(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

Редукторы - это механизмы, которые регулируют скорость электродвигателей, позволяя им работать с определенной частотой вращения. Они состоят из ряда шестерен, составляющих кинематическую цепь. При этом выходной крутящий момент и скорость определяются передаточным числом редуктора. Ориентации зубчатых зубов также оказывают значительное влияние на эффективность, крутящий момент и скорость устройства. 

Промышленный редуктор - это устройство, состоящее из зубчатых колёс, которое преобразует и передает механическую энергию от двигателя к нагрузке. Предназначен он для изменения соотношения скорости вращения и крутящего момента между источником энергии вращения и исполнительным устройством. Промышленные редукторы должны быть надежными и в то же время компактными. Надежность и безопасность – их основной критерий. Редукторы имеют широкий спектр применения в различных сферах промышленности и сельского хозяйства. Для этого они адаптируют скорость двигателя к необходимым значениям. Адаптация скорости - это то, что обеспечивает правильное функционирование машин.

Мотор-редуктор состоит из редуктора и электродвигателя которые соединены с помощью фланцев в единую конструкцию. Электродвигатель закрыт и охлаждается одним или несколькими вентиляторами. Это гарантирует, что все компоненты работают с максимальной эффективностью без перегрева.

Основные сферы применения редукторов:

  • металлообработка и машиностроение;
  • электроэнергетика;
  • лесная, деревообрабатывающая и целлюлозно-бумажная промышленность;
  • цветная и чёрная металлургия;
  • химическая и нефтехимическая промышленность;
  • производство строительных материалов;
  • топливная промышленность.

В редукторах используется широкий спектр шестерен, включая червячные, конические и спирально-конические, косозубые и прямозубые. Каждый из этих механизмов разработан для выполнения определенной задачи в редукторах, от снижения скорости до изменения направления выходного вала. Однако каждая дополнительная передача приводит к потере мощности из-за трения, а эффективность является ключом к правильной конструкции системы. Выбор правильной конструкции редуктора для конкретного применения может стать решающим решением, которое повлияет на производительность, эффективность, надежность и стоимость. Поэтому очень важно хорошо понимать устройство редуктора и его основные принципы работы.

Шестерни

Шестерни используются со времен Архимеда и Аристотеля, и они продолжают играть важную роль в механических системах по всему миру. Несмотря на то, что основные принципы остаются неизменными, технология значительно продвинулась вперед.

Шестерни представляют собой наборы колес, которые имеют выступающие элементы, называемые «зубьями», которые подходят друг к другу, так что одни колеса (ведущие колеса) тянут за собой другие (ведомые или ведомые).
Условием для «сцепления» колес, то есть возможности правильного соединения и передачи движения, является то, что они имеют одинаковые параметры или размеры зубьев.
Зубчатое колесо передает движение следующему колесу, которое движется в направлении, противоположном исходному.
Это очень прочные системы, которые позволяют передавать большие мощности между проксимальными, параллельными, перпендикулярными или наклонными осями, в зависимости от их конструкции.

Одноступенчатый зубчатый механизмОдноступенчатый зубчатый механизм

Двухступенчатый зубчатый механизм

Зубчатая передача - это механические элементы для передачи вращения, состоящие из двух зубчатых колес, одно ведущее, а другое ведомое.

Достоинства, недостатки зубчатых пар

Эти механизмы имеют множество преимуществ перед ремённой и цепной передачей, однако есть и некоторые недостатки.

Преимущества

  • Занимают мало места
  • Не имеют скольжения
  • Могут передавать большую мощность
  • Не требуют особого обслуживания

Недостатки

  • Они дороже и сложнее в производстве
  • Они издают много шума в процессе вращения

В зубчатых колесах необходимо различать следующие части, которые определяют саму шестерню и зуб:

  • Зубья шестерни. Именно они создают толкающее усилие и передают мощность от ведущей оси на ведомую. У них есть характерный профиль, который учитывается при их проектировании и изготовлении.
  • Внешняя окружность. Этот параметр ограничивает внешнюю часть шестерни.
  • Внутренняя окружность. Этот параметр ограничивает внутреннею часть шестерни.
  • Рабочая окружность. Это окружность, по которой сцепляются зубы.

Изображение смещения точки зацепления прямозубой шестерниИзображение смещения точки зацепления прямозубой шестерни

Радиусы рабочей (Rp), внешней (Re) и внутренней (Ri) окружностей.

Радиусы рабочей (Rp), внешней (Re) и внутренней (Ri) окружностей.

Типы шестерен

Прямозубые шестерни Прямозубые шестерни используются в передачах с параллельными валами. Они являются одним из наиболее часто используемых механизмов и встречаются в любом типе машин: часах, игрушках, станках и т.д. Прямозубые шестерни
Косозубые шестерни Его зубья расположены по параллельной спирали вокруг цилиндра.
Косозубые шестерни могут передавать движение (мощность) между параллельными осями или между осями, пересекающимися в любом направлении (даже перпендикулярном).
Эта система зацепления зубьев обеспечивает более плавную передачу, чем у цилиндрических зубчатых колес, поскольку в один и тот же момент находится в контакте несколько пар зубьев, что делает систему более тихой, с передачей усилия и более равномерным и безопасным движением.
Косозубые шестерни
Конические шестерни Конические шестерни используются для передачи движения между перпендикулярными осями или для осей с углами, отличными от 90 градусов.
Это зубчатые колеса в форме усеченного конуса, которые могут быть прямыми или изогнутыми (гипоидными), причем последние широко используются в системах трансмиссии автомобилей.
Конические шестерни

По положению звездочек

Внешние шестерни Зубья обоих колес находятся на внешней поверхности. Внешние шестерни
Внутренние шестерни Зубья одного из колес находятся с внутренней стороны. Внутренние шестерни

Редуктор снижает скорость электродвигателя пропорционально передаточному отношению. Передаточное число - это соотношение между входной и выходной скоростью, при этом выход всегда определяется как единица.

Например, для первичного электродвигателя со скоростью 1500 об/мин и ведомой машины со скоростью 500 об/мин соотношение будет следующим:

Вход / выход или 1500 / 500 = 3,00: 1

Проще говоря, три оборота входного вала производят один оборот выходного вала. Для достижения желаемой выходной мощности и скорости в редукторах могут использоваться различные механизмы передачи, крутящего момента. Зубчатые передачи различаются по эффективности, размерам, уровню шума, срокам службы и требований к техническому обслуживанию. Тип зубчатой передачи определяется конструкцией зубьев шестерни и тем, как они входят в зацепление.

Цилиндрические шестерни

Цилиндрические зубчатые колеса используются в механических редукторах для увеличения или уменьшения скорости устройства или увеличения крутящего момента путем передачи вращения и мощности от одного вала к другому через ряд сопряженных шестерен. Цилиндрические зубчатые колеса широко используются в редукторах и составляют львиную долю всего рынка зубчатых колес. Зубчатые колёса – это шестерни с зубьями, равномерно расположенными на цилиндрической поверхности. Существует два основных семейства цилиндрических зубчатых колес:

  1. Прямозубые шестерни
  2. Косозубые шестерни

Эти два семейства основаны на форме профиля зубьев, которая может быть прямой или параллельной оси. Косозубые шестерни работают с меньшим шумом поскольку зацепление зубьев в них происходит постепенно - в отличие от прямозубых шестерен, в которых зацепляется сразу вся поверхность зуба.

Прямозубые шестерни

Прямозубая шестерня имеет зубья параллельные оси вращения. Эта конструкция обеспечивает экономичные характеристики и одинаково хороша для редукторов с высоким и низким коэффициентом полезного действия. Для достижения высоких передаточных чисел редуктор может иметь комбинацию из нескольких ступеней с прямозубыми шестрнями.

Однако прямолинейная конструкция зубчатого колеса означает, что точка зацепления шестерен происходит вдоль только одного зуба, что может вызвать повышенный износ и шум, особенно на более высоких скоростях. Шум вызван единственной точкой контакта между ведущей и ведомой шестернями в начале зацепления.

Косозубая шестерня позволяет использовать большую площадь контакта с зубьями, что увеличивает передаваемый крутящий момент на 10-15%, сохраняя при этом очень хорошую эффективность.

Как же редуктор понижает частоту вращения?

Цилиндрические редукторы имеют преимущества в отношении крутящего момента по сравнению с другими типами редукторов. Однако у них есть и недостатки. Цилиндрические модели имеют более низкую перегрузочную способность по сравнению планетарными, связано это с тем, что нагрузка передается на меньшее количество зубьев, что снижает эффективность и увеличивает их износ. Применение косозубых зубчатых колес в цилиндрических редукторах позволило существенно увеличить рабочий ресурс и максимальный крутящий момент. Для получения высокоэффективного зацепления между зубьями в косозубых зубчатых колесах используются закаленные зубья с изогнутым профилем. Косозубые шестерни настолько эффективны, что зубья практически не изнашиваются.

Планетарные редукторы считаются самыми надежными относительно других приводов. По этой причине они используются во многих промышленных установках. Кроме того, планетарный редуктор универсальный и поэтому подходит для многих сфер индустрии, от промышленной автоматизации до робототехники. 
В планетарных приводах солнечная шестерня расположена в центре редуктора потому что насаживается непосредственно на вал двигателя и передает движение другим зубчатым колесам, «сателлитам». Они прикреплены штифтами к «водилу» планетарной передачи и вращаются внутри зубчатой коронной шестерни, расположенной на внешней поверхности редуктора. Количество несущих сателлитов представляет собой ступени редуктора. Последний держатель сателлитов соединен с выходным валом. Такая конструкция позволяет планетарному редуктору передавать максимальный крутящий момент при тех же габаритных размерах, что и у других типов редукторов.

Червячный редуктор. Механизм привода червячной передачи представляет собой комбинацию червяка (винта) и червячной передачи (колеса), которая используется для уменьшения скорости вращения и увеличения крутящего момента. Червяк всегда является ведущим, а колесо - ведомой шестерней. Обратное вращение невозможно и может привести к поломке редуктора. Червячный редуктор обычно используется для передачи крутящего момента в перпендикулярном направлении. Например, в трехмерном пространстве (плоскость X и Y и Z), если червяк вращается вдоль оси X, шестерня будет вращаться вдоль оси Z.

Червячные редукторы обычно используются, когда требуется большое снижение скорости в компактном пространстве. Однако в червячных редукторах движение между червяком и зубчатым колесом является скользящим, следовательно, мощность теряется в виде тепла на трение. КПД червячных передач относительно низок по сравнению с цилиндрическими и косозубыми передачами.

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