем к непосредственной регулировке люфта. После установки всех деталей на своё место, затягиваем все гайки по минимуму и поворачиваем ведомую шестерню. Далее проверяем её на наличие небольшого люфта, покачивая шестерню из стороны в сторону. Запомните, люфт должен быть, но не значительный! Это, можно сказать, запасное место для нагрева редуктора. Чтобы ничего не лопнуло при движении.

На заключительном этапе проверяем расстояние между болтами, удерживающими гайки, которые мы недавно закрутили. Гайки необходимо затянуть на одинаковое расстояние, для этого следует воспользоваться штангенциркулем. После снова проверяем шестерню на наличие люфта. Важно, чтобы он таким и оставался дальше. Всё, регулировка редуктора окончена.

Одним из элементов, участвующих в передаче мощности к колесам от двигателя, является редуктор заднего моста, газель ли это, или классика ВАЗ, например 2106, 2107. Хотя он отличается достаточно высокой надежностью, но тем не менее, периодическое обслуживание, а также уход ему необходимы, как и остальным узлам машины. А для этого надо хотя бы понимать, что он собой представляет и для чего служит.

Принцип работы редуктора заднего моста

Несмотря на значительное число моделей автомобилей, в которых ведущим является задний привод, редуктор, используемый в конструкции заднего моста, всегда, за редким исключением, выглядит практически одинаковым. Здесь стоит вспомнить определение, согласно которому редуктор – это устройство, которое изменяет скорость вращения при передаче усилия от одного устройства к другому . При изменении скорости вращения может изменяться его величина и направление.

Вот именно этот принцип работы реализует редуктор, используемый в конструкции заднего моста практически любого транспортного средства.

Устройство редуктора заднего моста

Рассматривать устройство подобного узла необходимо совместно с другими элементами, входящими в его состав.


Из чего состоит редуктор и принцип его работы, понятно из приведенного рисунка.
В него входят:

• главная передача (ГП);
• межколесный дифференциал.

Мощность от ДВС, если быть совершенно точным – от КПП, через ведущую шестерню 3 поступает на ведомую шестерню 2. Эта пара шестеренок называется главной передачей, и она изменяет величину момента и направление его передачи.

Ведомая шестерня связана с полуосями, через которые мощность от двигателя поступает на колеса. Межколесный дифференциал позволяет ее распределить между различными полуосями, и дает им возможность двигаться с различной скоростью, при изменении направления движения.

Подобный принцип построения реализован во многих заднеприводных машинах, не являются исключениями автомобили ВАЗ, такие модели как 2106, 2107, Газель. Такое устройство показало свою надежность и способность работать в самых сложных условиях.

Каким может быть редуктор заднего моста

Если присмотреться к приведенному рисунку, то можно заметить, что ведущая и ведомая шестерни ГП выглядят несколько необычно, их зубья расположены под углом, но не прямым, друг относительно друга. Это из-за того, что использована так называемая гипоидная передача . Ее особенностью является меньшая нагрузка, приходящаяся на один зуб, бесшумность и плавность работы. Она позволяет повысить надежность редуктора, примененного в конструкции заднего моста, в том числе применяемого на машинах ВАЗ, таких как модели 2106, 2107, Газели и других аналогичных авто, изготавливаемых с использованием такого механизма.


Однако это не единственный вариант реализации ГП, который успешно работает в качестве редуктора в различных конструкциях заднего моста. Подобное устройство может быть выполнено с использованием таких передач как:

1. цилиндрическая;
2. червячная;
3. коническая.

Однако зачастую эта возможность остается теоретической или применяется для отдельных моделей транспортных средств. Редуктор, в том числе для семейства ВАЗ моделей 2106,2107, а также других легковых авто, чаще всего изготавливают с использованием гипоидной передачи.

Не забудем о дифференциале

Устройство и конструкцию редуктора нельзя понять в полной мере, обойдя вниманием такой элемент, как межколесный дифференциал. Как уже упоминалось, его назначение – распределение полученного момента между полуосями. Фактически подобное устройство – это планетарный редуктор, через который распределяется момент между колесами в составе моста.

Такая конструкция характерна практически для большинства авто, в том числе ВАЗ моделей 2106, 2107. Однако надо сделать оговорку – обычных машин. Для вездеходов, внедорожников или кроссоверов могут использоваться другие типы дифференциалов. Дело в том, что обычный дифференциал, такой как на автомобилях ВАЗ моделей 2106, 2107, в процессе работы способен направить весь поступающий момент туда, где меньше нагрузка. Следствием этого будет вращение только одного колеса, а второе будет оставаться неподвижным.

Чтобы избежать подобного явления используются дифференциалы специальной конструкции:

• самоблокирующие;
• с ручной блокировкой;
• вискозные муфты и т.д.

Редуктор, применяемый в конструкции заднего моста, в том числе и для автомобилей ВАЗ, например моделей 2106, 2107, Газель и других, как отечественных, так и импортных, является ответственным узлом, обеспечивая во многих случаях надежную и длительную эксплуатацию. Коэффициент редукции главной пары в значительной мере сказывается на динамических параметрах автомобиля и зачастую определяет его топливно-экономическую эффективность.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ремённые передачи. Указанные механизмы являются наиболее распространённой тематикой курсового проектирования.

Назначения редуктора - понижение угловой скорости и соответственно повышения вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стольного), в котором помещают элементы передачи - зубчатые колёса, валы, подшипники и.т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещён шестерённый масляный насос) или устройство для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).

Редуктор проектирует либо для привода определённой машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов, на которых организованно серийное производство редукторов.

Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и.т.д.); типу зубчатых колёс (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические, и.т.д.); относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенностям кинематической схемы (развёрнутая, сносная, с раздвоенной ступенью и.т.д.).

Возможности получения больших передаточных чисел при малых габаритах обеспечивают планетарные и валковые редукторы.

2. Назначение и технологический анализ корпуса редуктора

Деталь корпус является составной частью сборочной конструкции одноступенчатого цилиндрического редуктора. Он имеет литую форму. К нему крепится крышка редуктора. Снаружи корпуса имеются два отверстия для сквозных крышек. В нижней части под углом 120 градусов располагается отверстие для маслоуказателя. Корпус редуктора служит для защиты шестеренного механизма редуктора одноступенчатого от внешних воздействий и выполнения условий работы закрепленного в нем механизма

Корпус относится к деталям класса «Корпус» с прямоугольным ступенчатым наружным контуром и двумя гладкими осевыми отверстиями со шпоночным пазом.

Деталь имеет следующие конструктивные элементы: два точных гладких сквозных полуотверстия, которые при соединении с крышкой редуктора дают два полных отверстия (Ø120H8 и 100Н8), предназначенные установки крышек и подшипников; восемь отверстий (Ø13H7) и 2 отверстия (Ø10H7), оси которых расположены на верхнем торце размером 580мм, необходимы для соединения с крышкой корпуса посредством восьми болтов и двух пальцев; с правого торца под углом 120 градусов имеется резьбовое 12мм предназначенное для установки маслоуказателя, на прямоугольной плите размером 500h14 расположены четыре отверстия Ø24мм для крепления редуктора к рабочему месту; на торце этой плиты расположено резьбовое отверстие для слива жидкости и мазки. Внутри корпуса находится полость размером 505мм и глубиной 176мм, служащая для установки в ней зубчатого механизма редуктора. Остальные размеры выполняются конструктивно.

Основная конструкторская база данной детали – 2 сквозных отверстия, вспомогательные базы – четыре отверстия.

В технических требованиях чертежа предусмотрен позиционный допуск четырех отверстий (Ø24H7) в радиальном выражении 0,25мм относительно базы, допуск зависимый, который необходим для обеспечения собираемости детали при установке ее на рабочий стол.

Основным видом обработки детали является обработка резанием. К основным операциям технологического процесса относятся: фрезерная, сверлильная, протяжная и другие.

По рабочему чертежу масса детали составляет 25кг.

Вывод: для установки и снятия заготовки со станка требуется применение специальных грузоподъемных средств. Это необходимо учитывать при техническом нормировании и выборе тары.

Анализ детали по размерам.

Габаритные размеры:

Наибольший диаметр 142Н12;

Наибольшая длина 580h12.

Наибольшая ширина 220h12

Анализ материала детали.

Деталь «Корпус» изготовлена из материала СЧ 15 ГОСТ 1412-85. Химический состав и механические свойства материала приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 – Химический состав СЧ 15 ГОСТ 1412-85.

Таблица 2 – Механический состав СЧ 15 ГОСТ 1412-85.

СЧ 15 ГОСТ 1412-85– это серый чугун. Применяется для изготовления корпусных деталей (Основания большинства станков, ступицы, корпусы клапанов и вентилей и другие детали сложной конфигурации при недопустимости большого коробления и невозможности получения их старения. Тонкостенные отливки с большими габаритными размерами небольшой массы.).

Вывод: СЧ 15 ГОСТ 1412-85 обладает хорошей обрабатываемостью резанием с применением режущего инструмента оснащенными пластинками из твердого сплава, что повышает производительность. Свойства чугуна необходимо учитывать при проектировании заготовки и назначении режимов резания.

Анализ детали по точности и шероховатости.

Точность базовых поверхностей находится в пределах 7-12 квалитетов. Для достижения точности размеров данных квалитетов требуется многократная обработка, которая завершается тонким растачиванием для отверстия Ø100H8 и 120Н8

Наименьшую шероховатость поверхностей мкм можно достичь методами чистовой обработки; шероховатость
мкм можно обеспечить получистовой обработкой. Все остальные поверхности детали по 14 квалитету точности и шероховатостью
могут быть получены черновой обработкой.

Качественная оценка технологичности конструкции.

Деталь «Корпус» имеет рациональную форму с поверхностями легко доступными для обработки, что позволяет свободно осуществлять подвод и отвод инструмента из зоны резания. Простановка размеров и конфигурация детали не вызывает трудности при обработке на предварительно настроенном станке. Исключение составляет торцовая канавка, для обработки которой требуется специальный режущий инструмент. Жесткость детали достаточная (L

Вывод: Деталь корпус достаточно технологична, допускает применение высокопроизводительных режимов обработки, имеет оптимальные базовые поверхности и довольно проста по конструкции, что позволяет снизить трудоемкость и себестоимость ее изготовления.