Как работает редуктор
Редуктор: определение, назначение, устройство, виды
Редуктор – механизм, изменяющий крутящий момент и мощность двигателя, присутствует практически в любой машине и станке. Он является частью трансмиссии автомобиля и регулирует с высокой точностью перемещение в точных приборах. Что такое редуктор с технической точки зрения? Это одно или несколько зубчатых зацеплений, взаимодействующих между собой и понижающих количество оборотов двигателя до приемлемой скорости вращения исполняющего узла. Вместо ведущей шестерни может быть червяк.
Устройство и принцип работы
Редуктор без дополнений газовый или гидравлический, подразумевает механическое устройство для изменения угловой скорости и крутящего момента. Он работает по принципу Золотого правила, когда передаваемая вращением мощность практически не изменяется, уменьшается на КПД.
Устройство
Простейшее устройство редуктора, это зацепление из шестерни и зубчатого колеса. Крутящий момент передается через непосредственный контакт зубьев – элементов детали. Они движутся с одинаковой линейной скоростью, но разной угловой. Количество вращений шестерни и колеса за единицу времени разное, зависит от диаметров деталей и количества зубьев.
Шестерни и колеса неподвижно закреплены на валах или изготовлены совместно с ними. В корпусе может быть от одной до нескольких пар зубчатых зацеплений. На сборочном чертеже редуктора хорошо видно его устройство и составные части:
- корпус;
- крышка корпуса;
- пары в зацеплении;
- валы;
- подшипники;
- уплотнительные кольца;
- крышки.
Корпус в самом низу имеет отверстие для слива масла и приспособление контроля уровня смазочных материалов, глазок или щуп. Разъем с крышкой совпадает с плоскостью расположения осей.
На кинематической схеме редуктора схематически указаны зубчатые соединения, расположений валов и направление вращения. Также показан тип зуба, прямой или наклонный. По кинематической схеме можно определить количество ступеней, передаточное число и другие характеристики, как работает данный редуктор.
Принцип действия
Принцип работы механического редуктора основан на передаче вращательного момента от одного вала другому посредством взаимодействия зубчатых деталей, неподвижно закрепленных на них. Линейная скорость зубьев одинаковая. Она не может быть разной, поскольку контакт жесткий.
Принципом действия редуктора является давление зуба на поверхность аналогичного со смежной детали и передача при этом усилия, двигающего ведомое колесо. В результате скорость вращения уменьшается. На выходном валу создается усилие, которое способно привести в движение исполняющий механизм.
Главная пара всегда первая, быстроходная шестерня или червяк, соединенный с двигателем и соответствующее ему колесо. По ее типу определяется и весь узел. Количество ступеней равно количеству зацеплений, имеющих передаточное число больше 1.
Кроме рабочих шестерен могут использоваться паразитки – шестерни, которые не изменяют крутящий момент, только направление вращения колеса и соответственно вала, на котором оно расположено.
Маркировка
В условном обозначении редуктора имеется ряд цифр и букв, указывающих на его параметры и тип. Первым стоит указание на количество ступеней и вид зубчатого зацепления:
- цилиндрическое – Ц;
- червячное – Ч;
- коническое – К;
- глобоидное – Г;
- волновые – В;
- планетарное – П.
Комбинированные модели обозначаются несколькими буквами, начиная с первой пары:
- цилиндрически-червячные – ЦЧ;
- червячно-цилиндрические – ЧЦ;
- конически-цилиндрические – КЦ.
Количество передач данного вида указывается цифрой перед буквой.
Горизонтальное расположение считается нормой и не имеет своего обозначения. Для вертикального узла после обозначения типа передач ставится буква В. Б – означает быстроходную модель. За ним ставится условное числовое обозначение варианта сборки.
Далее указывается расстояние между осями ведущего и выходного вала, передаточное число цифрами и форма выходного вала буквенным обозначением, например, Ц – цилиндрический хвостовик, К – конический.
В маркировке может присутствовать указание на климатическое исполнение, например, для тропиков, северных районов, по какому госту выполнено.
Например: 1Ц2У-250-31,5-22-М-У2. Двухступенчатый цилиндрический с горизонтальным расположением. Межцентровое расстояние валов тихоходной ступени 250 мм, передаточное число 31,5. Вариант сборки узла 22, хвостовик по типу муфты, климатическое исполнение соответствует ГОСТ 15150-69.
Скачать ГОСТ 15150-69
Электрический привод – мотор и передаточный узел в одном корпусе, имеет несколько отличающуюся маркировку. Вначале стоит буквенное обозначение марки сборного привода, указывается скорость вращения выходного колеса, поскольку она постоянна, соединена с одним электродвигателем.
Технические характеристики
Редуктора отличаются внешне по размерам и форме. Внутреннее строение разнообразное. Объединяет их всех перечень технических характеристик, по которым они подбираются на различные машины и станки. К основным параметрам редуктора относятся:
- передаточное число;
- передаточное отношение;
- значение крутящего момента редуктора;
- расположение;
- количество ступеней;
- крутящий момент.
Передаточное число берется общее, всех передач, и одновременно указывается таблица передаточных чисел, если узел имеет 2 и более ступени. По нему подбирают узел, который преобразует вращение электродвигателя или мотора с нужное количество оборотов.
При этом важно знать величину крутящего момента на выходном валу редуктора, чтобы определить, будет ли достаточной мощность, чтобы привести в движение агрегат.
Передаточное число
Основная характеристика зубчатого зацепления, по которой определяются все остальные параметры. Показывает, на сколько оборотов меньше делает колесо относительно шестерни. Формула передаточного отношения:
U = Z2/Z1;
где U – передаточное число;
Z1 число зубьев шестерни;
Z2 число зубьев зубчатого колеса.
Модуль зубьев шестерни и колеса одинаковый. Их количество напрямую зависит от диаметра. Поэтому можно использовать формулу:
U = D2/D1;
Где D2 и D1 диаметры колеса и шестерни соответственно.
Расчет общего передаточного момента определяется как произведение передаточных чисел всех пар:
Uр = U1 × U2 × … × Un;
Где Uр передаточное число;
U1, U2, Un передаточные числа зубчатых пар.
При расчете передаточного числа берется отношение количества зубьев колеса и заходов червяка.
В цепных передачах расчет передаточного числа делается аналогично, по количеству зубьев на звездочках и по диаметрам деталей.
При определении передаточного числа ременной пары количество зубьев заменяется диаметрами шкивов и все умножается на коэффициент скольжения. В отличие от зубчатой передачи, линейная скорость движения крайних точек на шкивах не равна друг другу. Зацепление не жесткое, ремень проскальзывает. КПД передачи ниже, чем у зубчатой и цепной передачи.
Передаточное отношение
При проектировании нового узла с заранее заданными характеристиками, за основу берется мощность будущего редуктора. Она определяется по величине крутящего момента:
где U12 – передаточное отношение;
W1 и W2 – угловые скорости;
n1 и n2 – частота вращения.
Знак «–» указывает на обратное направление вращения колеса и вала, на котором оно находится. При нечетном количестве передач ведомое колесо крутится в противоположном направлении по отношению к ведущему, навстречу ему. При четном количестве зацеплений конических колес вращение обоих валов происходит в одном направлении. Заставить его крутится в нужную сторону можно установкой промежуточной детали – паразитки. У нее количество зубьев как у шестерни. Паразитка изменяет только направление вращения. Все остальные характеристики остаются прежними.
Крутящий момент
Определение крутящего момента на валу необходимо, оно позволяет узнать мощность на выходе редуктора, величины связаны прямо пропорциональным соотношением.
Крутящий момент входного двигателя на входе, умножается на передаточное число. Для получения более точного фактического значения надо умножить на значение КПД. Коэффициент зависит от количества ступеней и типа зацепления. Для прямозубой конической пары он равен 98%.
Назначение механизма
Редуктором называют узел, который изменяет мощность. Это может быть давление газа и жидкости в газовых баллонах, трубопроводах и на распределительных подстанциях. Механические редукторы изменяют число оборотов и угловую скорость.
Для чего нужен в механизме и машине зубчатый передаточный механизм. Он снижает угловую скорость двигателя, увеличивая при этом в столько же раз крутящий момент – силу, с которой может воздействовать выходной вал на исполняющий механизм.
Скорость вращения электродвигателя может достигать 1500 об/мин. Для работы станка оборудования она не подходит. При этом, если к шкиву мотора напрямую прикрепить груз, он не сможет сдвинуть его с места.
Функции узла, уменьшить скорость вращения в десятки раз и настолько же увеличить крутящий момент – усилие, с которым машина будет совершать работу.
Виды редукторов
Редуктор, это механизм, передающий крутящий момент. Простейшими механическими узлами, передающими крутящий момент, считаются ременная и цепная передачи. Они передают вращение с одного детали на другую и при этом изменяют угловую скорость.
Наибольшая группа редукторов, которые широко используются во всех механизмах, от кофемолки до доменных печей, механические зубчатые редукторы. Они разделяются на группы по нескольким параметрам:
- типу зубчатого зацепления;
- количеству передач;
- способу монтажа;
- пространственное положение осей и зубчатых соединений.
Обычно ведущий вал редуктора быстроходный. Он жестко соединен с двигателем и вращается с такой же скоростью, до 1500 об/мин. При обратном отношении, когда ведущим является колесо и скорость вращения на выходе возрастает, а крутящий момент падает, узел называют понижающим.
По типу зубчатого зацепления и форме шестерни, они делятся:
- цилиндрические;
- конические;
- червячные;
- планетарные;
- комбинированные;
- волновые.
Комбинированные модели могут иметь различные типу зубчатых зацеплений.
Цилиндрические
Наибольшее количество выпускается цилиндрических редукторов. Рабочая поверхность колеса и шестерни имеет форму цилиндра. Модели отличаются высоким КПД, простотой исполнения и большим разнообразием деталей. Одноступенчатые узлы получили название передаточного редуктора. Он компактный, понижает скорость вращения и одновременно передает крутящий момент.
По форме зуба цилиндрические модели делятся:
- прямозубые;
- косозубые;
- шевронные.
По кинематической схеме они бывают прямолинейные и разветвленные.
Прямой зуб имеет закругленную поверхность, способствующую максимально возможной площади контакта. При зацеплении зубья контактируют по всей длине. Трение сводится к минимуму. КПД прямозубого зацепления наиболее высокое, 99%.
К достоинствам прямозубых передач относятся минимальная нагрузка на подшипники, малое трение, механизм не греется.
Недостаток в сильном шуме во время работы и малой мощности. Чтобы предать большое усилие, колеса надо делать широкими, крупногабаритными.
Косой зуб расположен под углом. Площадь контакта у него больше при одинаковой ширине обода колеса. Зубья заходят в зацепление постепенно. Работает косозубая пара тихо, плавно и способна выдержать большие нагрузки.
Площадь трения по эвольвенте больше, детали греются. КПД косозубого зацепления 98% и ниже. Изготовление деталей с косым зубом сложнее, особенно фрезеровка зубьев. Требуется большая точность при настройке режущего инструмента. Наклонное положение зуба создает дополнительные осевые нагрузки на подшипники и сокращает срок их работы.
Для компенсации отрицательных осевых усилий косозубых передач, созданы шевронные. Они представляют два колеса на одном валу с наклоном зубьев в противоположную сторону. Таким образом еще больше увеличивается мощность.
Работают шевронные зацепления тихо. Недостаток в сложной и длительной технологии нарезания зубьев.
Количество передач может быть любое. Расположение валов параллельное, горизонтальное и вертикальное в одной плоскости. При большом числе зубчатых зацеплений в одном корпусе, возможно двурядное расположение валов.
Цилиндрические модели широко применяются во всех областях. От бытовой техники, кофемолок, дрелей, до металлургической и горнорудной промышленности. На каждом станке стоит один или несколько редукторов. В особо тяжелых условиях используют шевронные передачи.
Конические
Шестерня и колесо имеют коническую поверхность. Валы расположены под углом. Зуб на шестерне прямой и радиальный. Часто конические передачи используются в комбинированных или понижающих узлах. Направление вращения возможно в любую сторону. В качестве ведущего может выступать колесо.
Сколько передач в коническом передаточном механизме, зависит от его назначения. Обычно одна. Наиболее известный пример косозубого зацепления – дифференциал заднего моста, понижающий крутящий момент узел. От одного колеса вращается синхронно в одном направлении 2 шестерни.
Червячный
Вместо ведущей шестерни в зубчатом зацеплении стоит червяк с нарезанной резьбой. Нитей бывает 1, 2, 4. Другого количества заходов не делают. Оси валов расположены перпендикулярно в разных плоскостях.
Червяк при вращении взаимодействует с несколькими зубьями колеса. От сильного трения под углом, возникает тормозящий момент. Он не позволяет колесу провернуться и сдвинуть червяк. Самоторможении используют в грузоподъемных механизмах. Подвешенный груз не сможет пойти вниз. Червячная передача может перемещать колесо и связанный с ним механизм с большой точностью. Это используют в приборах и станках для точной настройки положения инструмента.
Червячные редукторы создают с одной и двумя передачами. Часто делают комбинированные с коническими зацеплениями.
У червячного редуктора тихий и плавный ход, самое большое передаточное число одной пары до 80 единиц.
Недостаток в низком КПД и сильном нагреве во время работы. необходимо делать систему охлаждения.
Планетарный
Планетарные модели конструктивно отличаются от всех других. У них колесо неподвижно зафиксировано в корпусе. В зацеплении с ним 4 сателлита – зубчатые колеса, которые синхронно вращаются от центральной шестерни.
Водило, соединенное с выходным валом, вращается вокруг солнечной шестерни. Валы сателлитов закреплены в нем через подшипники.
Сложное исполнение планетарного редуктора компенсируется его высокой мощностью, компактными размерами и тихим ходом. Планетарные модели используются для работы в шахтах, металлургии, горнорудной промышленности.
Комбинированные
Редукторы, в которых установлены передачи разного типа, называются комбинированными. Наиболее часто соединяют в одном корпусе цилиндрические пары с червячными или коническими.
Мотор-редуктор – собранные в одном корпусе двигатель и передаточный узел. Привод обычно изготавливается с коническими или червячными парами. Количество передач одна и две.
В волновых моделях для вращения применяют колебания расположенной внутри колеса шестерни. Широкого распространения модель пока не получила.
Рекомендации по выбору
Как выбирать редуктор вместо сломавшегося, на имеющуюся технику и при создании механизмов самостоятельно. Основным является мощность на выходном валу. Она рассчитывается на основании оборотов двигателя по передаточному числу.
Следует обратить на расположение валов, оно в цилиндрических моделях может быть в одну сторону.
Крепление осуществляется с помощью фланца непосредственно к валу двигателя и с помощью отверстий в подошве устанавливается на платформу.
В маркировке указано межцентровое расстояние между валами. Этот размер имеет конструктивное значение при установке узла и соединения его с двигателем и валом рабочего механизма.
Следует посмотреть, какая пара в редукторе первая, ее передаточное число, зацепление. Выбор редуктора включает в себя и расположение валов в пространстве. Они могут располагаться под прямым углом и быть в разных плоскостях. Тип подшипников указывается в технической документации. Там же таблица сроков эксплуатации разных узлов.
При проектировании машины, подбор червячного редуктора выполняется по мощности и расположении зацепления. При нижнем зацеплении пара хорошо смазывается, не требует дополнительного охлаждения и способна работать длительно время. Следует обратить внимание на рабочий режим. Узел не всегда способен работать по несколько часов непрерывно. Червячное соединение быстро перегревается.
Распространенные неисправности
Поломки редуктора можно избежать при правильной его эксплуатации и регулярном уходе. Следует внимательно изучить паспорт. В нем указаны виды технического обслуживания и их периодичность. Надо регулярно менять масло, постоянно доливать его. Соблюдения режима работы позволит сохранить агрегат целым.
Основная неисправность редуктора связана с его перегревом. Это происходит при отсутствии смазки и использовании масел других марок. В противном случае агрегат перегревается, зубчатое зацепление может заклинить.
Подшипники имеют свой запас прочности. Их период эксплуатации указан в паспорте. Если вовремя не поменять на новые, узлы начинают рассыпаться. Шарики выпадут, и вал начнет вращаться с большим усилием, рывками.
Между корпусом и крышками: верхней и боковой, по плоскости разъема, при сборке закладывается герметик. Он не позволяет маслу вытекать наружу. Если его вовремя не менять, жидкость потечет со всех разъемов.
Перегрузки, резкое включение приводит к разрушению зуба. Когда передаточный механизм не соответствует двигателю, он долго не выдержит.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
Устройство редуктора - как он работает?
В состав редуктора заднего моста входит несколько узлов, основные из них – это дифференциал и главная передача. Главной передачей называется механизм, при помощи которого передаточное число трансмиссии транспортного средства повышается. Так что же такое редуктор, когда он был создан, какие неисправности могут постигать его и многое другое мы расскажем в этой статье.
История создания редуктора
Процесс промышленной революции был ознаменован переходом деревянных деталей к металлическим. Движители на ветряной и водяной тяге уже создавали такие усилия, которые деревянным деталям было выдержать сложно. Основным фактором промышленной революции явилось создание более совершенных механизмов, поиск новых энергетических ресурсов.
Появление паровой машины потребовало наличие очень больших мощностей. Следовательно появилась нужда в конструировании металлических редукторов. К середине девятнадцатого века ручные ткацкие станки уже стали отходить далеко на задний план и заменяться механическими с втрое большей производительностью. Энергия стала дешеветь, что привело к повышению быстродействия станков и укрепило их экономическое преимущество. Паровой двигатель обладал достаточной мощью, чтобы запускать несколько текстильных станков.
Станки размещали вокруг парового двигателя для повышения КПД. Паровой двигатель развязал руки производственным возможностям, что позволило строить предприятия как у воды, так и в тех местах, где были уголь, транспорт, рабочие руки и рынки сбыта. Новое время селекционировало оптимальные конструкции зубчатых передач. Большую популярность обрели именно те, которые выдавали наиболее высокий экономический эффект.
Середина 19 века ознаменовалась появлением первых серийных редукторов. Ну а появление через несколько лет двигателей внутреннего сгорания и электрического привода, ознаменовало создание редукторов с заданными параметрами. Зубчатые механизмы передавали вращательные движения от двигателей с высокими оборотами и преобразовывали их параметры. Даже первейшие образцы электродвигателей и внутреннего сгорания были наделены слишком большой скоростью и моментом, что, априори, не подходило к использованию в промышленности. Сегодня, конечно же сложно найти любое транспортное средство или технологическое оборудование, которое лишено зубчатого механизма. Редукторы применяются практически во всех автомобилях и технологическом оборудовании. Как Вы уже поняли, зубчатые передачи прошли много лет развития.
Конструкция и принцип действия редуктора
Несмотря на то, что многие модели заднеприводных автомобилей в составе конструкции заднего моста имеют редуктор, он выглядит вполне идентично, за редким исключением некоторых образцов. Здесь нам сразу же вспоминается определение редуктора, в котором сказано, что это устройство, изменяющее скорость вращения в момент передачи усилия между усилия между устройствами. В результате изменения скорости вращения вполне вероятно изменение его величины и направления. Именно по этому принципу реализуется работа редуктора, используемого в конструкции заднего моста практически каждого транспортного средства.
Передача крутящего момента с ведущего вала на ведомые валы, которые расположены к нему под прямым углом используются шестерни, которые являются зубчатыми колёсами. Из-за расположения валов под разными углами, зубцы шестерен сделаны в специфической форме – эти шестерни называют коническими. Конические шестерни применяются, понятным образом, для вращения, но именно конструкция зубчатых колёс этого типа позволяет минимизировать шум, издаваемый при их работе, а ведь это очень важно, если Вы передвигаетесь в компактной легковушке, например.
Для того, чтобы редуктор действительно понижал скорость вращения, нужно ведущее колесо было в разы меньше ведомых. Если конструкция выверена правильно, то при полном вращении ведущего вала вокруг своей оси, ведомый вал совершит не полный оборот. Таким образом происходит редукция скорости вращения, то есть её снижение. В некоторых типах автомобилей часто требуется существенное понижение скорости вращения вала, например, на внедорожниках, которые преодолевают разного рода грязевые преграды достаточно медленно, чтобы не сесть брюхом или не застрять.
Типы редукторов
Как Вы уже поняли, редуктор – это механизм, который позволяет снижать частоту вращения, в то же время увеличивая крутящий момент. Это особый агрегат, который состоит из одной или нескольких зацепленных передач, установленных в корпус. Он приспособлен для изменения скоростей вращения валов как на понижение, так и на повышение. Сегодня редукторы широко применяются не только в автомобилестроении, но и строительной индустрии, для поднятия грузов, обрабатывающей, угледобывающей и нефтяной промышленности.
Редукторы подразделяются на самые различные типы. Они, как правило, классифицируются по нескольким признакам. Важнейшим из них является тип используемой передачи. И по этому принципу их разделяют на несколько видов: конические, планетарные, цилиндрические, червячные, спироидные, волновые и комбинированные.
Цилиндрические редукторы, зачастую, в грузоподъёмных механизмах и других областях с часто повторяющейся кратковременной нагрузкой. Они очень долговечны и коэффициент полезного действия у них достаточно высок.
Конические редукторы более сложны в своём устройстве чем цилиндрические. Соотношение производительности и компактности у них очень выгодно выделяются на фоне других типов. Конические редукторы широко применяются в подъёмных кранах различной конструкции.
Червячные редукторы приспособлены для передачи вращения между скрещивающимися под прямым углом валами, посредством червяка и червячного колеса, что с ним сопряжено. Червяк – это своеобразный винт с резьбой трапецеидальной формы и близкой к таковой. Червячное колесо ещё называют зубчатым. Его зубья имеют дугообразную форму. Редукторы червячного типа широко применимы в металлорежущих станках, троллейбусах и подъёмниках. Основным достоинством таких редукторов является бесшумность и плавность работы. Большим недостатком является повышенное тепловыделение, что приводит к низким показателям КПД и ускоренному износу.
Планетарные редукторы по сравнению с другими прекрасно выдерживают нагрузки, при этом обладая малой удельной ёмкостью материалов. Они очень надёжны и при этом имеют компактные размеры. Также они могут трансформироваться производителями в зависимости от используемого типа передачи. Волновые редукторы ранее применялись лишь в ракетостроении и оборонной промышленности. Волновые редукторы очень надёжны и обладают большой перегрузочной способностью, а также у них длительный эксплуатационный режим, они очень компактны, плавны и бесшумны в своей работе.
Спироидные редукторы – это бюджетные агрегаты для реализации привода небольшой мощности за сравнительно малые деньги. Комбинированные редукторы, исходя из своего названия используют разные по типу передачу в одном корпусе. Например, червячно-конические и конически-цилиндрические редукторы. Выбирая тот или иной тип редукторов, Вы должны базироваться данными нагрузки – усилием, массой, моментом инерции, временем работы и количеством включений за заданное время.
Неисправности редуктора
Чаще всего поломки редуктора, как составного элемента автомобильной трансмиссии зачастую связаны полной выработкой ресурса деталей, которые требуют последующей замены. Основными причинами способствующими последующим неисправностям редуктора заднего моста являются:
- изношенные сальники хвостовика;
- изношенные подшипники хвостовика и дифференциала;
- вышедшие из строя элементы дифференциала;
- изношенные или сломанные детали главной пары.
Признаки сломанного редуктора заднего моста не заметить попросту невозможно. Это и течь масла из самого редуктора, и характерный завывающий звук, который исходит из этого узла при движении. Всё это сразу же выдаёт причину поломки. И если протечку трансмиссионного масла устранить достаточно просто, поставив новый сальник хвостовика, то шум, который издаёт поломанная трансмиссия, убрать не так то и просто.
В первую очередь следует проверить не исчезает ли шум при движении машины накатом. Если он пропадает, то причина шума, естественно в главной паре редуктора. Если же шум и гул никуда не пропали, тогда, скорее всего, причина это заключается в сломанных подшипниках хвостовика или дифференциала. Почему так просто получается диагностировать такие серьёзные неисправности? Отвечаем. Во время движения автомобиля накатом, элементы главной пары не соприкасаются с усилием, следовательно они не в состоянии каким бы то ни было образом повлиять на появление странного шума в автомобиле.
Отметим то, что зачастую главная пара подвержена повышенному износу по причине низкого уровня масла. Когда детали редуктора недостаточно смазаны, это естественно подвергает их очень большим фрикционным и тепловым перегрузкам. А уровень масла, в свою очередь, резко снижается из-за неисправностей в сальнике, который становится непригодным для эксплуатации при плохо затянутой гайке хвостовика. Следующей причиной, приводящей к замене редуктора заднего моста, является повышенная нагрузка трансмиссии, которая возникает при длительном использовании машины с сильным перегрузом. Также не исключайте дефект деталей с конвейера, которые установлены на задний редуктор, стоимость которого непомерно завышена.
Как устроен редуктор заднего моста?
Рассматривать устройство редуктора заднего моста автомобиля следует вместе с другими элементами, что функционально связаны с ним. Это:
- главная передача (ГП);
- межколесный дифференциал.
Мощность от двигателя внутреннего сгорания, точнее от коробки передач через ведущую шестерню поступает на ведомую. Эти две шестерни и называются главной передачей. ГП изменяет величину и направление передачи момента. Ведомая шестерня взаимосвязана с полуосями, которые передают мощность от двигателя к колёсам. Межколёсный дифференциал распределяет её между различными полуосями, давая им вращаться с разной скоростью в момент изменения направления движения. Такой принцип построения механизма реализован на большинстве заднеприводных автомобилей. Данное устройство очень надёжно и прекрасно работает даже в самых сложных условиях дороги.
Регулировка редуктора заднего моста
Производить регулировку заднего моста необходимо лишь в тех случаях, когда он действительно начал Вас беспокоить странным гулом, который уже слышно на скоростях от 30 км/ч. Основной причиной появления характерного шума в редукторе заднего моста является постоянное подвергание автомобиля большим перегрузкам или слишком частая езда с прицепом или простые механические повреждения. Поэтому не медлите с визуальной диагностикой механизма.
Сальники и фланцы, подшипники, сателлиты (звездообразный элемент в дифференциале) и их оси – всё это нужно будет снять и осмотреть, а в случае износа – незамедлительно поменять. Как должны выглядеть все эти детали в нормальном рабочем состоянии, Вы узнаете из мануала к Вашему транспортному средству. Замена редуктора в отечественном автомобиле будет не дорогостоящей. А если же у Вас иномарка, тогда лучше изучите все прейскуранты и наведите справки в магазинах автомобильных запчастей.
Теперь, когда все детали исправны (это было выявлено при визуальной диагностике), то можно собирать редуктор. Первым делом идёт ведущая шестерня, далее регулировочная шайба, фланец и распорная втулка с подшипниками. Далее затягиваем гайку с необходимым усилием. Для этого берём специальный ключ с встроенным динамометром, в отсутствие такового придётся постоянно пользоваться мерным рычагом. Каждый миллиметр хода рычага нужно будет сопровождать измерением давления безменом. А это очень хлопотно и долго, причём требует определённой точности и осторожности. Гайка должна затягиваться на 1 Ньютон, в это время фланец не должен двигаться. Его нужно закрепить специальным ключом с распорками, которые по размеру точно подходят под пазы фланца. Затем монтируем ведомую шестерню на её место в корпус дифференциала и затягиваем болты.
Теперь приступаем к непосредственной регулировке люфта. После установки всех деталей на своё место, затягиваем все гайки по минимуму и поворачиваем ведомую шестерню. Далее проверяем её на наличие небольшого люфта, покачивая шестерню из стороны в сторону. Запомните, люфт должен быть, но не значительный! Это, можно сказать, запасное место для нагрева редуктора. Чтобы ничего не лопнуло при движении.
На заключительном этапе проверяем расстояние между болтами, удерживающими гайки, которые мы недавно закрутили. Гайки необходимо затянуть на одинаковое расстояние, для этого следует воспользоваться штангенциркулем. После снова проверяем шестерню на наличие люфта. Важно, чтобы он таким и оставался дальше. Всё, регулировка редуктора окончена.
Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.
Что такое редуктор и как он работает
загрузка...
В любом механизме каждая деталь имеет свою значимость, благодаря чему он и работает. Редуктор — главный элемент, который преобразует крутящий момент, что позволяет передавать мощность механической передачи на двигатель. Что такое редуктор более подробно будет рассказано в статье ниже.
Редуктор представляет собой комплект из шестеренок, которые находятся в картере, что позволяет защитить все детали от каких-либо повреждений в том числе и загрязнения, а также обеспечивает необходимую смазку. Этот механизм предназначен для регулирования скорости вращения валов производящие крутящий момент.
В большинстве случаев к поломке редуктора приводит отсутствие смазочного материала, поэтому все его основные элементы подвергаются износу или коррозии. Область применения редукторов довольно обширная и очень часто они используются в строительной и землеройной технике где производятся большие нагрузки на технику.
А также его использование предусмотрено в пищевой промышленности и, конечно же, в автомобилестроении. Но ещё он используется в газовой сфере для регулирования давления газа и даже в создании детских игрушек.
Оглавление:
- Виды
- Устройство
- Как работает
Виды
Червячный редуктор
Разновидность редукторов напрямую зависит от предназначения передачи, поэтому различают такие, как:
- Цилиндрические. Это самый распространённый вид редукторов из-за своей простоты передаваемого крутящего момента и в то же время обладает максимальным КПД. Этот редуктор представляет собой зубчатые передачи и может состоять из нескольких ступеней. Количество таких ступеней зависит от нужного передаточного отношения и соответственно, чем оно выше, тем больше таких ступеней необходимо.
- Червячный. Такой вид редуктора представляет собой винт с резьбой, на котором находится зубчатое колесо из специальным профилем зубьев. В процессе вращения этого винта (червяка) его витки в момент перемещения производят вращение червякового колеса в том же направлении. Поэтому червячный редуктор имеет ограничение в размерах и при этом имеют довольно низкую шумность и плавность хода.
- Коническо — цилиндрический. Как и все редукторы он предназначен на регулирование передаточного движения между валами. Этот вид редуктора в основном используют для работы конвейерных линий, но для его работы необходимо чтобы были в работе все элементы основного механизма.
- Волновой. Основной принцип работы волнового редуктора заключается в том, что он обеспечивает многопарное зацепление зубьев в отличие от других, но недостатком его является ограничение частоты вращения ведомого вала при наличии зубчатых колес с большим диаметром.
Устройство
Редуктор состоит из основного корпуса, в котором находятся все составляющие элементы передачи — это зубчатые колеса, валы и подшипники, а также в некоторых предусматривается специальный корпус, где находится смазочный материал для смазывания зацеплений и подшипников.
Важно знать: масло лучше использовать трансмиссионное, синтетическое. А также для нормальной работы редуктора производить замену масла 1 раз в месяц.
В каждом картере находится специальное отверстие для того, чтобы можно было доливать или сливать масло.
Как работает
Основной принцип работы редуктора заключается в том, что благодаря связи между двумя колёсами происходит вращение от одного к другому. Каждое из этих колёс совершает разное количество вращений.
Колесо что поменьше делает во столько раз больше крутящих моментов насколько оно меньше чем большое колесо. Если же предусмотрено, что меньшее колесо является ведомым, то в таком случаи крутящий момент существенно увеличивается, но это приводит к снижению скорости. Для обеспечения надежности связи между этими колёсами имеют зубья, которые и приводят в действие этот механизм.
Обратите внимание: перед тем как выбирать редуктор необходимо обратить внимания на страну изготовителя, страну производителя его комплектующих деталей, сталь, а также на фирму которая производила сборку.
Неправильный выбор или износ редуктора может привести к снижению конкурентоспособности, нанести значительный ущерб производителю, что соответственно повлечет за собой экономические потери, связанные с ремонтными работами и простоями.
Как устроен и работает редуктор, смотрите в следующем видео:
За что отвечает редуктор в автомобиле
Многие автомобилисты знают, что в конструкции трансмиссии их машины есть редуктор. Но о том, что это за механизм, как он устроен, какие функции выполняет в зависимости от размещения, какие для него характерны неисправности и как их исправлять, осведомлены немногие. Сегодня мы расскажем обо всех особенностях автомобильного редуктора.
Редуктор автомобиляНазначение и устройство редуктора
Свое название этот узел трансмиссии автомобиля получил от английского глагола to reduce (уменьшать). Назначение редуктора – принимать на себя крутящий момент от коленвала двигатели и, уменьшив его, передавать далее узлам трансмиссии (межосевому дифференциалу, который распределяет момент на ведущие колеса в определенной пропорции). В зависимости от того, где он установлен, различают редуктор переднего и заднего мостов. В переднеприводных автомобилях применяется редуктор переднего моста, который интегрирован в коробку передач, а в заднеприводных машинах этот узел установлен на задней оси. В полноприводных автомобилях применяют два редуктора – передний расположен в КПП, а задний – на оси, оба редуктора соединены между собой при помощи карданного вала.
Механизм редуктора выглядит следующим образом:
- Корпус с уплотнителями (сальниками) и креплениями. Изготовлен из высокопрочной стали или легких сплавов, обеспечивает защиту главной передачи и межколесного дифференциала от внешних воздействий. Крепления служат для привязки корпуса редуктора к основаниям, а сальники предотвращают утечку трансмиссионной жидкости, которая смазывает шестерни редуктора и дифференциала.
- Главная передача. а) ведущая шестерня. Предназначена для приема крутящего момента от вторичного вала коробки передач и последующей передачи его на ведомую шестерню. б) ведомая шестерня. Принимает крутящий момент от ведущей шестерни и передает его далее, к механизму межколесного дифференциала. Ведомая шестерня больше по размеру, чем ведущая, имеет большее количество зубцов – это сделано для того, чтобы уменьшать высокий крутящий момент, поступающий от ведущей шестерни.
- Межколесный дифференциал. а) корпус с сальниками. Оберегает шестерни дифференциала от повреждений. б)сателлитные шестерни. Обычно их три, две расположены параллельно друг другу, а одна – перпендикулярно, она соединяется с ведомой шестерней главной передачи. Функция сателлитов – передача момента с ведомой шестерни на шестерни полуосей. в) шестерни полуосей колес. Принимают уменьшенный крутящий момент от сателлитов и передают его на валы колесных полуосей. г) подшипники. Установлены между шестернями полуосей и приводным валом. Обеспечивают вращение валов полуосей колес.
Если главная передача отвечает за получение крутящего момента, уменьшение или увеличение его, то межколесный дифференциал, помимо распределения полученного от редукторной передачи крутящего момента между колесами, регулирует скорости вращения колес при поворотах автомобиля. Когда автомобиль поворачивает, то внешнее колесо получает больше крутящего момента, а внутреннее – меньше. Без дифференциала такая операция была бы невозможна.
В зависимости от того, каким образом соединены зубцы ведущей и ведомой шестерен, выделяют четыре типа редукторных передач:
- Коническая, представляет собой две расположенные под углом 90 градусов конические шестерни. Применяется на автомобилях с задним и полным приводом.
- Цилиндрическая, представляет собой две сцепленные параллельно цилиндрические шестерни. Этот тип главной передачи применяется на автомобилях с передним приводом.
- Гипоидная, представляет собой шестерни, расположенные под углом 45 градусов по отношению друг к другу. Применяется на автомобилях с задним и полным приводом.
- Червячная, представляет собой сцепленный перпендикулярно винт (червяк) и червячную ведомую шестерню. Применяется в рулевом механизме, в трансмиссии автомобилей не применяется.
Главная характеристика редуктора – передаточное число, отражающее отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого вала. Редукторы с высоким передаточным числом устанавливаются на трансмиссии автомобилей, обладающих большой снаряженной массой. Такие машины передвигаются с небольшой скоростью, но обладают большей грузоподъемностью. Редукторы с низким передаточным числом устанавливают на трансмиссии машин с небольшой снаряженной массой, что обеспечивает их высокую скорость движения. Передаточное число редуктора определяется по количеству зацеплений ведущей шестерни с ведомой. Например, если передаточное число равно 5.1, то за один оборот ведущей шестерни ведомая войдет с ней в зацепление и выйдет из него 5 целых и 1 десятую раза.
Чем отличается редуктор от дифференциала
Этот вопрос часто задают начинающие автомобилисты. Редуктор, как мы сказали выше, это узел, который повышает или понижает крутящий момент, приходящий на него от коленвала двигателя. А дифференциал – узел, который делит приходящий от редуктора крутящий момент между осями (межосевой дифференциал) или полуосями (межколесный дифференциал) в определенной пропорции, а также отвечает за подачу большего или меньшего крутящего момента на внешнее колесо при повороте автомобиля.
Поломки и ремонт редуктора
Наиболее часто в автомобильных редукторах выходят из строя шестерни, сальники и подшипники. Причина – износ этих деталей вследствие эксплуатации с повышенными нагрузками, длительного масляного голодания по причине недостатка трансмиссионной жидкости. Диагностируются эти поломки по наличию гула или щелчков в местах соединений шестерен и подшипников. Износ сальников можно определить по каплям трансмиссионной жидкости, которая просачивается через появившиеся трещины в уплотнителях. Рекомендуется при каждом ТО проверять работу этих элементов редуктора и при необходимости – заменять износившиеся детали на новые.
Вытекает масло из редуктораРеже происходит поломка самого корпуса автомобильного редуктора или обрыв креплений, при помощи которых он присоединяется к основанию. Эта поломка может произойти при наезде автомобиля на какое-нибудь препятствие. В образовавшуюся при поломке щель может попасть пыль и грязь, которая повлияет на состояние трансмиссионной жидкости. Та, в свою очередь, не сможет выполнять свои функции, что приведет к перегреву шестерен, поломке или износу их зубьев. Повреждение корпуса редуктора чревато еще и появлением громкого гула, который производят работающие элементы, что скажется на акустическом комфорте при езде. Диагностировать неисправность корпуса редуктора можно по появлению под ним следов трансмиссионного масла. В этом случае можно заварить корпус редуктора или заменить его на новый.
Поломка редуктораВ любом случае, чтобы не допустить выхода из строя редуктора, нужно следить за уровнем залитой в него трансмиссионной жидкости, менять ее через каждые 100 тысяч километров пробега или при вынужденной замене сальников. Рекомендуется также периодически диагностировать работу трансмиссии и при появлении малейших признаков поломки элементов редуктора своевременно проводить их замену и текущий ремонт.
Редуктор в автомобиле, что это, зачем и для чего?
Автор статьи: AutoKontact.ru
Что представляет собой редуктор в автомобиле? Ответ на этот вопрос дать могут не все, даже заядлые автомобилисты. В большинстве случаев покупая автомобиль, пользователи не уделяют внимание каким-то ключевым аспектам. Они лишь придерживают принципа: заправить, обслужить, ездить, отдавать в сервис на ремонт. Итак, давайте разберемся, в чем назначение и что такое редуктор в автомобиле!
Дифференциал и редуктор в автомобиле Редуктором называется один из узлов трансмиссии, который используется для снижения крутящего момента, получаемого с коленвала. Далее редуктор передает крутящий момент другим узлам трансмиссии, то есть межосевой дифференциал.
Такой вопрос часто задается автомобилистами, поэтому следует провести четкую грань между этими двумя узлами. Дифференциал используется для распределения приходящего крутящего момента между осями, а редуктор – для повышения/понижения крутящего момента.
Редуктор и дифференциал схема Существуют следующие виды редукторов:
- Передний редуктор – в переднм мосту.
- Задний редуктор – в заднем мосту.
Передний редуктор используется в переднеприводных автомобилях, задний – заднеприводных. При этом передний редуктор в автомобиле интегрируется в КПП, а второй – заднюю ось. Исключением являются полноприводные транспортные средства, располагающие одновременно двумя редукторами. В последнем случае узлы трансмиссии сообщаются между собой карданом.
фото редуктор Червячная передача Для ознакомления следует рассмотреть основные составляющие данного узла трансмиссии. Редуктор автомобильный включает в себя: - Корпус – изготовляется из стали высокой прочности и ряда легких сплавов. Он используется для защиты межосевого дифференциала от избыточных внешних воздействий.
- Крепления – они обеспечивают прочную связь корпуса к основанию, уплотнителями выступают сальники. Последние, не допускают утечек трансмиссионной жидкости, обеспечивающей функционирование дифференциала и шестерней.
фото редуктор Гипоидная передача - 1) Ведущая шестерня – сообщается с вторичным валом КПП, передавая крутящий момент ведомой шестерне.
- 2) Ведомая шестерня – после принятия крутящего момента передает его межосевому дифференциалу.
Следует отметить, что ведомая шестерня обладает большими габаритами и большим числом зубцов, поскольку она призвана для приема чрезмерно высокого крутящего момента от ведущей.
фото редуктор Коническая передача Например, автомобиль повернул – внешнее колесо получило больший крутящий момент, внутреннее – меньший. При этом ведущая ось работает вся – оба колеса на оси работают вместе, с чем долго не могли справиться автопроизводителя порядка 80-ти лет назад. Вот для чего принято использовать дифференциал в автомобилях: - 1) Корпус и сальники – применяется с целью обеспечения устойчивости шестерней к повреждениям.
- 2) Шестерни – сателлиты – чаще всего в структуре их три и две из них располагаются они параллельно по отношению друг к другу, а третья – перпендикулярно. Перпендикулярную шестерню сообщается с ведомой. Сателлиты необходимы для передачи крутящего момента с ведомой шестерни на шестерни полуосей.
- 3) Шестерни полуосей (колесные) – передача крутящего момента на валы колесных осей.
- 4) Подшипники – отвечают за вращение валов колес и уменьшение трения между составными элементами.
фото редуктор Цилиндрическая косозубая передача. Данная группа составляющих различается по принципу соединения зубцов ведущей и ведомой шестерен. Благодаря использованию различных вариаций, выделяют четыре группы редукторных передач в автомобилях:
- Коническая – конические шестерни в числе двух штук располагаются перпендикулярно друг другу. Эта схема используется в задне- и полноприводных автомобилях.
- Цилиндрическая – две цилиндрические шестерни сообщаются между собой параллельно. Эта схема используется в переднеприводных автомобилях.
- Гипоидная – шестерни располагаются по отношению друг к другу под углом 45 градусов. Эта схема используется в задне и полноприводных автомобилях.
- Червяная – сообщающиеся один винт с червячной ведомой шестерней.
Чем выделяется редуктор в машине?
Каждый редуктор автомобиля обладает присущими характеристиками, основной из которых является – передаточное число, которое отражает отношение между угловой скоростью ведущего/ведомого валов. Высокий показатель передаточного числа характерен для грузовых автомобилей, низкий показатель – для легковых.
Следует отметить, что в легковых автомобилях вес редуктора заметно ниже, благодаря чему они развивают большие скорости. Индекс передаточных чисел определяется числом зацепок ведомой шестерни с ведущей за один оборот. Например, если индекс составляет 4.8, значит за единственный полный оборот ведущей шестерни, ведомая производит сцепку 4 целых и 0,8 раза.
С какими трудностями можно столкнуться?
Чаще всего, слабым местом автомобильного редуктора являются рабочие комплектующие, то есть те, которые подвержены значительному износу. Основной причиной являются повышенные нагрузки и длительное масляное голодание. Последний фактор связан с дефицитом или полным отсутствием трансмиссионной жидкости.
О поломке редуктора в автомобиле свидетельствует неприятный звук, гул, вибрация и щелчки в узлах, в которых сообщаются шестерни и подшипники. Если из строя вышли сальники, наблюдается течь трансмиссионной жидкости, регулярно просачивающиеся через образовавшиеся трещины.
редуктор в автомобиле поломка Повреждение корпуса с обрывом креплений – нечастое, но весьма опасное явление. Оно происходит вследствие наезда транспортного средства на какое-то высокое или острое препятствие. В 70% случаев после подобного происшествия в месте крепления корпуса образуется трещина или группа трещин. Сразу они не вызовут никаких проблем, но в дальнейшем в них попадает грязь, пыль, вредящая структуре трансмиссионной жидкости.
Впоследствии сырье не может выполнять ранее возложенные на себя функции охлаждения и смазки шестерен. Это приводит к их перегреву, износу и даже поломке зубьев. Если корпус автомобильного редуктора подвергался повреждениям, об этом может свидетельствовать громкий гул от работающих элементов. Это заметно влияет на акустику и комфорт при езде. В местах повреждения корпуса или его креплений образуется течь масла.
Как решить проблему поломки автомобильного редуктора
Поскольку мы разобрались, для чего необходим редуктор в автомобиле и изучили основные поломки, следует изучить способы решения возникших проблем. Чтобы редуктор не вышел неожиданно из строя, необходимо соблюдать технологический регламент обслуживания транспортного средства и не забывать о замене трансмиссионной жидкости через каждые 100 000 км пробега.
Вторым вариантом, когда потребуется провести срочную замену трансмиссионной жидкости, является вынужденная замена сальников. Такой вариант также приветствуется автомобильными пользователями.
Вытекает масло из редуктора фото Если вы обнаружили в работе трансмиссии автомобиля какие-то неполадки, указывающие на сбой в работе редуктора в автомобиле, незамедлительно обратитесь в автомобильный сервис для полноценной диагностики. Это позволит избежать непредвиденных трат и заметно сократить стоимость ремонта и обслуживания.
Справочная информация по выбору редуктора
Классификация, основные параметры редукторов Цилиндрические редукторы Червячные редукторы Планетарные редукторы Конические редукторы Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней Конструкция и назначение редуктора Особенности редукторов по виду механических передач Количество ступеней редуктора Входные и выходные валы редукторов Срок службы редуктора Устройство редуктора Монтажное исполнение Как подобрать редуктор? Простые правила и примеры расчета Передаточное отношение и как его определить?
Редукторы (латинского слова reductor) получили широкое распространение во всех отраслях промышленного и аграрного хозяйства, поэтому их производство с каждым годом увеличивается, появляются новые модификации, совершенствуются уже существующие модели.
Редуктор служит для снижения частоты вращения тихоходного вала и увеличения усилия на выходном валу. Редуктор может иметь одну или несколько ступеней, цель которых увеличение передаточного отношения. По типу механической передачи редукторы могут быть червячными, коническими, планетарными или цилиндрическими. Конструктивно редуктор выполнен как отдельное изделие, работающее в паре с электродвигателем и установленное с ним на одной раме.
Промышленностью сегодня выпускаются редукторы общего и специального назначения. Редукторы общего назначения могут применяться во многих случаях и отвечают общим требованиям. Специальные же редукторы имеют нестандартные характеристики подходящие под определенные требования.
Классификация, основные параметры редукторов
В зависимости от типа зубчатой передачи редукторы бывают цилиндрические, конические, волновые, планетарные, глобоидные и червячные. Широко применяются комбинированные редукторы, состоящие из нескольких совмещенных в одном корпусе типов передач (цилиндро-конические, цилиндро-червячные и т.д.).
Конструктивно редукторы могут передавать вращение между перекрещивающимися, пересекающимися и параллельными валами. Так, например цилиндрические редукторы позволяют передать вращение между параллельными валами, конические - между пересекающимися, а червячные - между пересекающимися валами.
Общее передаточное число может достигать до нескольких десятков тысяч, и зависит от количества ступеней в редукторе. Широкое применение нашли редукторы, состоящие из одной, двух или трех ступеней, при чем они могут, как описывалось выше, совмещать разные типы зубчатых передач.
Ниже представлены наиболее популярные виды редукторов, серийно выпускаемые промышленностью.
Цилиндрические редукторы
Цилиндрические редукторы являются самыми популярными в машиностроении. Они позволяют передавать достаточно большие мощности, при этом КПД достигает 95%. Вращение передается между параллельными или соосными валами. Передаваемая мощность зависит от типоразмера редуктора. В цилиндрических редукторах применяются передачи, состоящие из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колес. Количество цилиндрических передач напрямую влияет на передаточное отношение. Например, одноступенчатый редуктор может иметь передаточное число 1,5 до 10, две ступени - от 10 до 60, а три ступени - от 60 до 400.
Кинематические схемы наиболее распространенных видов цилиндрических редукторов представлены на рисунке ниже:
А) - Простой одноступенчатый цилиндрический редуктор Б) – Двухступенчатый редуктор цилиндрический с несимметричным расположением зубчатых колес В) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор, входной вал быстроходной передачи изготовлен с двумя шестернями Г) – Соосный цилиндрический редуктор Д) - Соосный цилиндрический редуктор с симметричным расположением опор относительно тихоходной передачи Е) - Соосный цилиндрический редуктор с шевронной быстроходной передачей Ж) - Соосный цилиндрический редуктор с раздвоенной передачей З) - Соосный цилиндрический редуктор с посаженными на быстроходный вал двумя косозубыми шестернями с противоположенным наклоном зубьев
И) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной и тихоходной передачей
Червячные редукторы
Червячные редукторы получили большую популярность в виду своей простоты и достаточно низкой стоимости. Из всех видов червячных редукторов наиболее распространены редукторы с цилиндрическими или глобоидными червяками. Как и многие другие типы редукторов червячные могут состоять из одной или нескольких ступеней. На одноступенчатом редукторе передаточное отношение может быть в пределах 5-100, а на двух ступенях может достигать 10000. Основными достоинствами редукторов червячного типа являются компактные размеры, плавность хода и самоторможение. Из недостатков можно отметить не очень высокий КПД и ограниченная нагружаемая способность. Основными элементами являются зубчатое колесо и цилиндрический червяк. Цилиндрический червяк представляет собой винт с нанесенной на его поверхности резьбой определенного профиля. Число заходов зависит от передаточного отношения, и может составлять от 1 до 4. Вторым основным элементом редуктора является червячное колесо. Оно представляет собой зубчатое колесо из сплава бронзы, количество зубьев также зависит от передаточного отношения и может составлять 26-100.
В ниже приведенной таблице представлена зависимость передаточного отношения от количества зубов колеса и заходов винта.
Передаточное отношение | Число заходов червяка | Число зубов колеса |
7-8 | 4 | 28-32 |
9-13 | 3-4 | 27-52 |
14-24 | 2-3 | 28-72 |
15-27 | 2-3 | 50-81 |
28-40 | 1-2 | 28-80 |
40 | 1 | 40 |
Кинематические схемы одноступенчатых червячных редукторов представлены ниже:
А) Редуктор с нижним расположением червяка Б) Редуктор с верхним расположением червяка В) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена горизонтально)
Г) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена вертикально)
Редукторы червячные двухступенчатые позволяют получить моменты в диапазоне 100 – 2800Нм. Конструкция представляет собой жесткую скрутку двух редукторов. Между собой редукторы соединены с помощью фланца. Цилиндрический вал первой ступени установлен в полый вал второй ступени. Вариант расположения червячных пар представлен на рисунке ниже:
Расположение входного и выходного вала зависит от варианта сборки. Существуют следующие сборки: 11, 12, 13, 16, 21, 22, 23, 26.
Планетарные редукторы
Планетарные редукторы нашли широкое применение в тяжелом машиностроении, так как обладают рядом преимуществ перед редукторами другого типа. На редукторах планетарного типа можно получить достаточно большие передаточные числа, при этом габариты редуктора будут намного меньше чем у червячного или цилиндрического редуктора. Конструкция редуктора представляет собой планетарный механизм. Основными элементами редуктора являются сателлиты, солнечная шестерня, кольцевая шестерня и водило.
Внешний вид устройства планетарного редуктора представлен ниже:
А) сателлиты Б) солнечная шестерня В) водило Г) кольцевая шестерня
Кольцевая шестерня планетарного редуктора находится в неподвижном состоянии, Вращение от входного вала передается на солнечную шестерню находящеюся в зацеплении со всеми сателлитами. Сателлиты вращаются внутри неподвижной кольцевой шестерни передавая энергию вращения на водило, а далее на выходной вал редуктора. Планетарный механизм может быть одно-, двух- и трехступенчатым, передаточное отношение зависит от количества зубьев на каждой шестерне.
Свое название планетарный редуктор получил благодаря тому, что зубчатые колеса вращаются подобно планетам солнечной системы. Планетарные редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Передаточное отношение может быть в пределах 6 – 450. Редукторы планетарного типа обладают высоким КПД, и позволяют передавать большие мощности без потерь на нагрев. Для удобства монтажа планетарные редукторы выпускаются на лапах или на опорном фланце, а также возможен комбинированный вариант.
В настоящий момент на Российском рынке приводной техники пользуются популярностью редукторы серии 3МП и МПО.
Конические и цилиндро-конические редукторы
Конические и цилиндро-конические редукторы передают момент между пересекающимися или скрещивающимися валами. В редукторах применяются шестерни в виде конуса с прямыми или косыми зубами. Конические редукторы имеют большую плавность зацепления, что позволяет им выдерживать большие нагрузки. Редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Большое распространение получили цилиндро-конические редукторы, где общее передаточное отношение может достигать 315. Быстроходный и тихоходный валы редуктора могут располагаться горизонтально и вертикально. По типу кинематической схемы конические и цилиндро-конические редукторы могут быть развернутые или соосные.
На рисунке ниже представлены кинематические схемы конических редукторов:
А) Реверсивный конический редуктор. Смена направления вращения достигается установкой зубчатого колеса с противоположенной стороны конической шестерни.
Б) Реверсивный конический редуктор. Конические шестерни вращаются в разных направлениях. Подключение тихоходного вала к одной из конических шестеренок происходит за счет кулачковой муфты.
В) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.
Г) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Входной и выходные валы перекрещиваются и лежат в разных плоскостях.
Д) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.
Е) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Промежуточная и тихоходная цилиндрическая передача собраны по соосной схеме.
Конические редукторы широко используются в изделиях, где требуются передать высокий момент под прямым углом. В отличие от червячных редукторов, конические редукторы не имеют быстро изнашиваемого бронзового колеса, что позволяет работать им в тяжелых условиях длительное время. Также важным отличием является обратимость, возможность передавать вращение от тихоходного вала к быстроходному валу. Обратимость позволяет разгрузить редукторный механизм в отличие от червячного редуктора, что позволяет использовать конический редуктор в установках с высокой инерцией.
Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней:
Тип редуктора | Количество ступеней | Тип механической передачи | Расположение тихоходного и быстроходного валов |
Цилиндрический | Одна ступень | Одна или несколько цилиндрических передач | Параллельное |
Две ступени; три ступени | Параллельное или соосное | ||
Четыре ступени | Параллельное | ||
Конический | Одна ступень | Одна коническая передача | Пересекающееся |
Коническо-цилиндрический | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Одна коническая передача и одна или несколько цилиндрических передач | Пересекающееся или скрещивающееся |
Червячный | Одна ступень; две ступени | Одна или две червячные передачи | Скрещивающееся |
Параллельное | |||
Цилиндрическо-червячный или червячно-цилиндрический | Две ступени; три ступени | Одна или две цилиндрические передачи и одна червячная передача | Скрещивающееся |
Планетарный | Одна ступень; две ступени; три ступени | Каждая ступень состоит из двух центральных зубчатых колес и сателлитов | Соосное |
Цилиндрическо-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной или нескольких цилиндрических и планетарных передач | Параллельное или соосное |
Коническо-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной конической и планетарных передач | Пересекающееся |
Червячно-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной конической и планетарных передач | Скрещивающееся |
Волновой | Одна ступень | Одна волновая передача | Соосное |
Конструкция и назначение редуктора
Механизм, служащий для понижения угловой скорости и одновременно повышающий крутящий момент, принято называть редуктором. Энергия вращения подводится на входной вал редуктора, далее в зависимости от передаточного отношения на выходном валу получаем пониженную частоту и увеличенный момент.
В состав редуктора в зависимости от типа механической передачи обычно входят зубчатые или червячные пары, центрирующие подшипники, валы, различные уплотнения, сальники и т.д. Элементы редуктора помещаются в корпус, состоящий из двух частей – основания и крышки. Рабочие механизмы редуктора при работе непрерывно смазываются маслом путем разбрызгивания, а в отдельных случаях применяется принудительный насос, помещенный внутрь редуктора.
Существует огромное количество различных типов редукторов, но наибольшую популярность получили цилиндрические, планетарные, конические и червячные редукторы. Каждый тип редуктора имеет свои определенные преимущества и недостатки, которые следует учитывать при конструировании оборудования. Основными же критериями для подбора редуктора являются определение необходимой мощности или момента нагрузки, коэффициента редукции (передаточного отношения), а также монтажного расположения источника вращения и рабочего механизма.
Особенности редукторов по виду механических передач
Мировой промышленностью выпускается огромное количество редукторов и редукторных механизмов различающихся по типу передачи, вариантам сборки и т.д. Рассмотрим основные типы механических передач, их особенности и преимущества.
Цилиндрическая передача – является самой надежной и долговечной из всех видов зубчатых передач. Данная передача применяется в редукторах, где требуется высокая надежность и высокий КПД. Цилиндрические передачи обычно состоят из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колёс.
а) Прямозубая цилиндрическая передача
б) Косозубая цилиндрическая передача
в) Шевронная цилиндрическая передача
г) Цилиндрическая передача с внутренним зацеплением
Конические передачи – обладают всеми преимуществами цилиндрических зубчатых передач и применяются в случае перекрещивания входного и выходного валов.
а) Коническая зубчатая передача с прямым зубом
б) Коническая зубчатая передача с косым зубом
в) Коническая зубчатая передача с криволинейным зубом
г) Коническая гипоидная передача
Червячная передача – позволяет передавать кинетическую энергию между пересекающимися в одной плоскости валами. Основными преимуществами данной передачи является высокий показатель передаточного отношения, самоторможение, компактные размеры. Недостатками являются низкий КПД, быстрый износ бронзового колеса, а также ограниченная способность передавать большие мощности.
Гипоидная передача – она же спироидная состоит из конического червяка и диска со спиральными зубьями. Ось червяка значительно смещена от оси конического колеса, благодаря чему число зубьев одновременно входящих в зацепление в несколько раз больше чем у червячных передач. В отличие от червячной пары в гипоидной передаче линия контакта перпендикулярна к направлению скорости скольжения, что обеспечивает масленый клин и уменьшает трение. Благодаря этому КПД гипоидной передачи выше, чем у червячной передачи на 25%.
а) Червячная передача с цилиндрическим червяком
б) Червячная передача с глобоидным червяком
в) Спироидная передача
г) Тороидно-дисковая передача
д) Тороидная передача внутреннего зацепления
Волновая передача – прототипом является планетарная передача с небольшой разницей количества зубов сателлита и неподвижного колеса. Волновая передача характеризуется высоким показателем передаточного отношения (до 350). Основными элементами волновой передачи являются гибкое колесо, жесткое колесо и волновой генератор. Под действием генератора гибкое колесо деформируется и происходит зацепление зубьев с жестким колесом. Волновые передачи широко применяются в точном машиностроении благодаря высокой плавности и отсутствия вибраций во время работы.
1) Зубчатое колесо с внутренними зубьями
2) Гибкое колесо с наружными зубьями соединенное с выходным валом редуктора
3) Генератор волн
Количество ступеней редуктора
Число ступеней редуктора напрямую влияет на передаточное отношение. В червячных редукторах наиболее распространены одноступенчатые пары. Цилиндрические же редукторы, состоящие из одной ступени, применяются реже, чем двух- или трехступенчатые редукторы. В производстве редукторов все чаще применяются комбинированные передачи, состоящие из разных типов передач, например коническо-цилиндрические редукторы.
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.
Срок службы редуктора
Срок службы редуктора зависит от правильных расчетов параметров действующей нагрузки. Также на длительность работы влияет своевременное профилактическое обслуживание редуктора, замена масла и сальников. Регулярный профилактический осмотр позволит избежать незапланированного ремонта или замену редуктора. Уровень масла контролируется через смотровое окно в редукторе и при необходимости доливается до нужного уровня.
Ниже приведена таблица зависимости срока службы редуктора от типа передачи:
Тип передачи редуктора | Гарантированный ресурс в часах |
Цилиндрическая, планетарная, коническая, цилиндро-коническая | более 25000 |
Волновая, червячная, глобоидная | более 10000 |
Устройство редуктора
Основными элементами редуктора являются:
1. Прошедшие обработку зубчатые колеса с зубьями высокой твердости. Материалом обычно служит сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В планетарных редукторах шестерни и сателлиты изготовлены из стали марки 25ХГМ ГОСТ 4543-71. Зубчатые венцы из стали 40Х. Червячные валы изготавливаются из стали марки ГОСТ 4543-71 – 18ХГТ, 20Х с последующей цементацией рабочих поверхностей. Венцы червячных редукторов изготавливают из бронзы Бр010Ф1 ГОСТ 613-79. Гибкое колесо волнового редуктора изготовлено из кованой стали 30ХГСА ГОСТ 4543-71. 2. Валы (оси) быстроходные, промежуточные и тихоходные. Материалом является - сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В зависимости от варианта сборки выходные валы могут быть одно- и двухконцевыми, а также полыми со шпоночным пазом. Выходные валы планетарных редукторов изготовлены заодно с водилом последней ступени. Материалом служит чугун или сталь. 3. Подшипниковые узлы. Используются подшипники качения воспринимающие большие осевые и консольные нагрузки. Применяются обычно конические роликоподшипники. 4. Шлицевые, шпоночные соединения. Шлицевые соединения чаще применяются в червячных редукторах (выходной полый вал). Шпонки применяются для соединения валов с зубчатыми колесами, муфтами и другими деталями. 5. Корпуса редукторов. Корпуса и крышки редукторов выполняются методом литья. В качестве материалов используется чугун марки СЧ 15 ГОСТ 1412-79 или сплав алюминия АЛ11. Для улучшения отвода тепла корпуса редукторов снабжаются ребрами.
Монтажное исполнение
Соосный редуктор - входной и выходной вал находятся на одной оси
Червячный редуктор - входной и выходной вал находятся под прямым углом
Цилиндрический редуктор - входной и выходной вал находятся на параллельных осях
Коническо-цилиндрический редуктор - входной и выходной вал перекрещиваются
Монтажное положение соосных цилиндрических или планетарных редукторов
Монтажное положение и вариант сборки червячных одноступенчатых редукторов
Монтажное положение и вариант сборки червячных двухступенчатых редукторов
Монтажное положение и вариант сборки цилиндрических редукторов
Методика выбора редуктора в зависимости от нагрузки
Методика выбора редуктора заключается в грамотном расчете основных параметров нагрузки и условий эксплуатации.
Технические характеристики описаны в каталогах, а выбор редуктора делается в несколько этапов:
- выбор редуктора по типу механической передачи
- определение габарита (типоразмера) редуктора
- определение консольных и осевых нагрузок на входной и выходной валы
- определение температурного режима редуктора
На первом этапе конструктор определяет тип редуктора исходя из заданных задач и конструктивных особенностей будущего изделия. На этом же этапе закладываются такие параметры как: передаточное отношение, количество ступеней, расположение входного и выходного валов в пространстве.
На втором этапе следует определить межосевое расстояние. Исходные данные на каждый тип редуктора можно найти в каталоге. Следует помнить, что межосевое расстояние влияет на способность передать момент от двигателя к нагрузке.
Консольные и осевые нагрузки определяются уравнениями, а потом сравниваются со значениями в каталоге. В случае превышения расчетных нагрузок, на какой либо вал, редуктор выбирается на типоразмер выше.
Температурный режим определяется во время работы редуктора. Температура не должна превышать + 80° гр. при длительной работе редуктора с действующей нагрузкой.
Как выбрать редуктор?
Выбор редуктора должен производить квалифицированный сотрудник т.к. неправильные расчеты могут привести к поломке редуктора или сопутствующего оборудования. Грамотный выбор редуктора поможет избежать дальнейшие затраты на ремонт и покупку нового привода. Основными параметрами для выбора редуктора как было сказано выше, являются: тип редуктора, габарит или типоразмер, передаточное отношение, а также кинематическая схема.
Определить габарит редуктора можно с помощью каталога, где указаны максимальные значения крутящего момента для каждого типоразмера. Момент действующей нагрузки на редуктор определяется следующим выражением:
где: M2 - выходной момент на валу редуктора (Н/М) P1 - подводимая мощность на быстроходном валу редуктора (кВт) Rd - динамический КПД редуктора (%) n2 - частота вращения тихоходного вала (об/мин)
Частоту вращения тихоходного вала n2 можно определить, зная значения передаточного отношения редуктора i, а также значения скорости быстроходного вала n1.
где: n1 - частота вращения быстроходного вала (об/мин) n2 - частота вращения тихоходного вала (об/мин) i - передаточное отношение редуктора
Еще одним важным фактором, который следует учитывать при подборе редуктора, является величина – сервис фактор (s/f). Сервис фактор sf – это отношение максимально допустимого момента M2 max указанного в каталоге к номинальному моменту M2 зависящего от мощности двигателя.
где: M2 max - максимально допустимый момент (паспортное значение) M2 - номинальный момент на валу редуктора (зависит от мощности двигателя)
Значение сервис фактора (s/f) напрямую связан с ресурсом редуктора и зависит от условий работы привода.
При работе редуктора с нормальной нагрузкой, где число стартов не превышает 60 пусков в час - сервис фактор может выбираться: sf = 1.
При средней нагрузке, где число стартов не превышает 150 пусков в час - сервис фактор выбирается: sf = 1,5.
При тяжелой ударной нагрузке с возможностью заклинивания вала редуктора сервис фактор выбирается: sf = 2 и более.
Передаточное отношение и как его определить?
Основное назначение любого редуктора понижение угловой скорости подводимой на его входной вал. Значения выходной скорости определятся передаточным отношением редуктора. Передаточное отношение редуктора - это отношение скорости входного вала к скорости выходного вала.
Задний редуктор, устройство и принцип работы
Одним из элементов, участвующих в передаче мощности к колесам от двигателя, является редуктор заднего моста, газель ли это, или классика ВАЗ, например 2106, 2107. Хотя он отличается достаточно высокой надежностью, но тем не менее, периодическое обслуживание, а также уход ему необходимы, как и остальным узлам машины. А для этого надо хотя бы понимать, что он собой представляет и для чего служит.
Принцип работы редуктора заднего моста
Несмотря на значительное число моделей автомобилей, в которых ведущим является задний привод, редуктор, используемый в конструкции заднего моста, всегда, за редким исключением, выглядит практически одинаковым. Здесь стоит вспомнить определение, согласно которому редуктор – это устройство, которое изменяет скорость вращения при передаче усилия от одного устройства к другому. При изменении скорости вращения может изменяться его величина и направление.
Вот именно этот принцип работы реализует редуктор, используемый в конструкции заднего моста практически любого транспортного средства.
Устройство редуктора заднего моста
Рассматривать устройство подобного узла необходимо совместно с другими элементами, входящими в его состав. Из чего состоит редуктор и принцип его работы, понятно из приведенного рисунка.
В него входят:
- главная передача (ГП);
- межколесный дифференциал.
Мощность от ДВС, если быть совершенно точным – от КПП, через ведущую шестерню 3 поступает на ведомую шестерню 2. Эта пара шестеренок называется главной передачей, и она изменяет величину момента и направление его передачи.
Ведомая шестерня связана с полуосями, через которые мощность от двигателя поступает на колеса. Межколесный дифференциал позволяет ее распределить между различными полуосями, и дает им возможность двигаться с различной скоростью, при изменении направления движения.
Подобный принцип построения реализован во многих заднеприводных машинах, не являются исключениями автомобили ВАЗ, такие модели как 2106, 2107, Газель. Такое устройство показало свою надежность и способность работать в самых сложных условиях.
Каким может быть редуктор заднего моста
Если присмотреться к приведенному рисунку, то можно заметить, что ведущая и ведомая шестерни ГП выглядят несколько необычно, их зубья расположены под углом, но не прямым, друг относительно друга. Это из-за того, что использована так называемая гипоидная передача. Ее особенностью является меньшая нагрузка, приходящаяся на один зуб, бесшумность и плавность работы. Она позволяет повысить надежность редуктора, примененного в конструкции заднего моста, в том числе применяемого на машинах ВАЗ, таких как модели 2106, 2107, Газели и других аналогичных авто, изготавливаемых с использованием такого механизма. Однако это не единственный вариант реализации ГП, который успешно работает в качестве редуктора в различных конструкциях заднего моста. Подобное устройство может быть выполнено с использованием таких передач как:
- цилиндрическая;
- червячная;
- коническая.
Однако зачастую эта возможность остается теоретической или применяется для отдельных моделей транспортных средств. Редуктор, в том числе для семейства ВАЗ моделей 2106,2107, а также других легковых авто, чаще всего изготавливают с использованием гипоидной передачи.
Не забудем о дифференциале
Устройство и конструкцию редуктора нельзя понять в полной мере, обойдя вниманием такой элемент, как межколесный дифференциал. Как уже упоминалось, его назначение – распределение полученного момента между полуосями. Фактически подобное устройство – это планетарный редуктор, через который распределяется момент между колесами в составе моста.
Такая конструкция характерна практически для большинства авто, в том числе ВАЗ моделей 2106, 2107. Однако надо сделать оговорку – обычных машин. Для вездеходов, внедорожников или кроссоверов могут использоваться другие типы дифференциалов. Дело в том, что обычный дифференциал, такой как на автомобилях ВАЗ моделей 2106, 2107, в процессе работы способен направить весь поступающий момент туда, где меньше нагрузка. Следствием этого будет вращение только одного колеса, а второе будет оставаться неподвижным.
Чтобы избежать подобного явления используются дифференциалы специальной конструкции:
- самоблокирующие;
- с ручной блокировкой;
- вискозные муфты и т.д.
Редуктор, применяемый в конструкции заднего моста, в том числе и для автомобилей ВАЗ, например моделей 2106, 2107, Газель и других, как отечественных, так и импортных, является ответственным узлом, обеспечивая во многих случаях надежную и длительную эксплуатацию. Коэффициент редукции главной пары в значительной мере сказывается на динамических параметрах автомобиля и зачастую определяет его топливно-экономическую эффективность.
