(495) 227-63-20, 227-64-20

пн-пт: с 9-00 до 18-00 ч, сб-вс: выходной

Каталог товаров

Справочная информация. Что такое редукторы и где они применяются

Срок службы редукторов общепромышленного исполнения

КПД, соотношение мощности и передаточного отношения

Редукторы для промышленного оборудования

Типовые сферы применения различных типов редукторов

Червячный редуктор как основной элемент привода

Цилиндрический редуктор — основной тип привода для промышленного оборудования

Смазка и охлаждение редукторов

Обслуживание и ремонт редукторов

Способы монтажа редукторов

Зубчатый редуктор применяется, если электродвигатель не может обеспечить желаемую выходную частоту вращения или крутящий момент. Для решения многих задач применяются: цилиндрические, червячные, планетарные и конические редукторы. Они являются неотъемлемой частью оборудования многих машин и станков и служат для преобразования и передачи энергии между рабочими узлами. В современном мире редукторы используются во всех отраслях легкой и тяжелой промышленности, включая:

  • машиностроение и металлообработка;
  • электроэнергетика;
  • химическая и нефтехимическая промышленность;
  • чёрная и цветная металлургия;
  • космическая промышленность;
  • оружестроение.

Редуктор это устройство, с помощью которого входная частота вращения снижается до более низких значений, при этом входной крутящий момент увеличивается пропорционально передаточному отношению. Основа редуктора - это несколько вращающихся шестерен, сопряженных между собой и образующих зубчатую передачу.

Редукция оказывает противоположное влияние на крутящий момент. Выходной крутящий момент на тихоходном валу редуктора увеличивается путем умножения значения входного момента на передаточное число, за вычетом потерь на трение и КПД. Передаточное число более 1:1 достигается, когда меньшая шестерня с меньшим количеством зубьев входит в зацепление и приводит в движение большую шестерню с большим количеством зубьев.
Как правило во многих случаях редуктор служит для снижения частоты вращения и увеличения крутящего момента, в некоторых же случаях, редукторная передача используется для увеличения скорости и уменьшения крутящего момента. Например, генераторы в ветровых турбинах используют редуктор таким образом, чтобы преобразовать относительно низкую скорость вращения лопастей турбины в более высокую, способную генерировать электричество. В этих устройствах применяются редукторы, которые собраны противоположно тем, что используются для снижения скорости и увеличения крутящего момента.

Как же редуктор понижает частоту вращения?

Цилиндрический редуктор. В редукторах с параллельными валами ведущая шестерня с определенным числом зубьев входит в зацепление и приводит в движение более крупную шестерню с большим количеством зубцов. Передаточное число рассчитывается путем деления количества зубьев большой шестерни на количество зубьев малой шестерни. Например, если электродвигатель приводит в движение ведущую шестерню с 13 зубьями, которая находится в зацеплении с шестерней с 65 зубьями, достигается уменьшение частоты вращения 5:1 или (65/13 = 5). Если частота вращения электродвигателя составляет 3450 об/мин, то редуктор снижает эту скорость в пять раз до 690 об/мин. Если крутящий момент двигателя составляет 10 Н/м, то редуктор увеличивает его в пять раз, до 50 Н/м (без учета потерь на трение и нагрев). Редукторы с параллельными валами, как правило состоят из нескольких зубчатых передач, это позволяет многократно увеличить его передаточное число. Общее передаточное число многоступенчатого редуктора определяется путем умножения каждого отдельного передаточного числа для каждой ступени (набора шестерен). Если редуктор содержит передачи 3:1, 4:1 и 5:1, то общее передаточное число составляет - 60:1 (3 x 4 x 5 = 60). В нашем примере частота вращения электродвигателя составляет 3450 об/мин, в результате на выходном валу редуктора с передаточным отношением 60:1, скорость будет снижена до 57,5 об/мин. Крутящий момент электродвигателя с 10 Н/м будет увеличен до 600 Н/м.

Если ведущая и сопряженная шестерни имеют одинаковое количество зубьев, то передаточное число составляет 1:1. В таком редукторе понижения частоты вращения и увеличения крутящего момента не происходит. Основная функция таких редукторов заключается в изменении направления вращения.

Планетарный редуктор. Рассчитать передаточное число в планетарном редукторе намного сложнее, поскольку он зависит от количества зубьев солнечной и кольцевой шестерен. Планетарные шестерни действуют как холостые и не влияют на передаточное число. Передаточное число планетарной передачи равно сумме количества зубьев солнечной и коронной шестерен, поделенной на количество зубцов солнечной шестерни. Например, планетарный ряд с солнечной шестерней с 12 зубьями и коронной шестерней с 72 зубьями имеет передаточное число 7:1 ([12 + 72] / 12 = 7). Планетарные передачи могут достигать передаточного числа от 3:1 до 11:1. Если требуется большее передаточное число, то применяются дополнительные планетарные ступени.

Червячный редуктор. Передаточное число в червячной передаче с прямым углом зависит от количества витков резьбы (заходов) на червяке и количества зубьев сопряженного с ним червячного колеса. Например, если червяк имеет два захода, а сопряженное с ним червячное колесо имеет 50 зубьев, то передаточное число будет составлять 25:1 (50/2 = 25).

Срок службы редукторов общепромышленного исполнения:

Расчет редуктора (или мотор-редуктора) для промышленного применения обычно начинается с определения соответствующего эксплуатационного коэффициента. Проще говоря, коэффициент полезного действия - это отношение номинальной мощности (или крутящего момента) редуктора к фактической мощности с учетом потерь на трения и нагрев. Коэффициенты обслуживания определяются ассоциацией производителей редукторов в зависимости от типа зубчатых передач и ожидаемых рабочих нагрузок.

Наименование показателя

Модель редуктора

Значение показателя, ч

90% ресурс передач и валов

Конический, цилиндрический, коническо-цилиндрический, планетарный

26000

90% ресурс подшипников

Червячный, глобоидный, волновой

11000

Конический, цилиндрический, коническо-цилиндрический, планетарный

13000

Червячный

6000

Волновой, глобоидный

11000

КПД, соотношение мощности и передаточного отношения

КПД редуктора рассчитывается, как отношение мощности на входе и на выходе. Трение скольжения между зубьями шестерни считается одним из основных источников потери мощности в зубчатых передачах, а также потенциальным источником вибрации и шума. Точное моделирование КПД имеет первостепенное значение при анализе эффективности зубчатых передач.

В последние годы оценка потерь мощности редукторов вызывает большой интерес, особенно в промышленных редукторах, где потери мощности в виде рассеивания тепла являются важным фактором КПД. Поскольку новые концепции зубчатых передач разрабатываются для удовлетворения большинства задач, быстрая и надежная оценка эффективности становится неизбежной при разработке понижающих редукторов. При рассмотрении расчетов КПД редукторов, хорошо известны потери в зацеплении шестерен, которые указаны в стандартах международной организации ISO 14179.

Тип редуктора Показатель КПД в %
Червячный 85
Волновой 93
Конический 96
Цилиндрический 97
Планетарный 93

Зубчатые передачи, КПД и эффективность

У простого зубчатого механизма входная и выходная шестерни сопряжены между собой. Входной крутящий момент и угловая скорость преобразуются с помощью зубчатых пар до значений, кратных передаточному числу.

Одноступенчатая зубчатая пара

Где:

Tin (Нм) - входной крутящий момент
ωin (об/мин) - входная скорость
i - передаточное число
Tout (Нм) - выходной крутящий момент
ωout (об/мин) - выходная скорость

Мы можем вычислить входную мощность Pin [Вт] и выходную мощность Pout [Вт] как:

Pin=ωin⋅Tin

Pout=ωout⋅Tout

КПД определяется как отношение выходной мощности к входной:

η=Pout/Pin

Любые механизмы, где есть движущиеся части, подвержены трению. Трение преобразует часть энергии в тепло, которое рассеивается в окружающей среде и, следовательно, теряется. Общее трение можно определить, как потерю мощности. Выходная мощность - это разница между входной мощностью и потерями Ploss [Вт]:

Pout=Pin–Ploss

или

η=Pout/Pin=Pin–Ploss/Pin=Pin/Pin–Ploss/Pin=1–Ploss/Pin

Выражение функции эффективности входной мощности и потерь мощности:

η=1–Ploss/Pin

Механический КПД простой передачи также можно рассчитать как функцию входного и выходного крутящего момента.

Выходная скорость равна входной скорости, деленной на передаточное число:

ωout=ωin/i

Замена (1 формулы) и (2 формулы) в (3 формулу) дает выражение функции эффективности входного и выходного крутящего момента и скорости:

η=Pout/Pin=ωout⋅Tout/ωin⋅Tin

Замена (6 формулы) в (7 формулу) дает:

η=ωin/i⋅Tout/ωin⋅Tin

Из чего получается окончательное выражение функции эффективности входного / выходного крутящего момента и передаточного числа:

η=Tout/i⋅Tin

Подвижные части редуктора состоят из шестерен (простых или планетарных), синхронизаторов, валов и подшипников. Общий КПД редуктора в основном зависит от КПД зубчатой передачи и подшипников.

Редукторы для промышленного оборудования

Выбор промышленного редуктора требует всесторонней оценки условий эксплуатации и специфики типа применения. Они существенно отличаются от стандартных редукторов, поскольку эксплуатируются с большими нагрузками в длительном режиме. Эти редукторы рассчитаны на большой срок службы и имеют многократный запас прочности. Для управления скоростью и крутящим моментом в промышленном редукторе установлены зубчатые пары, образующие одну или несколько передач. В отличие от обычных, промышленные редукторы могут выполнять несколько задач на высоких скоростях в течение длительного периода. Существует множество различных видов редукторов. Наиболее распространёнными являются:

  • червячные;
  • цилиндрические;
  • глобоидные;
  • планетарные;
  • конические;
  • коническо-цилиндрические;
  • волновые с гибкими шестернями.

Типовые сферы применения различных типов редукторов

  1. Цилиндрические редукторы — характеризуются высоким показателем КПД, поэтому имеют минимальные потери мощности. Применяются во всех отраслях промышленности, предпочтительно в тяжелых условиях. Область применения: экструдеры, конвейеры, дробилки, металлорежущие станки и другое оборудование, где требуется высокая механическая мощность.
  2. Червячные редукторы — оборудование, работающее в циклическом режиме (пуск / остановка). Основная сфера эксплуатации – станки малой и средней мощности. Устанавливаются редукторы между непересекающимися поперечными осями. Область применения: промышленные манипуляторы, дозаторы, кормораздатчики, небольшие транспортеры и конвейеры и т.п. Червячный привод имеет низкий КПД, поэтому передача большой мощности повлечет преждевременный износ зубчатой пары. Главное отличие от всех видов приводов – функция самоторможения.
  3. Глобоидный редуктор – это разновидность червячного привода, где цилиндрическое червячное колесо находится в зацеплении с глобоидным червяком. Глобоидная передача способна передавать большой крутящий момент и обладает большей кинематической точностью, по сравнению с червячным приводом аналогичного размера. Область применения: строительные лебедки, пассажирские лифты, подъемники для грузов.
  4. Планетарные редукторы – характеризуются высоким передаточным отношением и компактными размерами. Планетарная передача состоит из одной или нескольких зубчатых пар. Область применения: буровое оборудование, бетономешалки, конвейера, металлорежущие станки и грузоподъемная техника.
  5. Червячные двухступенчатые редукторы – применяются в установках, где требуется низкая частота вращения. Передаточное отношение двухступенчатого червячного редуктора может достигать – 10000, поэтому такой привод может применятся в системах спутникового позиционирования.
  6. Волновые редукторы – обладают высокой кинематической точностью и могут применяться в станках, которые предназначены для высокоточного производства либо обработки деталей. Области применения: роботы-манипуляторы, медицинская техника, ЧПУ станки.
  7. Коническо-цилиндрические редукторы - подходят для множества сфер промышленности. Двухступенчатая базовая конструкция расширена третьей цилиндрической ступенью. Эти редукторы имеют полый выходной вал и могут оснащаться цельным валом со стяжной муфтой. Область применения: мощные конвейера, транспортеры для сыпучих материалов, подъемники для крупногабаритных грузов, измельчители.
  8. Конические редукторы – имеют небольшое передаточное отношение, из-за чего область их применения ограничена. Обладают низким люфтом и длительным сроком службы. Используются в отраслях машиностроения.

Червячный редуктор как основной элемент привода

Червячные редукторы используются, когда необходимо получить большое снижение скорости, а окружающее пространство ограничено. Передаточное число определяется числом заходов червяка и количество зубьев червячной передачи. Червячные передачи имеют скользящий контакт, который не издает шума и вибраций. В качестве материалов для производства редуктора, применяется сталь и бронза. Как правило, червяк изготавливается из закаленной стали, а червячная передача - из относительно мягкого металла, такого как бронза. Это связано с тем, что количество зубьев червячной передачи относительно велико по сравнению с количеством витков на червяке, поэтому число заходов обычно составляет от 1 до 4. Применение бронзы, в качестве материала для зубчатого колеса, позволяет уменьшить трение и нагрев. Простая конструкция определяет низкую стоимость червячного редуктора, поэтому они широко применяются во многих отраслях производства.

Цилиндрический редуктор — основной тип привода для промышленного оборудования

Цилиндрические редукторы являются одними из наиболее широко используемых механических приводов и более эффективны, чем любые другие редукторы. Параллельное расположение осей валов облегчает расчет и последующий монтаж редуктора. В цилиндрических редукторах применяются прямозубые или косозубые шестерни, установленные на параллельных валах. Цилиндрические зубчатые колеса используются в механических редукторах для уменьшения скорости устройства и увеличения крутящего момента, путем передачи движения и мощности от одного вала к другому, через серию сопряженных шестерен.

Цилиндрические колеса представляют собой зубчатые элементы цилиндрической формы, используемые в промышленных редукторах для передачи механического движения, а также управления скоростью, мощностью и крутящим моментом. Эти шестерни долговечны, надежны и обеспечивают стабильную скорость вращения, что облегчает ежедневные производственные операции.

Прямозубые цилиндрические зубчатые колеса - один из самых распространённых типов прецизионных цилиндрических шестерен. Эти шестерни имеют простую конструкцию с прямыми параллельными зубьями, расположенными по окружности корпуса цилиндра с центральным отверстием, которое надевается на вал. Во многих вариантах шестерня комплектуется ступицей, которая усиливает корпус шестерни вокруг отверстия без изменения геометрии поверхности шестерни. Центральное отверстие также можно отрегулировать (изменить диаметр), чтобы прямозубая шестерня могла поместиться на шлицевой или шпоночный вал.

Цилиндрический редуктор имеет удобную конструкцию. Все элементы редуктора легко обслуживаются, а при необходимости могут быть заменены на новые. Во время обслуживания, персонал без труда может произвести измерения зазоров и определять степень износа подшипников и зубчатых пар. Отдельно следует отметить доступность и низкую стоимость запасных частей.

Смазка и охлаждение редукторов

Зубчатые передачи редукторов требуют постоянной смазки. Для смазки используются минеральные или синтетические масла с присадками. Режим работы редуктора щадящий, поэтому замена масла выполняется реже чем, например, в двигателях автомобиля. Для смазки цилиндрических, планетарных и конических редукторов используется минеральное масло общего назначения. В червячных редукторах, в виду специфики зубчатой пары, для смазки используют более вязкие сорта масел. Если редуктор работает при минусовых значениях температуры, следует выбирать зимние масла, которые не густеют на морозе.
Для отвода тепла на многих редукторах имеются специальные ребра, увеличивающие площадь корпуса. Эти ребра охлаждаются естественным способом, путем теплообмена с окружающей средой. В некоторых случаях применяются активные способы охлаждения, например, вентиляторы принудительного обдува.

Обслуживание и ремонт редукторов

Поломка редуктора почти всегда ведет к остановке всего производства, а это означает потерю прибыли и убытки. Неисправный редуктор может повлиять на безопасность оборудования и персонала. Вот почему важно своевременно осматривать и обсуживать редукторы. Необходимый перечень работ и время между обслуживанием указаны в паспорте изделия. Обслуживать редуктор может только квалифицированный персонал. Типовые операции по обслуживанию:

  • Замена масла в картере.
  • Замена фильтрующих масло элементов (при их наличии).
  • Измерение зазоров в подшипниках.
  • Измерение люфта шестерен.
  • Замена прокладок картера при открытии крышек.
  • Проверка натяжения болтов крепления и болтов муфт на валах.

Своевременная замена изношенных шестерен, шпонок и подшипников позволяет избежать возникновения неисправностей и продлить ресурс редуктора. Данные работы необходимо проводить с редукторами, поломка которых угрожает безопасности людей. В других случаях, например, редуктор бетономешалки или дозатора, обслуживание проводится по графику, а ремонт и замена неисправных элементов — по факту поломки.

Способы монтажа редукторов

Правильная установка приводной техники имеет решающее значение для надежной работы оборудования. Чтобы обеспечить бесперебойную эксплуатацию, рекомендуется проводить полный комплекс работ по установке промышленного редуктора согласно техническим нормам, указанным в паспорте изделия. Монтаж и запуск должны проводить только обученные специалисты, это гарантирует, что ваше оборудование будет профессионально установлено и прослужит без поломок.

Чаще всего, монтаж редукторов осуществляется с помощью лапок или опорного фланца. Для передачи вращения от редуктора к нагрузке применяются ременные или цепные передачи. Выбор таких передач обусловлен, если вал редуктора и нагрузки находятся на значительных межосевых расстояниях. Если же вал нагрузки располагается в одной плоскости (соосно) с редуктором, применяются специальные муфты, задача которых заключается в компенсации небольших взаимных смещений осей.

Крепление редуктора на лапках может осуществляться в различных монтажных исполнениях. Для удобства обслуживания и контроля уровня масла на редукторах установлены специальные смотровые окошки. Все элементы редуктора, подверженные износу, находятся в доступных местах и при необходимости могут быть заменены на новые.

При длительной работе редуктора, трущиеся части подвержены нагреву, поэтому используется редукторное масло. Температурные показатели масла при непрерывной эксплуатации редуктора более 30 минут существенно возрастают, а это влечет увеличение объема и внутреннего давления. Для уравновешивания давления применяются специальные сапуны.

Правила выбора редуктора

Подбор редуктора не простая задача, которую должен решать грамотный специалист. Основные параметры, которые необходимо знать: передаточное отношение и максимальный крутящий момент. К второстепенным параметрам относятся: рабочий цикл, радиальные и осевые нагрузки, инерция и окружающая среда.

Всего пять основных параметров позволяют подобрать любой редуктор. По вопросам покупки приводных систем обращайтесь в наш отдел продаж.

Заказать обратный звонок

(с кодом города)
ЗВОНОК БЕСПЛАТНЫЙ