Автомобили

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

Передача вращательного момента от электродвигателя на рабочий вал машины с изменением скорости вращения осуществляется с помощью редуктора. Редуктор червячной передачи – распространенный механизм с высокой степенью надежности и износоустойчивости, компоновочный блок двигателя и редуктора называется мотор-редуктор.

Конструктивно редуктор червячной передачи представляет собой винт с нарезанной резьбой, профиль которой схож с трапецеидальной формой, «сцепленный» с косозубым зубчатым колесом. Вращение винта «червяка» толкает зубчатое колесо, а фактически ведущее звено – это винт, ведомое – колесо.

Таким образом происходит увеличение крутящего момента и уменьшение угловой скорости выходного вала. Вариативность червячных редукторов классифицируется в зависимости от передаточных чисел, при этом оси винта и колеса в пространстве расположены перпендикулярно друг другу. Расчет передаточного числа – соотношение количества ведомого вала (зубчатое колесо) к количеству оборотов ведомого вала (червячный винт).

Преимущества редукторов червячной передачи в сравнении с цилиндрическими

  • простота исполнения обеспечивает высокий уровень надежности механизма – чем меньше конструктивных элементов, тем ниже вероятность поломки;
  • низкий уровень шума и плавность работы;
  • показатели передаточного числа могут достигать значения 110 при одноступенчатой передаче;

Сравнительно с зубчатой передачей принцип действия редуктора червячного типа гораздо эффективнее – зубья контактируют по линии, а не в одной точке, вогнутая форма червячного колеса обеспечивает лучшее прилегание к винту и увеличение площади контактной поверхности.

Возможность самоторможения – при полной остановке ведущего вала ведомый вал провернуть невозможно.

Расположение ведущего винта в механизме может быть нижним, верхним, и гораздо реже боковым. В случаях скорости редуктора более 5 м/секунду «червяк» располагается сверху, если скорость менее 5 м/сек – винт монтируется в нижней части редуктора червячной передачи.

Рекомендации по применению: следует знать, что червячная пара нагревается сильнее сравнительно с другими – необходима система охлаждения. Принцип действия редуктора обязывает учесть, что перед запуском в работу узел необходимо запустить в холостом режиме либо с уменьшенной нагрузкой в течение рабочей смены с целью «приработки» червячной пары.

Тонкости и нюансы в смазывании червячных редукторов

  • использовать более густые смазочные материалы, чем в редукторах другого типа для того, чтобы повысить сопротивление заеданию механизма;
  • в условиях работы редуктора со скоростью выше 10 м/секунду используется циркулярно-принудительная смазка;
  • скорость работы ниже 10 м/секунду – при нижнем расположении червяка он должен быть погружен в масло на высоту витка;

Если уровень масла не доходит, установлен по подшипникам, на крутящий вал одевается крыльчатка или кольцо для разбрызгивания масла.

Область использования редукторов червячной передачи обширна – подъемные, транспортировочные механизмы, насосы, приводы, станки для обработки таких материалов, как металл и древесина. Также применимы для механизмов, к уровню шума работы которых предъявляются жесткие требования.

Понимание принципа действия редуктора позволяет сократить расходы на эксплуатацию и продлить срок службы самого привода.

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:

  • по количеству заходов резьбы: однозаходные, многозаходные
  • по направлению нарезки резьбы: правые, левые
  • по форме винта, на котором нарезана резьба: цилиндрические, глобоидные
  • по форме профиля резьбы: с конволютным профилем, с архимедовым профилем, с эвольвентным профилем
  • Зубчатые колёса разделяются на типы по следующим признакам:
  • по типу колеса: собственно колесо, зубчатый сектор, вырожденный сектор
  • по профилю зубьев: прямой, вогнутый, роликовый (вместо зубьев используется вращающийся ролик)

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.

Тип Передаточное число Частота вращения выходного вала об/мин Номинальный крутящий момент на выходном валу Нм
редуктор мотор-редуктор
Ч-20 МЧ-20 5 — 50 28 — 300 4
Ч-25 МЧ-25 6
Ч-31,5 МЧ-31,5 8
2Ч-40 МЧ-40 5 — 80 9,37 — 300 28 — 37
Ч-50 МЧ-50 50 — 70
1Ч-63, 2Ч-63 МЧ-63 5 — 80 7,5 — 300 95 — 135
1Ч-80, 2Ч-80, Ч-80 МЧ-80 150 — 280
Ч-100 МЧ-100 315 — 570
Ч-125 МЧ-125 615 — 1000
Ч-160 МЧ-160 1100 — 1900
Ч-200 МЧ-200 1600 — 3100
Ч-250 МЧ-250 2700 — 5700
Ч-320 МЧ-320 4400 — 10000
Ч-400 МЧ-400 6500 — 19000
Ч-500 МЧ-500 8200 — 33000
РЧН-180 МРЧН-180 12,5 — 50 20 — 90 1300 — 1800
РЧП-300 МРЧП-300 16, 25, 50 20 — 40 4200

Виды червячных редукторов

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

Основные отличия, которые могут использоваться в конструкции:

  • Разное число заходов;
  • Материал детали;
  • Направление резьбы;
  • Профиль резьбы;
  • Типами применяемого винта.

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.

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:

  • Червячный вал имеет одно-, двух- или четырехзаходную резьбу с различным шагом.
  • Червячное колесо может располагаться над, под или сбоку от основного вала.

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:

  • Конвейерное оборудование различного типа.
  • Подъемники и лифтовое хозяйство.
  • Электроприводы раздвижных и распашных ворот.
  • Механизмы систем автоматического управления технологическими процессами.
  • Насосы и компрессорные установки.

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:

    Увеличенное передаточное число механизма, которое может достигать 1 к 110 и даже более для спецмодификаций.

Высокая плавность хода, отсутствие рывков при запуске электропривода.

  • Малошумность редуктора, позволяющая использовать его даже в жилых помещениях.
  • Эффект самоторможения, обеспечивающий остановку и фиксацию выходного вала в требуемом положении.
  • 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:

    • Повышенное трение между рабочими элементами редуктора приводит к снижению КПД механизма.
    • По этой же причине существенно увеличен и нагрев редукторов червячного типа.
    • Увеличенный люфт выходного вала, который растет на протяжении всего периода эксплуатации. Это обусловило меньший рабочий ресурс механизма.
    • Червячные редукторы целесообразно использовать только при передаваемой мощности не более 60 кВт. При этом большинство импортных модификаций имеют еще более жесткие ограничения в пределах 15 кВт.
    • Не рекомендуется применять оборудование этого типа в механизмах, работающих в режиме с частыми пусками.

    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:

    • Необходимое взаимное расположение входного и выходного валов.
    • Допустимые габаритные размеры с учетом особенностей оборудования, к которому предполагается подключение.
    • Требуемое передаточное число и величину мощности с которой придется работать.
    • Создаваемый при работе уровень шума.

    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.

    Принцип работы червячного редуктора заключается в характерном сцеплении зубьев вала и колеса. Червяком называют винт с нарезанной резьбой, профиль которой близок к трапецеидальной. А червячное колесо имеет косые зубья со специальным профилем. Во время вращения червяка происходит перемещение витков его резьбы вдоль оси, в результате чего зубья червячного колеса продвигаются в этом же направлении.

    Ось червячного колеса и ось червяка скрещены под углом 90˚, а расстояние между ними определяет размер редуктора. Маркировка означает одноступенчатый тип редуктора с расстоянием между осями 80 мм.

    Преимущества

    • Основное преимущество этого вида конструкции — компактность и, соответственно, экономия места в машине в сравнении с другими видами (например, с цилиндрическим);
    • Передаточное число может достигать 1: 110. Такой показатель в других типах может быть достигнут только с использованием как минимум трех ступеней;
    • Особенности зацепления позволяют работать с минимальным уровнем шума, что обусловливает применение редуктора в машинах, где необходима бесшумность;
    • В сравнении с другими конструкциями червячное устройство работает наиболее плавно;
    • Устройство редуктора обеспечивает ему ценное свойство — «самоторможение» (отсутствие обратимости). Когда отсутствует движение ведущего вала, происходит притормаживание ведомого, причем провернуть его невозможно. Действие этого фактора начинается, когда передаточное число достигает 35 и превышает его.

    Недостатки

    • Принцип работы червячного редуктора не позволяет получить высокий КПД. Потери энергии трения скольжения, возникающего при сцеплении зубьев, достигают 40% и выше;
    • Следствием предыдущего недостатка является нагрев конструкции. Поэтому для охлаждения используются различные приемы: вентиляторные крыльчатки, принудительная циркуляция масла и др. ;
    • Рекомендуется не применять конструкции данного типа при высоких мощностях (больше 60 кВт);
    • Люфт выходного вала. Работа червячного редуктора, как и в других конструкциях, сопровождается образованием зазоров. Однако именно здесь они быстро увеличиваются с износом;
    • Ресурс выработки конструкции по расчетам составляет 10000 ч., тогда как при цилиндрическом типе этот показатель больше в 2,5 раза.

    Применение червячного редуктора

    Принцип работы червячного редуктора делает его востребованным при необходимости одновременного соблюдения нескольких показателей:

    • Увеличение крутящегося момента;
    • Понижение частоты вращения;
    • Малая периодичность включения.

    Если взять во внимание, как работает червячный редуктор, то становится понятным применение его в конвейерах и подъемниках, транспортерах и насосах, электроприводах ворот и бетономешалках, системах вентиляции и климатотехники, .
    В зависимости от назначения выделяют три типа конструкции: одноступенчатые, двухступенчатые и комбинированные (). Все три типа требуют в эксплуатации усиленной смазки вязкими составами. Это условие является главным для бесперебойной работы и повышения КПД.

    Купить червячный редуктор — значит обеспечить бесшумное и плавное функционирование в соответствии с назначением системы.

    Запросить стоимость оборудования

    В организации ритмичной работы технологической цепочки промышленных предприятий конвейер играет одну из главных, если не главную роль. При правильном проектировании и использовании надежного оборудования конвейер будет приносить огромную прибыль, при недочётах и непродуманном выборе производителя и поставщика – простои и материальные убытки.

    Придать металлу нужную форму можно разными методами. Широкое распространение получила прокатка материала. Важную роль в этом процессе играет электропривод прокатного стана. Характеристики устройства определяют скорость обработки металла, эксплуатационную надежность, величину махового момента Электропривод прокатного стана подвергается ударной нагрузке, превосходящей номинальную нагрузку двигателей.

    Вам также может понравиться...

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *