Редуктор: определение, назначение, устройство, виды

Точное техническое определение редуктора — устройство для преобразования механической энергии в разрезе параметров. Он имеет характеристику входных и выходных показателей. На практике редуктор может не только менять параметры кинетики и уровни передачи энергии, но и изменять направление вращения и следования валов.

Сегодня редуктор рассматривается в разрезе приспособления, которое используется для изменения частоты вращения вала относительно показателей приводного механизма. При этом параллельно может рассматриваться возможность увеличения крутящего момента или же — обеспечения крайне малого числа оборотов при очень серьезных усилиях. По конструкции редукторы делятся на:

• цилиндрические;
• конические и коническо-цилиндрические;
• червячные;
• планетарные;
• комбинированные, в которых применено одновременно несколько схем преобразования.

Чтобы понять, насколько тот или иной тип редуктора подойдет для решения поставленных перед ним задач, стоит подробно остановиться на особенностях их работы и условий использования.

Передний и задний редукторы – в чем разница?

Если рассматривать элементы обоих редукторов в отрыве от общей системы, то определить его принадлежность к приводу не удастся. Но при сравнительном анализе выяснится, что ведомые шестерни у заднего механизма будут крупнее. В остальном же меняется только конфигурация расположения совмещенных узлов. В частности, редуктор заднего моста находится вдоль продольной линии автомобильного корпуса вместе с коробкой передач и двигателем. За гибкость сцепки при этом отвечает карданный вал. В системе с передним приводом задействуются редукторы угловых скоростей шарового типа. В остальном механика работы остается одинаковой.

Применение механизма

Назначение редуктора неограниченное, большинство сложных машин и агрегатов имеют его в структуре механизма. В тяжелой промышленности чаще всего применяются червячные и цилиндрические механизмы, предназначенные для передачи усилия на инструмент.

Также он является основной составной частью механизма любого автомобиля, где применяются несколько подобных элементов. Он встречается в коробке передач, карданном вале, бензиновом насосе, тормозной системе и других узлах.

Некоторые автовладельцы думают, что редуктор и дифференциал имеют идентичную конструкцию и выполняют схожие функции. Но в отличие от редуктора, который изменяет крутящий момент, дифференциал распределяет крутящий момент между осями в определенной пропорции, без его повышения или понижения.

Редукторы давления можно встретить при добывании газа. Их применение позволяет контролировать давление и изменять его направление, будь то давление газа или воды. В нефтеперерабатывающей области подобный механизм используется в генераторных установка, различных мешалках, системах отопления и вентиляции. На цементных заводах применяются планетарные модели, которые являются составными частями транспортных лент, передающих огромное количество материалов. Назначение колесных редукторов состоит в работе ленточных транспортёров.

Практически на каждом производство используются устройства типа лебедок и подъемников, каждый из которых имеет в конструкции редуктор. Подобные механизмы встречаются в землеройной технике, которая применяется в строительстве и промышленных карьерах.

Встретить такие модели можно в различных бытовых приборах. Но чаще всего встречаются мотор-редукторы (в кухонных комбайнах, стиральных машинах, перфораторах и дрелях). В перфораторах применяют комбинацию планетарного и мотор-редуктора, что позволяет добиться оптимальной работы поступательно-вращающихся элементов.

Следует отметить, что практически каждый современный сложный механизм не может обойтись без использования редуктора. Данный элемент позволяет значительно повысить производительность двигателей, передачу силового усилия между конструкционными элементами и минимизировать износ механизмов. Выбор подходящей модели, своевременное обслуживание и соблюдение нормативной нагрузки, позволит полноценно использовать редуктор весь гарантийный срок, не зависимо от сферы его использования.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Для изменения характеристик крутящего момента используется специальный механизм, который получил название «редуктор». Данное слово образовано от латинского reductor — отводящий назад или возвращающий, что очень точно отображает принцип работы этого механизма. На данный момент существует несколько видов редукторов, которые применяются в различных агрегатах для трансформации и передачи крутящего момента от двигателя устройства, к потребителям мощности.

Читать также: Гидравлический пресс для наконечников кабеля

Чем редуктор отличается от дифференциала?

Данный агрегат часто путают с редуктором, что не совсем правильно, хотя на то есть веские причины. Действительно, оба узла входят в одну конструкционную систему, отвечающую за передачу и распределение крутящего момента. Что такое редуктор в данной инфраструктуре? Это механизм, который понижает или повышает частоту вращения, передавая движение дифференциалу. Последний, в свою очередь, не влияет на динамику работы крутящего момента, а лишь распределяет усилие между осями. По этой причине дифференциал и называют межосевым. Впрочем, есть и разновидность межколесных агрегатов, которые могут также менять пропорции крутящего момента, транслируя его на колеса при поворотах.

Редуктор поворота экскаватора

Механизм поворота экскаватора является достаточно сложным, и его главный элемент – редуктор поворота. С его помощью происходит угловое движение исполнительной части машины.

Экскаваторы имеют разные типы поворотных механизмов. Наиболее используемый, это планетарный редуктор. За счет сложной схемы передач, этот вид поворотного редуктора располагает довольно сложной конструкцией. Устройство имеет кольцевую шестерню, размещенную по краю.

Использование редуктора поворота на экскаваторах располагает рядом неоспоримых преимуществ. Мы можем предложить качественное оборудование, отличающееся надежностью и долгим сроком эксплуатации. Наш склад переполнен разнообразными моделями устройств, среди которых можно выбрать именно то, что Вам необходимо.

Червячный редуктор

Достаточно простой и поэтому распространенный механизм, принцип действия которого предусматривает использование передачи с червячной резьбой в профиле. С точки зрения эксплуатации, это оптимальное решение для передачи оборотов между двумя осями, расположенными перпендикулярно. В частности, редукторы этого типа применяются в рулевом управлении легкового транспорта. К преимуществам червячных систем относят возможность выработки в одной ступени высокого передаточного числа (до нескольких сотен). Кроме того, червячный редуктор бесшумен, отличается плавным ходом и не требует применения тормозных устройств, поскольку предусматривает активацию собственного механизма торможения при достижении определенного уровня передаточного числа.

Цилиндрический редуктор: общие сведения

Цилиндрический редуктор относится к самому распространенному типу преобразовательных механизмов. Он обладает главной характеристикой: входной и выходной валы строго параллельны, но не обязательно соосны.

К достоинствам цилиндрического редуктора относятся:

• высокий КПД, потери энергии минимальны;
• не обладает самоторможением, всегда есть возможность прокрутить выходной вал даже при приложении малого усилия;
• может транспортировать высокую мощность;
• обладает кинематической точностью;
• практически не нагреваются, не требуя особых условий охлаждения;
• выпускаются изделия с разным передаточным числом и ступенями преобразования.

Благодаря присутствию на рынке большого ассортимента изделий, нетрудно подобрать цилиндрический редуктор с нужным передаточным числом для применения в том или ином механизме.

Особенности комбинированного редуктора

Тоже в некотором роде гибридная конструкция, но в данном случае объединяющая не движок с редуктором, а два разных типа передатчика крутящего момента. Если в предыдущем случае на основе редуктора можно было реализовать лишь один тип передатчика, то в комбинированных установках объединяется цилиндрический механизм с планетарным, коническим или червячным. По месту расположения тоже особых ограничений нет. Это может быть и задний, и передний редуктор с соответствующим набором операций и своей спецификой работы. Например, в комбинировано-конической системе, как правило, колеса обеспечиваются криволинейными зубьями в профиле, так как на эту ступень будут приходиться наибольшие угловые скорости с моментом порядка 60 тыс. об./мин.

Особенности конических и коническо-цилиндрических редукторов

Работа конических и коническо-цилиндрических редукторов имеет те же особенности и основные характеристики, что и у цилиндрических устройств. Главное отличие — в форме зубчатых колес внутри корпуса.

Как следует из названия, у конического редуктора все шестерни конической формы, у коническо-цилиндрического в конструкции присутствуют элементы обоих типов.

Редукторы этих классов имеют свои особенности:

• способны изменять направление валов, конический редуктор с одной ступенью преобразования обеспечивает поворот на 90 градусов;
• усилие при работе шестерней направлено под углом к оси вала. Поэтому редукторы конического и коническо-цилиндрического класса должны отдельно закрепляться для избежания бокового давления на ось привода. Это может несколько осложнить конструирование механизмов с их участием.

Рассматриваемые типы редукторов применяются только в случаях, когда без изменения направления вала нельзя обойтись. Данные устройства дороги, что легко объясняется повышенной сложностью изготовления зубчатых колес и необходимостью гарантировать точность сборки редуктора в целом.

Но в остальном — устройства работают практически бесшумно, предлагаются продукты с разным передаточным числом, им не требуется специального обслуживания, а срок эксплуатации очень велик. Правила расчета выходной частоты вращения вала и крутящего момента — такие же, как для цилиндрических редукторов.

Основные характеристики редуктора

К наиболее значимым технико-эксплуатационным параметрам редуктора можно отнести следующие:

• Передаточное число. Отражает отношение количества зубцов колеса к количеству зубцов шестерни в передаче. Также в расчетах может учитываться число заходов к червячной передаче и соотношение диаметра большего шкива с толщиной меньшего шкива в ременной передаче.
• Надежность. На рабочие качества не влияет, но выражает эксплуатационный ресурс – как отдельных элементов, так и системы в целом. К слову, изменение конструкционных параметров из-за износа может сказаться и на качестве выполнения основных функций механизма, что отражается и на смежных агрегатах. Например, редуктор моста вполне может повлиять на работоспособность осей через вынужденное снижение оборотов крутящего момента.
• Коэффициент полезного действия. Характеризует производительность и эффективности устройства с точки зрения качества передачи энергии. Для определения КПД используется соотношение использованной энергии к затраченной.
• Защитно-изоляционные качества. Определяются по системе классов защиты IP. Например, стандартные механизмы на сегодняшний день обеспечиваются корпусами IP 55, способными выдерживать температуры в диапазонах от -15 до 40 °C. Также изоляция не допускает под корпус частицы пыли, грязь и воду.

Редуктор поворота отвала

Представляет собой деталь рабочего оборудования автогрейдера. Она выполняет функцию поворота среднего отвала на необходимый угол.
От редуктора усилия передаются на зубчатый венец, который расположен на поворотном круге. Состоит из корпуса, вала, переходников, шестерни.

Деталь дает возможность, к примеру, качественно и практично эксплуатировать оборудование для эффективной расчистки заснеженных местностей в зимний период.

Тяжелая техника не сможет обойтись без редуктора поворота отвала, так как он позволяет выполнять множество задач, которые требуют большого усилия автотехники. Таким образом, можно без проблем выполнять рыхление почвы, расчищать дорогу от снега, ровнять площадки под дальнейшее строительство, делать перемещение грунта с места на место.

Принципиальное устройство агрегата

Корпус редуктора обычно выполняется из литого металла повышенной прочности с термозащитным покрытием. Например, это может быть литейный чугун или стальной сплав. Если технологическими требованиями ставится задача облегчения конструкции, то могут использоваться и легкосплавные корпуса. Внешняя часть имеет узлы для крепления – так называемые лапки и ушки, благодаря которым агрегат надежно фиксируется к месту эксплуатации. Также предусматриваются каналы для герметизации и уплотнения, препятствующие вытеканию технических жидкостей. Но что такое редуктор изнутри? В центральной части размещается механическая инфраструктура, непосредственно обеспечивающая силовой крутящий момент на базе моста. Это система ведомых и ведущих шестерней, которые взаимодействуют с валом. Ведомая группа обычно превосходит по размерам ведущую, а также имеет больше зубцов, перемещающих функциональные узлы.

Устройство редуктора

Виды редукторов

Назначение редуктора это передача крутящего момента от привода к исполнительному механизму и изменение крутящего момента и угловой скорости, в том числе и направление вращения вала. В машиностроении применяются червячные, цилиндрические, конические, планетарные, волновые и другие виды редукторов. Они применяются для привода барабанов лебедок грузовых и пассажирских лифтов или конвейерных лент, в червячных и шестеренных талях, для вращения валков прокатных станов и т.д. Основной рабочий орган редуктора это зубчатое колесо, которое входит в зацепление с сопряженным колесом, обеспечивая передачу крутящего момента. В цилиндрическом редукторе, применяемом для передачи крутящего момента между параллельными валами, применяется цилиндрическое зубчатое колесо, зацепление в котором может быть прямозубым, косозубым или шевронным. Для передачи вращения между перпендикулярно расположенными валами применяются червячный или конический редуктор. В червячном редукторе применяется т.н. червячная передача, состоящая из червяка и червячного колеса. Червяк может быть цилиндрическим или глобоидным. В коническом редукторе применяются конические колеса с прямозубым или косозубым зацеплением, оси вращения которых расположены под 90° друг к другу. Наиболее сложным, производительным и дорогим является планетарный редуктор, который применятся для передачи вращения между соосными валами, где требуется обеспечение больших передаточных чисел, высокой производительности и компактности.

Как устроен редуктор

Рассмотрим назначение и устройство редуктора, принцип работы на примере двухступенчатого цилиндрического редуктора.

Основные элементы редуктора это корпус, в котором смонтированы детали редуктора, тихоходный вал, обозначен буквой Т и быстроходный вал (Б), промежуточный вал и зубчатые колеса. Так как основное назначение редуктора это повышение крутящего момента за счет редуцирования, т.е. уменьшения угловой скорости вращения выходного вала, то тихоходный вал соединен с исполнительным механизмом, а быстроходный вал соединен с приводом (электродвигатель, гидромотор или ДВС). На быстроходном валу смонтировано зубчатое колесо, которое вращается с теми же параметрами, что и быстроходный вал. Это зубчатое колесо входит в зацепление с колесом большего диаметра, расположенным на одном конце промежуточного вала. За счет разницы в диаметрах промежуточное колесо вращается медленнее, но с большим крутящим моментом. На второй конец промежуточного вала смонтировано зубчатое колесо меньшего диаметра, но вращающееся с той же скоростью и моментом.

Малое колесо промежуточного вала передает вращение на зубчатое колесо тихоходного вала, имеющее больший диаметр, поэтому снижение скорости вращение и прирост момента повторяются. Таким образом, в таком редукторе выполнены два зацепления, производящие уменьшение скорости вращения и увеличение крутящего момента. Каждое зацепление имеет свое передаточное отношение равное отношению угловых скоростей или диаметров колес. Передаточное отношение редуктора это произведение передаточных отношений отдельных пар колес. Таким образом, получаем двухступенчатый редуктор, состоящий из двух пар зубчатых колес, передающих крутящий момент. На данном примере мы узнали, как устроен редуктор.

Устройство и работа планетарного редуктора

Червячный, цилиндрический и конические редуктора имеют, в общем, схожую конструкцию – зубчатые колеса соединены последовательно и в зацепление всегда находятся два колеса, причем каждый вал приводится в движение своим колесом. Это обеспечивает простоту конструкции, надежность, однако приводит к увеличению габаритов и массы.

В планетарном редукторе применен иной принцип устройства и работы. Простая планетарная передача состоит из шестерен-сателлитов 2, закрепленных на водиле 4, вращающихся вокруг центральной, солнечной шестерни 1, при этом опорой для шестерен-сателлитов служит неподвижная коронная шестерня 3. Вращение передается несколькими сателлитами, которые вращаются вокруг солнечной шестерни. Вследствие этого уменьшается нагрузка на центральное колесо. Передаточное отношение определяется отношением угловой скорости солнечной шестерни к угловой скорости водила. Планетарные передачи так же могут быть многоступенчатыми, где применяется несколько рядов сателлитов и солнечных шестерен, что увеличивает передаточное число до 1000 и более. Планетарные редуктора применяются в приводах требующих высоких оборотов, например приводы транспортных машин, коробках передач, сервоприводах и т.д.

Возможные неисправности и их устранение

Обслуживание редуктора

Редуктор поворота башни КМУ представляет собой гидромеханическое устройство, которое нуждается в смазке. С этой целью внутрь заливается трансмиссионное масло. Смазка помогает предотвращать накопление в гидросистеме кран-манипулятора продуктов истирания движущихся частей (металлической стружки). Плановая замена масла в редукторе должна производиться регулярно с периодом раз в два года, а также спустя первые полгода после введения машины в эксплуатацию. Для кранов разных производителей эти условия могут отличаться.

В манипуляторах фирмы UNIC уровень смазки в поворотном редукторе контролируется при помощи масляного щупа. В других системах возможно наличие специального смотрового окна, как например, в КМУ DonYang (на рисунке).

Общие рекомендации:

1. Перед заливкой масла удалите загрязнения с поверхностей оборудования.
2. Не допускайте попадания в трансмиссионное масло посторонних примесей.
3. Следите за тем, чтобы старое масло было полностью слито.

Таблица примерной периодичности обслуживания (актуальна для манипуляторов UNIC)

При обслуживании КМУ следует применять только сертифицированные технические жидкости, рекомендованные изготовителем крана. Запрещено смешивать разные сорта гидравлического и трансмиссионного масла во избежание выхода из строя всей системы.

Техническое обслуживание, наладка и мониторинг технической готовности КМУ должны осуществляться с соблюдением требований руководства по эксплуатации и сервисной программой, разработанными для конкретной машины её изготовителем.

Ремонт поворотного редуктора крана

Ремонт может потребоваться при сильном износе компонентов: подшипников, валов, шестерен. Частая проблема — это выход из строя подшипников. Неисправный редуктор обычно выдаёт себя нетипичным гулом или хрустом, но чаще поломка долгое время остаётся незамеченной. Иногда стрела манипулятора работает нормально, а через некоторое время появляется люфт ОПУ и раскачивание колонны. При обнаружении таких ситуаций необходимо произвести дефектовку поворотного редуктора.

Необходимость ремонтно-восстановительных работ возникает при:

• нарушении технологических зазоров между деталями;
• неисправности червячного вала редуктора;
• поломке зубчатых колёс и подшипников.

Другие распространённые причины поломок:

• течь уплотнителей (сальников);
• неисправность гидромотора;
• попадание в корпус воды;
• нарушение правил эксплуатации;
• изнашивание опорного подшипника, сопровождаемое люфтом шестерёнчатого вала.

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.