Червячный редуктор

Ремонт редуктора

Несложный ремонт червячного редуктора можно осуществить собственными силами. Если мотор и привод объединены в одном корпусе, то следует аккуратно разобрать механизм.

Часть общего картера, в которой находится привод, также подлежит разбору.  Если конструкция червячного привода изготовлена под высокоскоростной мотор, то, прежде чем приступать к разбору редуктора, необходимо слить трансмиссионное масло из корпуса.

В редукторе этого типа применяются высококачественные подшипники, поэтому наиболее часто необходимость ремонте возникает если шестерня и червяк изношены свыше предельных значений. Рабочая пара всегда подлежит одновременной замене на полный ремкомплект, который прежде чем поступить в торговую сеть, должен быть правильно подобран и испытан на специальном стенде.

Конструкция червячного редуктора также позволяет осуществить регулировку зацепления шестерни с червяком без разбора корпуса. Для этой цели используется болт, который встроен  в корпус. Если имеется чертёж устройства, то можно без труда определить, где шестерня регулируется. Если чертёж отсутствует, то косвенным признаком регулировочного болта, будет наличие на нём контргайки, которая используется для фиксации отрегулированного зазора между червяком и зубчатым колесом. Крайне редко подшипники редуктора требуют замены. Обычно привод оснащается качественными шарикоподшипниками, которые не требуют замены или ремонта в течение всего эксплуатационного срока детали. Подшипники могут быть испорчены только в том случае, когда привод долгое время использовался без смазки или с применением некачественных смазочных материалов.

Классификация редукторов

На сегодняшний день типы редукторов классифицируются на основе:

• типа механической передачи;
• расположения элементов в пространстве;
• конструктивных особенностей.

В зависимости от расположения элементов они бывают вертикального и горизонтального исполнения. Среди различных типов можно выделить традиционные механические и мотор-редукторы (с дополнительно установленной двигательной установкой).

Основная, общепринятая классификация редукторов разработана в зависимости от типа передачи и по форме шестерен:

Цилиндрический и конический редуктор

В основе таких моделей используются конические и цилиндрические передачи. Данный тип прямого редуктора характеризируется высоким уровнем КПД (более 80%, в зависимости от количества зубьев). Еще одним преимуществом является практически полное отсутствие нагрева из-за отсутствия нагревающихся элементов. Это позволяет добиться простоты механизма, отсутствия необходимости в дополнительных мерах охлаждения. Данный тип получил высокую популярность благодаря надежности и долговечности.

Планетарный

Отличается от большинства других видов схемой расположения элементов. В его основе лежит планетарная передача. Основной ее функцией можно назвать преобразование поступающего момента. Подобные модели отличаются компактностью благодаря тому, что рабочие элементы находятся в одной геометрической оси, чего нельзя встретить в стандартных механизмах. Широко распространены в сфере приборостроения и машиностроения. Они позволяют комбинировать преимущества цилиндрических и червячных.

Позволяют также добиться оптимального соотношения производительности, компактности, надежности и долговечности.

Червячный

В основе этого вида лежит червячная передача, которая позволяет использовать его для различных целей. Использование этой модели помогает преобразовывать как прямой, так и угловой крутящий момент. В основе конструкции лежит спиралевидный винт, который формой напоминает червяка, из-за чего он получил свое название. Используется довольно редко, так как не отличается надежностью и высокой производительностью. В некоторых случаях при повышении нагрузки может выйти из строя. Несмотря на свои недостатки, он прочно занял свое место в машиностроении, так как является незаменимым при передаче усилия между перпендикулярно расположенными валами.

Волновой

Имеет особенный характеристический размер и тип конструкции, в основе которой лежит неподвижный корпус с нарезанными зубьями. Внутри корпуса расположен гибкий элемент, усилие на которые передается ведущим валом, соединенным с ним. Гибкий элемент изготовлен в виде овала, благодаря чему при движении внутри корпуса создает волнообразные движения.

Данный тип отличается высокой производительностью, имея высокое передаточное отношение, достичь которое невозможно с помощью других моделей

Отличается компактными размерами, что особо важно для использования в точном машиностроении

Следует отметить, что современные тенденции машиностроения требуют особых характеристик от редукторов. Из-за этого все большего распространения получают комбинированные модели. Цилиндрические модели дополняют коническими горизонтальными передачами. Червячные дополняются дополнительными валами, а также некоторые модели оснащаются дополнительными моторами.

Различные виды мотор-редукторов получили широкое распространение благодаря тому, что в одном механизме объединяют еще и электродвигатель и все необходимые дополнительные элементы.

Как разобрать редуктор

Корпус редуктора имеет некоторые особенности, в результате чего такое устройство разбирается по определенной схеме. Этот процесс необходим, если по какой-то причине устройство редуктора перестал нормально функционировать. Некоторые поступают неправильно: когда редуктор ломается, его просто выбрасывают. Однако при правильном подходе к этому делу оборудование может быть отремонтировано, после чего техника будет функционировать так же, как и раньше.

Кроме того, как уже указывалось ранее, купить запчасти для автомобиля или мотороллера сложно, поэтому не стоит зря ими разбрасываться.

• Если корпус редуктора некоторое время находился в разобранном состоянии, то для начала его было бы неплохо очистить от пыли и грязи;
• Открутить все болты, которые стягивают редуктор. Взять строительный фен. С его помощью со всех сторон прогреть устройство, после чего деревянной киянкой постучать по корпусу. Делать это нужно до тех пор, пока он не разойдется на две половинки;
• Теперь можно выяснить, что повлекло за собой поломку. Естественно, есть разные типы редукторов, поэтому следует это учитывать, во время поисков причины неисправности. Редуктор мог выйти из строя по двум основным причинам: был сломан первичный вал или его подшипник, либо стерлись зубья шестерен. Обе запчасти придется заменить, если они сломаны;
• Шестерни и подшипники следует снять, чтобы их заменить новыми запчастями;
• Извлечь стопорный щит;
• Снять стопорное кольцо и вынуть полуось из чашки;
• Перед началом сборки всех деталей обратно, нужно проверить их целостность;
• Когда корпус редуктора полностью собран, его можно отправлять в отведенное место.

Конструктивные особенности редуктора

Конструктивное исполнение – это корпус, внутри которого находятся все элементы передачи – валы, шестерни и подшипники, зубчатые колеса и другие. За счет разницы передаточных чисел сопряженных шестерен, редуктор может снижать скорость вращения выходного вала, относительно скорости входного. Благодаря этому свойству, редуктор активно используется как привод для разных двигателей и механизмов. Универсальность применения, которой обладает редуктор, предопределяет его широкое применение в промышленности.

Для работы, например, конвейера, нужны подшипники и приводные цепи, способные обеспечить движение различных транспортеров и грузовых площадок. Все конвейерные механизмы приводит в движение мотор-редуктор, представляющий собой электродвигатель, конструктивно совмещенный с центральной шестерней редуктора любого типа передачи.

Благодаря тому, что мотор-редуктор имеет простую конструкцию, он не требует постоянного технического обслуживания, а его компактные размеры позволяют закрепить на раму подъемного механизма, не занимая лишнего пространства. В редукторах высокоточного позиционирования, используются радиально-аксиальные подшипники, установленные в композитные положения, обеспечивающие плавное и бесшумное вращение вала. Редукторы разного типа устроены по своему, их валы могут находиться как в одной плоскости, так и под углом друг к другу. От этого зависит производительность редуктора и его передаточное число.

Общая классификация редукторов

Ознакомившись с информацией, которую содержит классификация редукторов, можно гораздо оперативнее сделать выбор в пользу того или иного агрегата; при возникновении вопросов обращайтесь в наш консультационный центр. Редукторы, относящиеся к классу общепромышленного оборудования, соответствуют перечню технических требований, характерных для подавляющего большинства аспектов их использования.

Фактор универсальности позволяет использовать редукторы в сфере подъемно-транспортного оборудования, агрегатах металлургического и добывающего назначения, нефтяной области, сельскохозяйственном секторе и т.д.

Согласно нормам ГОСТ 16162-78 в данную группу устройств причисляют:

• цилиндрические 1-, 2- и 3-хступенчатые механизмы;
• цилиндрические планетарные 1- и 2-хступенчатые;
• конические редукторы одноступенчатые;
• коническо-цилиндрические 2- и 3х-ступенчатые устройства;
• червячные и глобоидные 1- и 2-хступенчатые;
• червячно-цилиндрические 2-хступенчатые.

Одним из наиболее популярных видов редукторов выступают цилиндрические. Как и представители других классов, эти приборы используются для безопасного изменения скорости вращения, образующейся при факте передачи вращательного движения от вала к валу. Сегодня выпуск качественных и износостойких механизмов обусловлен наличием мощной производственной базы, которая позволяет собирать одно-, двух- и трехступенчатые редукторы.

Следует отметить, что аспекты надежности функционирования составляющих приводного механизма зависят от правильности выбора конкретного типа редукторов. При несоблюдении критериев выбора и соответствия, основной ущерб причиняется производителю, а также потребителю, который вынужден претерпевать такие явления, как простой оборудования, увеличение удельного веса затрат, приходящихся на ремонт и обслуживание, и т.д.

К обособленной группе механизмов относятся червячные редукторы. Как правило, они используются при передаче импульса движения между скрещивающимися осями. К достоинствам «червяков» относится их возможность получить большое передаточное число в условиях одной ступени. Также к плюсам относится плавность хода, относительно высокая бесшумность работы, а также опция самоторможения, активирующаяся при определенных значениях передаточных чисел. Последний момент позволяет исключать из общей цепочки приводов тормозные механизмы.

Типы редукторов с червячной передачей:

• одноступенчатые редукторы универсальные;
• 2-х, 3-хступенчатые;
• 1-ступенчатые (червяк над колесом);
• глобоидные и механизмы, различающиеся спектром параметров: Ч-100, 2Ч-40, РЧУ-125 и т.д.

Классификация распространяется на способ крепления редукторов, тип передач, количество ступеней, особенности расположения осей относительно друг друга.

Что касается планетарных редукторов, то в данную группу относятся механизмы, оснащенные зубчатыми колесами и перемещающимися осями геометрического вида. Интересно знать, что зубчатые колеса вращаются по аналогичному принципу, что и планеты Солнечной системы. Отсюда и название редукторов – планетарные. Зубчатые колеса также называются сателлитами. Те колеса, которые соединяются непосредственно к сателлитам, причисляются к группе центральных. В передаточном звене фиксируются оси сателлитов, это звено также имеет название водило, оно, аналогично центральному колесу, перемещается по траектории основной оси передачи.

В общей сложности редукторы, относящиеся к классу планетарных, характеризуются куда большим перечнем практических преимуществ, по сравнению с цилиндрическими устройствами.

В эту группу качеств относятся:

• малые показатели материалоемкости;
• высокая нагрузочная способность;
• опция многопарного зацепления;
• компактность, малый вес;
• возможность получения высоких значений передаточных чисел.

Все вышеприведенные аспекты могут быть достигнуты только в том случае, если соблюдается высокое качество и точность сборки.

Завершают общую классификацию редукторов комбинированные механизмы. То есть редукторы, имеющие различные комбинации и типы передач. Так, коническо-цилиндрическое оборудование характеризуется высокими показателями КПД, износостойкостью, долгим сроком службы и простотой ввода в эксплуатацию. Используется такое оборудование в аспекте приводов конвейерных линий, а также для привода специализированного тягового шахтного электровоза. Аспекты выбора редукторов должна базироваться на таких факторах, как показатели усилия, массы, времени работы, периодичности включений в час, момента инерции.

Основные характеристики редуктора

Таковыми являются: тип передачи, тип зацепления, КПД, передаточное отношение, величина передачаемой мощности (номинальный крутящий момент на тихоходном валу и максимальные окружные скорости зубчатых колёс), число ступеней редукции.

Классификация редукторов по ГОСТу

Прежде всего редукторы классифицируются по типам механических передач: цилиндрические, конические, червячные, планетарные, волновые, спироидные и комбинированные.

Также редукторы можно классифицировать по типу корпусов, по способу охлаждения, по типам используемых подшипников, по скоростям вращения, передаточному числу; передаваемой мощности.

Корпуса редукторов

В серийном производстве широко распространены стандартизованные литые корпуса редукторов. Чаще всего в тяжёлой промышленности и машиностроении применяются корпуса из литейного чугуна, реже из литейных сталей. Когда требуется максимально облегчить конструкцию применяют легкосплавные корпуса. На корпусе редуктора чаще всего имеются места крепления — лапы и/или уши, за которые перемещают и/или крепят редукторы к основанию. На выходе валов располагают уплотнения для предотвращения вытекания масла. На корпусах редукторов зачастую располагают конструкционные элементы, предотвращающие увеличение давления внутри редуктора, возникающее от нагрева редуктора при его работе.

В штучном производстве широко используются сварные корпуса, позволяющие получать индивидуальные конструктивные решения.

Передаточное отношение

В дополнение к общему определению передаточного отношения, предполагающему отношение угловых скоростей ведущей и ведомого валов i=ω1ω2{\displaystyle i=\omega _{1}/\omega _{2}}, в любом механическом редукторе на зубчатых колёсах таковое может быть подсчитано без без замеров угловых скоростей по формулам, учитывающим число зубьев. Для определения передаточного отношения любого редуктора из двух взаимозацепленных зубчатых колёс, независимо от их формы и типа зацепления (цилиндрического, конического, гипоидного, червячного), верна формула вида z2z1{\displaystyle z_{2}/z_{1}} где z1{\displaystyle z_{1}} — число зубьев ведущего зубчатого колеса (число заходов червяка), а z2{\displaystyle z_{2}} — число зубьев ведомого зубчатого колеса. Передаточное отношение планетарного редуктора определить таким образом также возможно, хотя оно не имеет единой формулы подсчёта, и для его определения по числу зубьев всегда надо понимать, какое звено планетарного редуктора является ведущим/ведомым/опорным, а также учитывать тип и форму конкретного планетарного механизма.

Общее передаточное отношение всех редукторов, задействованных в конкретной кинематической цепи, равно произведению их передаточных отношений.

Редуктор со ступенчатым изменением передаточного отношения называется коробкой передач, с бесступенчатым — вариатор.

Достоинства и недостатки

Червячная передача в силу своих конструктивных особенностей имеет как достоинства, так и недостатки.

Из достоинств стоит отметить плавность хода, эффект самоторможения, низкий уровень шума, большое передаточное отношение с использованием всего двух деталей.

Из недостатков следует обратить внимание на сравнительно низкий КПД, повышенный износ, заедание, большое тепловыделение вследствие сил трения. Низкий КПД обуславливает применение подобных механизмов при передаче относительно небольших мощностей до 100 кВт

Для предотвращения скорого износа и заедания необходимо соблюдать требования к точности сборки и регулировать механизмы. Высокое тепловыделение требует специальных установок для отвода лишнего тепла.

Различие редукторов в основном сводится к различиям червяков и зубчатых колес, из которых собран данный червячный редуктор.

Червяки разделяются на типы по следующим признакам:

• по количеству заходов резьбы: однозаходные, многозаходные
• по направлению нарезки резьбы: правые, левые
• по форме винта, на котором нарезана резьба: цилиндрические, глобоидные
• по форме профиля резьбы: с конволютным профилем, с архимедовым профилем, с эвольвентным профилем
• Зубчатые колёса разделяются на типы по следующим признакам:
• по типу колеса: собственно колесо, зубчатый сектор, вырожденный сектор
• по профилю зубьев: прямой, вогнутый, роликовый (вместо зубьев используется вращающийся ролик)
   

Червячные редукторы со встроенным двигателем называются червячными мотор-редукторами. В редукторах чаще всего двигательный вал располагается под прямым углом к движимому. Компоновка червячного редуктора выбирается исходя из конкретных требований к устройствам. Двигатель может располагаться как сверху приводимого в движение колеса, так и снизу и сбоку. При боковом расположении двигатель устанавливается вертикально. Вследствие вертикального расположения усложняется процесс смазки подшипников вала, а также чистки внешних элементов.

Для увеличения передаточного числа используются разные технологии, но наиболее эффективной является применение большего числа ступеней.

Для смягчения сил трения и повышения сопротивления заеданию применяются специальные вязкие смазочные составы или масла. При низких скоростях вращения смазка осуществляется при помощи специальных ванночек с маслом либо использованием специальных устройств, разбрызгивающих смазку в места повышенного трения. Для червячных редукторов, скорость вращения которых высока применение ванночек нецелесообразно, и применяется принудительная смазка охлаждёнными смазочными материалами.

Основные преимущества редуктора червячного перед зубчатыми передачами заключаются в том, что начальный контакт звеньев происходит не в точке, а по линии. Также входной и выходной валы могут скрещиваться под разными углами, но чаще всего этот угол составляет 90 градусов. Также червячная передача занимает гораздо меньше места, чем зубчатая при одинаковом большом передаточном отношении.

Помимо червячного редуктора червячная передача также применяется в системах регулирования и управления различными устройствами. Благодаря самоторможению обеспечивается точная фиксация положения, а большое передаточное отношение (до 1000) позволяет наиболее точно отрегулировать положение, либо использовать маломощные двигатели. Также червячные передачи и червячные редукторы отлично подходят для установки в качестве механизма передачи в подъёмные и лебёдочные механизмы благодаря своим конструктивным особенностям.

Некоторые технические характеристики промышленно производимых и широко распространённых червячных редукторов.

Самыми распространёнными являются одноступенчатые мотор-редукторы.

Описание конструкции

Редукторы с червячным зацеплением — один из наиболее распространённых типов редукторов. Червячная передача представляет собой зацепление червяка с червячным колесом. Червяк – это винт с нарезанной на нём резьбой, по профилю близкой к трапецеидальной. Червячное колесо — косозубое зубчатое колесо со специальным профилем зубьев. При вращении червяка витки резьбы перемещаются вдоль его оси и толкают в этом направлении зубья червячного колеса. Ось червяка скрещивается под прямым углом с осью червячного колеса, расстояние между ними — определяющий размер редуктора. В редукторах российского производства этот размер является составной частью обозначения редуктора и определяет его габарит. Например, Ч-80 — червячный одноступенчатый редуктор с межосевым расстоянием 80 мм, а Ч-100 соответственно имеет межосевое расстояние 100 мм.

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.

Назначение и конструкция редуктора

Зубчатый редуктор – это механизм, состоящий из одной или нескольких зубчатых передач, смонтированных в едином жестком закрытом герметично корпусе, и предназначенный для понижения угловых скоростей и увеличения вращающих моментов в направлении потока мощностей.

На рис. 1 в качестве примера приведена конструкция одноступенчатого редуктора. Внутри корпуса 1 и крышки редуктора 2, имеющих горизонтальную плоскость разъема, размещена цилиндрическая косозубая зубчатая передача. Корпус и крышка редуктора воспринимают усилия, возникающие при работе зубчатой

Рис. 1.

Общий вид редуктора

передачи, поэтому их конструкция должна быть достаточно прочной и жесткой. Взаимное положение корпуса и крышки фиксируется штифтами 3. Для восприятия нагрузок и предотвращения раскрытия стыка (фланцевого соединения) корпуса и крышки редуктора они соединяются винтами 4. Наиболее ответственными являются винты, расположенные около расточек под подшипники. Для повышения жесткости корпус редуктора выполняют с ребрами жесткости, расположение которых согласовывается с направлением усилий, деформирующих корпус. Ребра увеличивают также поверхность охлаждения редуктора. Конфигурация редуктора должна удовлетворять требованиям простоты геометрических форм и технологичности .

Во время работы редуктора масло внутри корпуса нагревается, что может привести к повышению давления и утечке его через разъем корпуса редуктора и уплотнения валов 5, 6. Для предотвращения этого можно применить оддушину с фильтром 7, объединенных с крышкой 8 смотрового отверстия.Слив масла из корпуса редуктора производится через сливное отверстие, закрытое стандартной пробкой 9. Под пробку с цилиндрической резьбой устанавливается уплотняющая прокладка 10.

В корпусе редуктора установлен жезловой маслоуказатель 11, позволяющий контролировать уровень заливки масла.

Назначение смазки узлов редуктора состоит в снижении потерь на трение, уменьшении износа контактирующих поверхностей, удаление продуктов износа из зоны контакта, охлаждении деталей и предохранении их от коррозии. Кроме того, слой смазки между поверхностями контакта зубьев уменьшает динамические нагрузки, что способствует снижению уровня шума и вибрации.

Система смазки зубчатой передачи и подшипников в редукторе общего назначения может быть общей или раздельной.

Раздельная смазка применяется при окружных скоростях зубчатых колес передачи меньше 1 м/с. В этом случае подшипники 12, 13 смазываются консистентной смазкой, а зубчатые колеса – окунанием в масло. Полость подшипников должна быть отделена от внутренней части редуктора защитной мазеудерживающей шайбой. Смазка закладывается в подшипниковый узел при сборке так, чтобы она заполнила не более 2/3 свободного объема подшипникового узла.

Общая система смазки применяется при окружных скоростях зубчатых колес от 1 до 12 м/с. В этом случае зубчатые колеса смазываются также окунанием (картерная смазка). Смазка подшипников качения осуществляется разбрызгиванием масла зубчатыми колесами. В некоторых случаях подшипники качения приходится защищать от избытка масла и продуктов износа, вытесняемых из зоны зацепления передачи. Для этого на валу перед подшипником у зоны зацепления устанавливают маслоотражательное кольцо 14. Зазор между кольцом и расточкой в корпусе должен быть достаточным для доступа брызг масла и масляного тумана к подшипнику.

Уплотнения 5 и 6 входного и выходного валов редуктора предназначены для предотвращения вытекания масла из корпуса, а также для защиты от попадания грязи внутрь корпуса. Выбор типа уплотнения определяется в основном видом смазки и окружной скоростью вала.

Входной вал редуктора 15 по конструктивным соображениям выполнен как одно целое с шестерней (вал – шестерня), зубчатое колесо 16 на выходном валу 17 устанавливают с применением призматической шпонки 18. Опорами валов служат радиальные шарикоподшипники 12, 13. Так как расстояние между опорами невелико, в редукторе применена установка подшипников «враспор». Снаружи подшипники закрыты крышками 19, 20, 21, 22 которые фиксируют осевое положение вала относительно корпуса.

Подъем и транспортировка редуктора, а также крышки 2 и корпуса 1 осуществляется с помощью проушин.