Редукторы

Вращательные редукторы чаще всего выполняются на основе зубчатых передач. Их и различают по виду передач: цилиндрические, конические, червячные, планетарные, волновые. Каждый вид редукторов имеет свои особенности: цилиндрический редуктор имеет высокий КПД, входной и выходной валы у него параллельны; конический редуктор также имеет высокий КПД, и позволяет передать движение через скрещивающиеся валы; червячный редуктор обеспечивает высокую плавность движения, имеет малые габариты, валы у него взаимно перпендикулярны; планетарный редуктор, как и червячный, компактен, входной и выходной валы у него, как правило, соосны; волновой редуктор имеет большое передаточное отношение при малых габаритах, отличается отсутствием геометрического люфта в зацеплении, валы у него соосны. Конечно, каждый тип редуктора имеет свои недостатки, ограничивающие его применение. Например, червячный редуктор. У него пониженный КПД, он требует хорошей смазки и охлаждения, у него ограничена скорость вращения входного вала. При однозаходном червяке, редуктор обладает свойством самоторможения, поэтому, его нельзя применять, если, в процессе движения, момент на выходном валу меняет свой знак (например, при торможении) и может оказаться больше допустимого по условию прочности деталей редуктора. У всех редукторов передаточное отношение

(6.31)

где w_вх, j_вх– скорость и угол поворота входного вала редуктора;

w_вых, j_вых – скорость и угол поворота выходного вала редуктора.

Соответственно, скорость выходного вала

(6.32)

Угол поворота выходного вала

(6.33)

Момент на выходном валу

(6.34)

где М _вх – момент на входном валу;

h – КПД редуктора.

КПД редуктора зависит от его типа и величины нагрузки. С уменьшением нагрузки КПД падает. У редукторов с низким КПД и большим передаточным отношением наблюдается самоторможение, приводящее к ударам при реверсе крутящего момента на выходном валу редуктора.

При выборе редуктора по каталогу надо знать номинальную мощность и частоту вращения приводного двигателя, частоту вращения выходного вала редуктора, вращающий момент на выходном валу и эксплуатационный коэффициент нагрузки. Эксплуатационный коэффициент зависит от времени работы редуктора в течение суток, количества включений в сутки и инерции приводимых редуктором механизмов. При большом, приведенном к валу редуктора, моменте инерции возможна значительная ударная нагрузка на редуктор и, соответственно высокий эксплуатационный коэффициент. С помощью эксплуатационного коэффициента учитывают также тепловое состояние редуктора − температуру окружающей среды и относительную продолжительность включения редуктора. Полученный эксплуатационный коэффициент должен быть меньше приведенного в каталоге для каждого конкретного редуктора. В управляемом приводе, при обеспечении плавных пусков и торможений, эксплуатационный коэффициент может быть значительно снижен.

Редукция в поступательном движении может быть обеспечена самыми разными механизмами: клиновыми, рычажными, цепными, на основе зубчатых реек и шестерен и т.п. Простейшим редуктором может служить обыкновенный полиспаст (рис. 6.17).

Рис. 6.17. Полиспаст

Передаточное отношение полиспаста u = v _вх/ v _вых = s _вх/ s _вых равно числу ветвей полиспаста n. В изображенном на рис. 6.17 полиспасте
u = n = 4. Другой часто используемый редуктор − клиновой механизм изображен на рис. 6.18. При малых углах a передаточное отношение может быть очень большим. Здесь u = s _вх/ s _вых = ctg a.

Рис. 6.18. Клиновой механизм

Редукторы с преобразованием вида движения, как и поступательные редукторы, строятся на основе различных механизмов. Часто используется редуктор на основе пары винт-гайка (рис. 6.19). Его передаточное отношение u = w_вх/ v _вых = j_вх/ s _вых = 2p/ t, где t – шаг винта.

Рис. 6.19. Редуктор на основе пары винт-гайка

При однозаходном винте с малым шагом, передаточное отношение такого редуктора может быть достаточно большим. Винт, в этом случае можно соединить напрямую с двигателем. А если в качестве винтовой пары использовать ШВП или РВП, получим редуктор без люфтов, высокой точности и жесткости и с высоким КПД.