Устройство и принцип действия редуктора

Этот механизм можно назвать ключевым инженерно-техническим устройством. Его можно описать как механизм преобразования поступающего крутящего момента с последующей передачей на другие системы. Указанное определение характеризует общий принцип работы, а в более широком смысле редуктором можно назвать любой преобразователь направления движения, давления или вращающего момента.

Ключевыми характеристиками таких устройств считаются:

• КПД;
• количество вращательных валов;
• передаваемая мощность;
• назначение.

Существует множество видов редукторов: механические, газовые, редукторы давления воды, турбинные и другие. Они снижают давление жидкой или газообразной среды и способны изменять направление потока. Их работа основывается на схожем принципе, однако внутреннее устройство и сам механизм преобразования отличаются. Корректная классификация редукторов возможна только при комплексном рассмотрении всех ключевых особенностей конкретного типа.

Классификация по основным признакам

Современные инженерно-технические стандарты предусматривают классификацию редукторов по следующим признакам:

• конструкция используемой передачи;
• пространственное расположение элементов;
• конструктивное исполнение.

По пространственному расположению ключевых элементов эти устройства подразделяются на редукторы вертикального исполнения и традиционные горизонтальные. Конструктивное исполнение предусматривает два дополнительных вида: чистый механический редуктор, и редуктор с двигательной установкой (мотор-редуктор). Однако общепринятой классификацией редукторов считается таковая по типу используемого передаточного узла (передачи).

Редукторы с цилиндрической и конической передачей

В качестве передаточного узла используется зубчатая передача цилиндрической или конической формы. Показатель КПД редукторов этого типа чрезвычайно высок: от 80 до 98% в зависимости от количества звеньев. Важной особенностью цилиндрических и конических редукторов считается отсутствие нагревающихся элементов. Из-за простоты своего внутреннего устройства они не нуждаются в дополнительном охлаждении или усилении конструкции, что объясняет их высокую надежность и простоту в эксплуатации.

Планетарные редукторы

Здесь рабочим элементом выступает планетарная передача, которая преобразует поступающий на нее крутящий момент. Планетарные передачи отличаются от стандартных принципом своей работы: в основе преобразования лежит вращательное движение в пределах одной геометрической оси. Особенности строения планетарных узлов позволяют создавать крайне компактные редукторы, которые широко используются в различных отраслях приборостроения и промышленности.

По своим характеристикам планетарные редукторы занимают промежуточное звено между цилиндрическими и червячными. Они имеют меньший КПД, чем у цилиндрических, однако более компактны и значительно долговечнее редукторов червячного типа. Между собой планетарные редукторы отличаются количеством передач, их расположением относительно главной оси, конструктивным исполнением.

Червячные редукторы

В качестве основного конструктивного элемента здесь выступает червячная передача, которая способна преобразовывать не только прямой крутящий момент, но и угловую скорость. Своему названию червячный редуктор обязан несущему винту, который осуществляет преобразование. Он представляет собой массивный спиралевидный винт, внешне похожий на земляного червяка. КПД червяных редукторов значительно ниже, чем у традиционных цилиндрических.

Страдает и надежность: из-за сложной конструкции червячные редукторы требуют тщательного соблюдения технологических стандартов, а при повышенной нагрузке могут выходить из строя. Тем не менее, этот тип редукторов незаменим в тех случаях, когда требуется установить передаточное соединение с перпендикулярно соотносящимися осями.

Волновые редукторы

В конструктивном плане волновой редуктор состоит из неподвижного корпуса с внутренними зубьями и гибкого элемента, который соединяется с ведущим валом. Гибкий элемент имеет овальную форму и вращается внутри корпуса, создавая волнообразные возмущения.

Волновые редукторы обеспечивают очень большое передаточное отношение — гораздо выше, чем таковое у любых других видов редукторов. Кроме того, относительная простота и компактность позволяет использовать их для соединения герметично отделенных отсеков.

Общие особенности и дополнительные характеристики

Как было отмечено ранее, редукторы практически не встречаются в чистом виде. Так, вертикальные цилиндрические редукторы чаще всего имеют несколько конических передач, расположенных горизонтально. В червячных редукторах используются двухступенчатые винты с дополнительным выходным валом. Кроме того, все редукторы могут изготавливаться с двух конструктивных вариантах: чисто механические и мотор-редукторы. Последние получили самое широкое распространение и представляют собой единое устройство, совмещающее в себе электродвигатель, редукторный механизм и различные вспомогательные элементы.

Использование редукторов различных типов

Редукторы выступают в качестве основного элемента большинства сложных устройств и агрегатов. Они нашли применение практически во всех областях промышленности. В тяжелой промышленности наибольшее распространение получили цилиндрические и червячные редукторы, которые используются для передачи крутящего момента на рабочий инструмент.

В автомобилях редуктор — самый распространенный элемент. Коробка передач, карданный вал, тормозные системы, бензиновые насосы и регуляторы — во всех этих узлах используются редукторы различного типа.

Газовые редукторы и редукторы давления воды используются как в газодобывающей и перерабатывающей промышленности, так и на бытовом уровне (см. Добыча природного газа: особенности и подводные камни). Они позволяют контролировать давление жидкости или газа, изменять его направление.

Мотор-редукторы являются ключевыми элементами бытовой техники: миксеры, комбайны, стиральные машины и дрели используют планетарные или волновые мотор-редукторы для создания оптимальных режимов работы.

Устройство редукторов. Редукторы служат для понижения давления газа, отбираемого из баллона, и автоматического поддержания рабочего давления постоянным, независимо от падения давления газа в баллоне. Согласно ГОСТ 6268 постовые редукторы выпускают на рабочее давление газа перед горелкой или резаком: для кислорода — от 0,5 до 15 кгс/см 2 , для ацетилена — от 0,01 до 1,5 кгс/см 2 . Существует много конструкций редукторов, но принцип действия и основные детали их примерно одинаковы.

Схема устройства и работы редуктора показана на рис. 78.

Сжатый газ из баллона поступает в камеру высокого давления 1. Давление перед редуктором определяется по манометру 2. Далее газ проходит через клапан 11, преодолевая значительное сопротивление, вследствие чего давление газа за клапаном становится ниже. Пройдя клапан, газ поступает в камеру низкого давления 10. Давление в камере определяется по манометру 3. Из камеры низкого давления газ через вентиль 6 подается в горелку.

Мембрана (пластина из резины с прокладками из ткани) 7, регулирующий винт 9 и пружины 8 и 4 служат для регулирования положения клапана 11, от степени открытия которого зависит рабочее давление газа после редуктора. Чем больше открыт клапан, тем выше рабочее давление газа и тем большее количество газа будет проходить через редуктор. При ввертывании винта 9 сжимаются пружины 8 и 4, открывается клапан 11 и давление в камере 10 повышается. При вывертывании винта 9, наоборот, клапан 11 прикрывается, а давление газа в камере 10 уменьшается.

Установленное рабочее давление в редукторе автоматически поддерживается постоянным. При уменьшении количества отбираемого газа его давление начнет возрастать и в камере низкого давления 10 газ будет с большей силой давить на мембрану 7, которая отойдет вниз и сожмет пружину 8.

При этом пружина 4 прикроет клапан 11 и будет держать его в таком положении до тех пор, пока давление в камере 10 не станет вновь равным его первоначальной величине. Обратное явление наблюдается при понижении рабочего давления в камере 10. Предохранительный клапан 5 защитит мембрану от разрыва в случае, если клапан 11 начнет пропускать газ.

По конструкции редукторы бывают однокамерные и двухкамерные. В двухкамерных (двухступенчатых) редукторах давление понижается в две ступени: в первой ступени с начального в 150 кгс/см 2 до промежуточного 40-50 кгс/см 2 , а во второй ступени — до конечного рабочего давления 3-15 кгс/см 2 . Двухступенчатые редукторы обеспечивают практически постоянное рабочее давление газа, не изменяющееся при понижении давления в баллоне по мере расходования из него газа. Двухкамерные редукторы менее склонны к «замерзанию», однако они сложнее по конструкции, чем однокамерные, и требуют для своего изготовления больше цветного металла, а поэтому и более дороги.

Баллонные редукторы для кислорода и ацетилена показаны на рис. 79. Ацетиленовый редуктор по принципу действия и конструктивному оформлению подобен кислородному. Отличие состоит в том, что для присоединения к вентилю баллона у ацетиленовых редукторов вместо накидной гайки имеется специальный хомут с нажимным винтом. Кислородные редукторы окрашивают в голубой цвет, ацетиленовые — в белый.

Редукторы для других горючих газов присоединяются к штуцеру вентиля баллона накидной гайкой с левой трубной резьбой 1/2" и окрашиваются в красный цвет.

Для централизованного питания кислородом применяют центральные (рамповые) редукторы ДКР-250/500, рассчитанные на максимальную пропускную способность до 250 и 500 м 3 /ч, при рабочем давлении 3-16 кгс/см 2 . В отдельных случаях применяют специальные редукторы с пропускной способностью до 1500-6000 м 3 /ч.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ремённые передачи. Указанные механизмы являются наиболее распространённой тематикой курсового проектирования.

Назначения редуктора — понижение угловой скорости и соответственно повышения вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стольного), в котором помещают элементы передачи — зубчатые колёса, валы, подшипники и.т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацеплений и подшипников (например, внутри корпуса редуктора может быть помещён шестерённый масляный насос) или устройство для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в корпусе червячного редуктора).

Редуктор проектирует либо для привода определённой машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов, на которых организованно серийное производство редукторов.

Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и.т.д.); типу зубчатых колёс (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические, и.т.д.); относительному расположению валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенностям кинематической схемы (развёрнутая, сносная, с раздвоенной ступенью и.т.д.).

Возможности получения больших передаточных чисел при малых габаритах обеспечивают планетарные и валковые редукторы.

2. Назначение и технологический анализ корпуса редуктора

Деталь корпус является составной частью сборочной конструкции одноступенчатого цилиндрического редуктора. Он имеет литую форму. К нему крепится крышка редуктора. Снаружи корпуса имеются два отверстия для сквозных крышек. В нижней части под углом 120 градусов располагается отверстие для маслоуказателя. Корпус редуктора служит для защиты шестеренного механизма редуктора одноступенчатого от внешних воздействий и выполнения условий работы закрепленного в нем механизма

Корпус относится к деталям класса «Корпус» с прямоугольным ступенчатым наружным контуром и двумя гладкими осевыми отверстиями со шпоночным пазом.

Деталь имеет следующие конструктивные элементы: два точных гладких сквозных полуотверстия, которые при соединении с крышкой редуктора дают два полных отверстия (Ø120H8 и 100Н8 ), предназначенные установки крышек и подшипников; восемь отверстий (Ø13H7) и 2 отверстия (Ø10H7), оси которых расположены на верхнем торце размером 580мм, необходимы для соединения с крышкой корпуса посредством восьми болтов и двух пальцев; с правого торца под углом 120 градусов имеется резьбовое 12мм предназначенное для установки маслоуказателя, на прямоугольной плите размером 500h14 расположены четыре отверстия Ø24мм для крепления редуктора к рабочему месту; на торце этой плиты расположено резьбовое отверстие для слива жидкости и мазки. Внутри корпуса находится полость размером 505мм и глубиной 176мм, служащая для установки в ней зубчатого механизма редуктора. Остальные размеры выполняются конструктивно.

Основная конструкторская база данной детали – 2 сквозных отверстия, вспомогательные базы – четыре отверстия.

В технических требованиях чертежа предусмотрен позиционный допуск четырех отверстий (Ø24H7) в радиальном выражении 0,25мм относительно базы , допуск зависимый, который необходим для обеспечения собираемости детали при установке ее на рабочий стол.

Основным видом обработки детали является обработка резанием. К основным операциям технологического процесса относятся: фрезерная, сверлильная, протяжная и другие.

По рабочему чертежу масса детали составляет 25кг.

Вывод: для установки и снятия заготовки со станка требуется применение специальных грузоподъемных средств. Это необходимо учитывать при техническом нормировании и выборе тары.

Анализ детали по размерам.

— наибольший диаметр 142Н12;

— наибольшая длина 580h12.

— наибольшая ширина 220h12

Анализ материала детали.

Деталь «Корпус» изготовлена из материала СЧ 15 ГОСТ 1412-85. Химический состав и механические свойства материала приведены в таблицах 1 и 2.

Таблица 1 – Химический состав СЧ 15 ГОСТ 1412-85.