Чем отличаются конструкции червячных редукторов

Червячный редуктор

Червячный редуктор — механическое устройство, предназначенное для снижения скорости вращения валаприводного двигателя и повышения крутящего момента на выходном валу. От других модификаций механическим редукторов отличается перпендикулярным расположением червяного вала и рабочего колеса.

Принцип действия и конструктивные особенности

Основной конструктивный элемент редуктора — червячный вал, непосредственно на который передается усилие от приводного двигателя. Червячный вал представляет собой ось с нарезанной резьбой крупного шага. Чаще всего форма зуба резьбы близка к трапецеидальному, но существуют модификации с архимедовым, конволютным или эвольвентным профилем. Вал входит в зацепление с червячным колесом, на котором нарезаны косые зубья. При вращении червяка происходит смещение витков резьбы, которое и вызывает вращение рабочей шестерни.

Отличительная особенность такого редуктора — перпендикулярное расположение осей червячного вала и шестерни. Благодаря этому существенно уменьшены габариты механизма и появилась возможность увеличить передаточное число при заданных габаритах конструкции.

За счет увеличения площади соприкосновения основных рабочих элементов реализована возможность передачи высокого крутящего момента. При этом повышение сил трения обеспечивает эффект самоторможения механизма после остановки приводного двигателя. То есть, появилась возможность точно зафиксировать выходной вал в требуемом положении. Кроме того, провернуть вал вручную при остановленном двигателе невозможно. Эта особенность позволяет обеспечить безопасность эксплуатации лифтов, подъемных устройств, а также повысить точность работы автоматизированных приводов различного назначения.

Существующие типы типов редукторов

В зависимости от назначения и конструктивного исполнения червячные редукторы могут отличаться параметрами основных рабочих элементов:

Именно от этих конструктивных особенностей и зависит передаточное число и габариты механизма.

Одноступенчатый червячный редуктор

Этот вид оборудования получил наибольшее распространение. Визуально одноступенчатый червячный редуктор можно определить по перпендикулярному расположению входного и выходного вала.

Отличается более простой конструкцией, обеспечивающей повышенную надежность механизма. Может работать в системах электропривода с постоянной или изменяющейся нагрузкой. Допускается реверсирование направления вращения рабочего вала. Могут иметь исполнение с валами на входе и выходе или с фланцами для подключения электродвигателя и обслуживаемого оборудования. КПД одноступенчатого червячного редуктора может достигать 70–80%.

Двухступенчатый червячный редуктор

Используется при необходимости существенного увеличения крутящего момента и снижения скорости вращения вала. Отличается повышенным передаточным числом. Оси входного и выходного валов этого механизма расположены параллельно.

По сути, представляют собой два одноступенчатых редуктора, размещенных в общем корпусе. Комбинация различных ступеней делает возможность повышения передаточного числа механизма до нескольких тысяч единиц. Чаще всего такие механизмы используются в установках, для которых важна высокая кинетическая точность работы.

Увеличение числа червячных пар приводит к уменьшению КПД механизма, который обычно не превышает 40–50%. Кроме того, установки этого класса подвержены перегреву при эксплуатации в режимах с повышенными нагрузками. Отметим и более сложное техническое обслуживание редуктора по сравнению с одноступенчатыми модификациями.

Область применения

Учитывая особенности конструкции, червячные редукторы получили наибольшее применение в следующих промышленных механизмах:

В большинстве случаев червячные редукторы используются в условиях ограниченного рабочего пространства при необходимости обеспечить значительное повышение крутящего момента и снижение скорости вращения вала. Чаще всего это характерно для компактных тихоходных механизмов.

Преимущества и недостатки

Среди основных преимуществ червячного редуктора выделяют следующие эксплуатационные характеристики:

Высокая плавность хода, отсутствие рывков при запуске электропривода.

Отметим, что при соизмеримом передаточном числе и передаваемой мощности червячные редукторы имеют более компактные габариты. Благодаря этому могут использоваться в приводах установок, к которым предъявляются жесткие требования по размерам.

Но следует отметить и негативные моменты, обусловленные конструкцией червячного редуктора:

Обращаем внимание — из-за высоких значений сил трения механизм чувствителен к качеству и соблюдения периодичности смазки, качеству используемых смазочных материалов. Нарушение регламента техобслуживания приводит к повышению рабочей температуры механизма, снижению его надежности и сокращению общего рабочего ресурса.

На что обращать внимание при выборе червячного редуктора

При выборе червячного редуктора обязательно обращайте внимание на следующие конструкционные особенности и технические характеристики:

Обращаем внимание на тот факт, что в промышленных установках различного назначения большее применение получили именно отечественный редукторы червячного типа, так как они обладают большим запасом прочности и рабочим ресурсом. А вот в системах автоматизации с редукторами небольших габаритных размеров лучше себя зарекомендовали импортные механизмы.

Источник

Червячные редукторы

Для обеспечения стабильной передачи и преобразования крутящего момента от мотора к рабочему механизму используется червячный редуктор, в основе которого используется зубчато-винтовой механизм. Устройство, как правило, преобразует невысокий крутящий момент мотора с высокой скоростью вращения, выдавая на выходе пропорционально сниженную скорость и повышенный момент.
Передаточное число, при котором достигаются оптимальные стабильные показатели эксплуатации составляет не более 40. Данный тип механизма отличается компактными размерами, плавной тихой работой, а также наличием специального механизма, активирующего процесс самоторможения.

Червячный редуктор нашел широкое применение в машиностроении и промышленности. Механизм благодаря надежности и стабильности функционирования позволяет сохранять стабильное изменение угловой скорости и показателя крутящего момента. Агрегат рассчитан на равномерные силовые нагрузки. Постоянная смена запуска на остановку, а также подача неравномерных нагрузок на узлы ускоряют процесс изнашивания поддающихся трению деталей и поломку силового устройства.

Конструктивные особенности червячного редуктора. Устройство и принцип работы.

Конструкционно червячный редуктор представляет собой металлический прочный корпус, внутри которого расположена червячная передача. Данный механизм состоит из так называемого червяка – винта с резьбой, и колеса, оснащенного дугообразными косыми зубьями, которые плотно огибают окружность витков винта. Во время движения винта нарезанные вдоль его оси витки резьбы движутся и приводят в действие червячное колесо. Оси колеса и червяка расположены под углом 90 градусов. Расстояние между этими осями – это показатель, характеризующий габариты агрегата и используется в техническом описании устройства. Межосевое расстояние указывается в мм. Например, NMRV-030, 060, 150.

Корпус червячного редуктора изготавливается из чугуна, что обеспечивает высокую прочность агрегата и износостойкость в процессе эксплуатации. Для удобства обслуживания корпус является составной конструкцией, что позволяет легко выполнить разборку для обслуживания внутренних узлов.

Винт рассчитан на высокие рабочие нагрузки, поэтому материал его изготовления – легированная сталь. Шестерню изготавливают из цветного металлического сплава, который рассчитан на снижение коэффициента трения и исключение перегрева в области сцепления лубьев и винта. Червяк – основное звено всего механизма, а шестерня принимает крутящий момент от зубчатого колеса, осуществляя вращение вала на выходе агрегата. Вал относительно винта расположен под прямым углом.

Чтобы червячный редуктор не перегревался за счет трения движущихся узлов внутри агрегата применяется масляная смазка. Для обеспечения герметичности и стабильной фиксации всех деталей устройства используются уплотнительные элементы, которые также помогают избежать потери масла во время работы агрегата.

Редуктор червячного типа в зависимости от количества резьбовых каналов и возможных ступеней может быть многоступенчатым или одноступенчатым. Одноступенчатые устройства используются чаще всего благодаря простоте устройства, гарантирующей стабильную эксплуатацию при равномерных нагрузках.

Одноступенчатые приводы

Одноступенчатый механизм отличается от других моделей небольшими компактными размерами, а также обеспечивает во время работы передачу максимального усилия. В одноступенчатом агрегате тихоходный вал может располагается справа, слева или с обеих сторон корпуса.

В зависимости от поставленных задач и особенностей монтажа подбирается подходящий тип компоновки аппарата. Червячный редуктор, оснащенный одноступенчатым приводом, отличается плавной работой и функцией самоторможения.

Многоступенчатые приводы червячных редукторов

Когда нужно обеспечить работу с высоким передаточным числом, применяется червячный редуктор, имеющий две и более ступени. Расположение винта в многоступенчатых агрегатах горизонтальное или вертикальное рядом с колесом, под или над ним.

Многоступенчатый механизм подбирается с учетом поставленных задач и особенностей функционирования агрегата. При боковом размещении передачи достигается снижение уровня смазочного материала, который находится в подшипнике вертикального вала.

Области применения червячных редукторов

Будучи компонентом электромеханического или механического двигателя, червячный редуктор сохраняет мощность привода, увеличивает крутящий момент, подающийся на выходной вал. Область применения агрегатов имеет большое распространение в машиностроении и промышленности. Редуктор червячного типа также используется в случаях, когда требуется изменить направление движения вращающихся валов.

Агрегаты эффективно применяются в металлопрокате, железнодорожной отрасли. За счет наличия реверса во время движения, устойчивости к наращиванию скорости и торможению данные агрегаты нашли свое применение в приводах барабанов для тросов лифтов.

За счет простоты работы червячный редуктор незаменим в качестве рабочего узла, используемого в качестве приводного механизма бетономешалок, насосов, транспортеров, подъемных кранов, эскалаторов, растворосмесителей. Данный механизм является ключевым элементом, используемым в станках для обработки металлических либо деревянных материалов. Механизм обеспечивает высокую надежность и устойчивость к стабильным рабочим нагрузкам.

Преимущества редукторов с червячной передачей

Плавность и бесшумность. Редуктор с червячной передачей имеет низкий уровень шума во время работы независимо от степени рабочих нагрузок на движущиеся элементы. Бесшумная плавная работа механизма обусловлена особенной конструкцией лубьев и зацепляющих элементов. В промышленных машинах и станках уровень шума, издаваемый агрегатом во время работы, играет ключевую роль для обеспечения оптимальных условий труда человека возле установки. В сравнении с цилиндрическим мотор-редуктором червячный превосходит его по тишине плавности хода движущихся элементов силового устройства. Также при необходимости агрегат самопроизвольно выполняет торможение.

Компактные размеры. Одноступенчатый червячный редуктор отличается компактными размерами. Это позволяет сохранить полезное рабочее пространство при отсутствии потери показателей эффективности. Механизм при небольших габаритах обеспечивает работу с высоким передаточным числом. Уменьшение размеров достигнуто за счет уникальной конструкции силового агрегата. Расположение входного и выходного валов под прямым углом позволяет компактно разместить рабочие компоненты установки внутри корпуса.

Простота установки. Редуктор червячного типа имеет упрощенную конструкцию для быстрой установки. Высокое передаточное число, которое имеет рабочий агрегат в сочетании с простой конструкцией делает механизм очень привлекательным и выгодным в использовании для производителей машиностроительной отрасли.

Самоторможение системы. Благодаря системе самоторможения механизм позволяет снизить затраты на установку дополнительных механизмов, отдельно выполняющих функцию торможения. Самоторможение осуществляется только в случае, когда винтовая линия расположена под углом не более 3,5 градусов. В других случаях самоторможение отсутствует.

Недостатки редукторов червячного типа

Высокий тепловой нагрев. При невысоких показателях коэффициента полезного действия в подвижных узлах повышается нагрев движущихся элементов и возникают энергопотери. При работе с небольшими нагрузками на невысокой мощности дополнительного охлаждения системы не требуется. Агрегатам, имеющим мощность более 4 кВт, обязательно требуется отельная установка охлаждающей системы для обеспечения эффективного теплоотвода. Для вывода излишков тепловой энергии применяется вентилятор, который устанавливается с торца агрегата. В мощных аппаратах предусмотрена уникальная система для обеспечения циркуляции масла.

Невысокий КПД. Имея высокое передаточное число, червячный редуктор обладает сравнительно невысоким показателем КПД. Это связано с тем, что при условии повышения передаточного числа, коэффициент полезного действия агрегата пропорционально снижается. Потери КПД связаны с возникновением трения между витками винта и зубьями рабочего колеса. Стоит отметить, что при длительной работе более 200 часов с повышенными нагрузками коэффициент полезного действия снижается от нормативных показателей на 10%.

Ограничение передаваемой мощности. Червячный редуктор обеспечивает стабильную бесперебойную работу при показателях передаваемой мощности, которые не превышают 15 кВт. Несмотря на то, что физические показатели агрегата теоретически рассчитаны на нагрузки до 60 кВт, рекомендованные ограничения, гарантирующие эффективное длительное функционирование, лучше не превышать. Для решения задач, требующих более высоких нагрузок мощности производитель рекомендует использовать цилиндрический тип устройства. Также может применяться особый тип устройства с измененной формой винта, что позволяет повысить передаваемую мощность.

Люфт выходного вала. Конструкционно устройство еще в начале эксплуатации на выходном вале имеет люфт, который в процессе изнашивания агрегата пропорционально увеличивается. Этот недостаток нужно учитывать в момент проведения расчетов для подбора подходящего варианта конструкции, которая обеспечит длительный срок эксплуатации с учетом износа.

Частое обслуживание. Редуктор червячного типа требует постоянного технического обслуживания, которое для обеспечения стабильной работы должно выполняться на регулярной основе. Этот недостаток нужно учитывать перед тем, как выбрать модель устройства для применения его в производстве в качестве силового узла.

Невысокий рабочий ресурс. В сравнении с устройствами другого типа, этот аппарат уступает в два раза. Ускоренный процесс изнашивания деталей обусловлен трением во время эксплуатации. Рабочий ресурс агрегата составляет 10 тысяч часов. Для сравнения этот показатель у цилиндрических механизмов составляет 25 тысяч часов.

Рекомендации по использованию червячных редукторов

Во время монтажа агрегата ось колеса должна быть расположена сверху, а сам червяк внизу. За счет этого будет обеспечена стабильная работа узлов и исключены потери масла, которое обеспечивает плавное движение элементов, поддающихся трению.

Когда червячный редуктор работает, нужно постоянно следить за температурным режимом элементов, которые находятся в движении, поддаваясь трению. В случае частых перегревов подвижных элементов снижается рабочий ресурс и ускоряется износ деталей. Повышенная температура движущихся элементов является ключевой причиной преждевременного выхода из строя агрегата.

Эксплуатируя редуктор червячного типа, нужно использовать в качестве смазочного материала более густое вещество. В таком случае снижаются потери масла, продлевается рабочий ресурс агрегата, уменьшается частота проведения ремонтных работ и сервисного обслуживания.

Чтобы механизм работал стабильно без перебоев, нужно минимизировать ударные нагрузки, которые повышают риски смещения зубьев во время движения, что приводит к неизбежной поломке.

Когда червячный редуктор запланировано применять в работе ручных механизмов, лучше выбрать другой агрегат. При использовании ручного режима работы из-за наличия эффекта самоторможения, управление требует приложения повышенных силовых нагрузок.

Перед покупкой устройства нужно детально изучать технические параметры и особенности функционирования механизма. Чем больше размер силового агрегата, тем выше требования к безопасности и стабильности его функционирования в условиях повышенных рабочих нагрузок.

Если вам необходима помощь в выборе червячного редуктора, вы можете обратиться к специалистам компании Е.М. Интех. Мы имеем многолетний опыт и исчерпывающие инженерные знания в области подбора и эксплуатации данного типа механизмов. Бесплатную консультацию можно получить по телефону +7 (495) 971-39-21 или заполнив форму обратной связи на нашем сайта в разделе контакты.

Источник

Червячный редуктор: описание.виды.принцип работы,ремонт,фото,видео.

Червячный редуктор нередко считается важною деталью не только в сфере производства автомобилей. Червячная передача считается важной деталью везде, где требуется увеличить крутящий момент и уменьшить количество вращений привода. Такой механизм используется для привода ворот, подъемников, станков для обработки металлов, дерева и других подобных устройств. Практически каждый человек видел червячный редуктор, иногда даже не подозревая об этом.

Дело в том, что нередко такой механизм привода прячут в корпус, чтобы механизм не забивался пылью и прочим мусором, и это существенно продлевает срок службы механизма. Червячный редуктор так часто используется по причине того, что коэффициент полезного действия этого механизм очень высок. Такой механизм может иметь как маленькие размеры, так и большие.

Из-за своих небольших размеров чаще всего червяная передача применяется в производстве автомобилей. Каждый преобразователь имеет свое передаточное число. Такое число зачастую указывается на упаковке прибора, либо на самом корпусе.

Достоинства и недостатки

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

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

Из недостатков следует обратить внимание на сравнительно низкий КПД, повышенный износ, заедание, большое тепловыделение вследствие сил трения. Низкий КПД обуславливает применение подобных механизмов при передаче относительно небольших мощностей до 100 кВт. Для предотвращения скорого износа и заедания необходимо соблюдать требования к точности сборки и регулировать механизмы. Высокое тепловыделение требует специальных установок для отвода лишнего тепла.

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

Червяки разделяются на типы по следующим признакам:

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

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

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

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

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

Некоторые технические характеристики промышленно производимых и широко распространённых червячных редукторов.

Самыми распространёнными являются одноступенчатые мотор-редукторы.

Виды червячных редукторов

Червячные редукторы могут существенно отличаться в зависимости от области применения механизма.

Основные отличия, которые могут использоваться в конструкции:

Данные отличия могут присутствовать в различных сочетаниях. Какие виды червячных редукторов использовать решает инженер на стадии проектирования и разработки устройств и механизмов, использующих такие типы передачи крутящего момента.

Проектирование червячного редуктора

Смастерить червячный редуктор своими руками практически невозможно. Расчёт червячного механизма должен осуществляться квалифицированным специалистом. Когда чертёж будет сделан, все детали по нему изготавливаются только из материалов надлежащего качества, иначе зубчатый механизм может выйти из строя после непродолжительной работы. Сборка червячного редуктора, также должна осуществляться опытным мастером. Несоблюдение этого правила может значительно снизить эксплуатационный ресурс детали, ведь кроме правильной установки валов, понадобится тщательная регулировка червячного механизма.

Если необходимо применение червячного редуктора для того чтобы установить самодельный механизм по передаче крутящего момента, то в это случае лучше использовать уже готовые б/у изделия от техники, в которой используется подобный вид передачи крутящего момента. В том случае, когда осуществляется самостоятельная разработка новых устройств, которые будут запатентованы, проектирование червячного редуктора следует заказать в конструкторском бюро, занимающемся подобными разработками.

Принцип работы

Основой всего передаточного механизма является червеобразный ведущий винт, в «честь» которого данные типы редукторов и получили своё название. Червячный винт взаимодействует с шестерней, осевой вал которой расположен под прямым углом. В результате такой сцепки происходит трансформация высокой скорости вращения входного вала с низким крутящим моментом, на вращение выходного вала с небольшой частотой, но значительно большим усилием. Компоновка червячного редуктора может быть различной. Если вал червячного редуктора вращается со скоростью ниже 5 м/с, то червяк располагается снизу, если скорость выше — то устанавливается редуктор с верхним червяком.

Большинство механизмов этого типа используются с одной передаточной ступенью, но иногда для регулирования соотношения может применяться двухступенчатый червячный редуктор.

Если скорость вращения вала более 10 м/с подшипники и гипоидные передачи должны смазываться под давлением. Если мотор тихоходный, то достаточно естественной циркуляции масла при вращении передачи.

Масло для червячных редукторов должно быть высокой вязкости, иначе процесс износа наиболее нагруженных частей редуктора значительно ускорится.

Рулевое управление

Он используется в автомобиле не только в мостах, но и в рулевой системе. На самом деле жидкостный рулевой редуктор – это старейшая система, которая прошла множество изменений, но технический принцип ее остался общим.

Рулевой редуктор в автомобиле служит для того, чтобы было легче крутить руль даже на автомобиле без усилителя руля.

Рулевой редуктор имеет ряд преимуществ, главным из которых является большое отношение передачи энергии. Можно сказать, что к достоинствам относится низкий шум работы редуктора и плавность хода. Рулевой редуктор также обладает и недостатками, главным из которых является быстрый износ цепного механизма и обильное выделение тепла. Приводом для рулевого преобразователя энергии служит рулевое колесо.

Система смазки редуктора

Каждый такой агрегат автомобиля имеет систему смазки. Масло под давлением подает на подшипники и цепной механизм. Помимо своей прямой обязанности система смазки охлаждает и выносит лишние элементы износа из корпуса редуктора, которые смогут привести в негодность цепные шестеренки. Эти элементы выходят из системы с маслом и задерживаются фильтром.

Чтобы масло не смогло вытекать из корпуса редуктора, требуются специальные сальники. Специальные сальники в автомобиле есть не только в этой системе. Эти сальники есть везде, где требуется герметичность. Для того, чтобы сальники создавали герметичность, сальники нужно правильно установить. Замена сальников является такой же сложной процедурой, как и ремонт редуктора. Первой причиной того, что требуется заменить сальники, является след масла на корпусе.

Ремонт редуктора

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

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

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

Если износ червячной пары незначительный, то зазор можно ликвидировать, используя специальные шайбы-прокладки на ведомом валу.

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

В заключении

Прочитав эту статью, можно узнать о том, какие редукторы лучше, как за ними правильно ухаживать. Подробно описаны сальники и то, для чего сальники необходимы в системе, их характеристики, тепловые процессы, происходящие в корпусе, каждая классификация червячных передач, преимущества и недостатки каждой из них.

Источник