На протяжении всей истории развития механики, начиная с первого колеса, вопрос передачи крутящего момента между элементами механической системы всегда интересовал конструкторов и подталкивал их к применению тех или иных решений. Механизмы передающие крутящий момент и преобразующие скорость можно встретить и в чертежах Леонардо да Винчи, но лишь появление двигателя внутреннего сгорания дало толчок к новым техническим решениям. В их число входит и редуктор цилиндрический — универсальный механизм, передающий крутящее усилие и изменяющий скорость вращения. Что это за механизм, для чего он необходим и какие виды широко применяются в современной технике — об этом мы расскажем в нашей статье.
Навигация по статье
Редукторы цилиндрические — виды и определение
Конструктивные особенности
Редуктор коническо-цилиндрический
Червячно-цилиндрические редукторы
Сфера применения цилиндрических редукторов
Редукторы цилиндрические — виды и определение
Своё название редуктор цилиндрический получил не благодаря цилиндрической форме. Основой наименования стала цилиндрическая схема работы агрегата, а именно цилиндрической форме зубчатых колес применяемых в конструкции. Внутри редуктора в два или более рядов расположено несколько передаточных колес с одним (как минимум) цилиндрическим зацеплением.
Слово редуктор в переводе с латинского слова reductor означает отводящий (приводящий) назад. Этим в полной мере характеризуется основное качество устройств — отвод вращающего усилия. Передача в редукторах цилиндрических может быть прямой, цепной либо зубчатой.
Редуктором цилиндрическим называется механическая система, собранная с целью передачи и преобразования усилия крутящего момента. Система способна с высоким КПД преобразовывать высокую угловую скорость в более низкую с увеличением крутящего момента, т. е. увеличением передаваемого усилия. При добавлении в систему электродвигателя мы получаем мотор редуктор цилиндрический — компактное устройство создающее и преобразующее крутящий момент.
Передача крутящего момента в цилиндрических редукторах может происходить в различных плоскостях и при различных угловых расположениях валов по отношению друг к другу. В зависимости от угла наклона зубьев зубчатых передач рассматриваемые устройства подразделяются на цилиндрические прямозубые и цилиндрические косозубые редуктора.
Как следует из названия, прямозубый редуктор имеет прямую форму зубьев передаточных колес, т. е. расположенных параллельно оси зубчатого колеса. Это обеспечивает одновременное зацепление по всей длине зубы. Достоинством такого рода зацепления является высокая передаваемая мощность и возможность небольшого смещения колес относительно друг друга. Недостатком является более высокий (в сравнении с косозубыми передачами) износ и повышенный шум. Прямозубые передачи применяются как в открытых, так и закрытых передачах — редуктора цилиндрические одноступенчатые, а также двух-, трехступенчатые и т. д. Количество ступеней здесь означает количество передач.
При косозубом зацеплении оси зубьев находятся под углом к осям зубчатых колес. Таким образом, процесс зацепления представляет собой постепенный захват каждого следующего зуба. Благодаря этому увеличивается КПД передачи, уменьшается шум и вибрация при работе. С косозубыми передачами также выпускаются одно-, двух-, трехступенчатые редуктора цилиндрические, а также устройства с большим числом ступеней.
Редуктор с одной ступенью
Больше распространен редуктор цилиндрический одноступенчатый горизонтального исполнения.
Вертикальные модели также применяются. Та или иная конструкция связана с удобством компоновки привода. Колеса выполняются с прямыми, косыми или шевронными зубьями. Корпус цилиндрического редуктора изготавливается из чугунного литья или делается сваренным из стали.
Применяются подшипники качения и реже – скольжения (для тяжело нагруженных передач).
Редуктор цилиндрический горизонтальный имеет передаточное число не выше 6.3. Дальнейший рост передаточного числа (допускается его увеличение до 12.5) нерационально увеличивает габариты агрегата. Если редуктор цилиндрический одноступенчатый превышает допустимые габариты, применяют устройство меньшего размера с 2 ступенями.
Конструктивные особенности
Расположение зубьев относительно оси зубчатых колес является достаточно важной характеристикой. Но более значимую роль играют конструктивные особенности редуктора при передаче крутящего момента. Помимо, собственно, цилиндрических редукторов состоящих исключительно из цилиндрических прямо- или косозубых зубчатых передач широко применяются:
- Коническо цилиндрические редуктора. Одним из наиболее популярных вариантов конструкции является двухступенчатый редуктор, но возможно и большее число ступеней.
- Редуктора червячно-цилиндрические.
Остановимся более подробно на каждой конструкции.
Принцип работы одноступенчатого редуктора
Он достаточно прост для понимания. В таком механизме через расположенную на одном валу звездочку меньшего размера на установленную на другом валу, имеющую больший размер, через зубья передается вращательное движение. Эффект снижения количества оборотов в минуту достигается за счет разницы в диаметре звездочек. Длина круга, который очерчивает в процессе движения первая, существенно меньше того, который очерчивает вторая, поэтому большая звездочка вращается медленней.
При этом создаются устройства обратного действия, не снижающего количество оборотов за единицу времени, а наоборот повышающего.
Этот тип редуктора является самым простым. Отличается от прочих он тем, что передача движения производится через одно звено, а не через несколько, при этом входящее и исходное вращения имеют противоположные направления.
Читать также: Предел прочности стали формула
Передача крутящего момента может производиться и с использованием червячного механизма, но при этом на передаточное число влияет диаметр «червяка».
Редуктор коническо-цилиндрический
Данный тип редукторов относится к классическим вариантам конструкции. Его основным назначением является преобразование или изменение скорости вращения валов, как правило, от большей к меньшей. Благодаря конической конфигурации рабочих частей обеспечивается и эффективная передача крутящего усилия от одного вала к другому независимо от параметра угла подведения. Редуктор цилиндрический с конической передачей выгодно отличается от других конструкций повышенным коэффициентом полезного действия и высокой надежность в эксплуатации. Данные качества устройства оказывают прямое влияние на технические параметры всего механизма, в котором используется данный редуктор. Например, от количества передач в механизме во многом зависит производительность всего устройства. Поэтому, в зависимости от конструктивных требований, используются одноступенчатые устройства, а также редуктора коническо цилиндрические двухступенчатые и многоступенчатые.
В качестве примера такого редуктора можно взять горизонтальную компоновку цилиндрических передач, которая более всего подходит для эксплуатации в условиях:
- постоянной или переменной нагрузки;
- длительного или кратковременного режимов работы;
- разнонаправленного вращения валов.
Ограничением работы данного одноступенчатого цилиндрического редуктора является скорость не более 1800 об/мин. Важным преимуществом является компактный размер устройства и небольшой вес — до 250 кг.
Что делать, если шумит редуктор: советы автовладельцев
- Когда воет под нагрузкой. «Заметили, что редуктор гудит? Все, что вы можете сделать в данном случае — подкрутить гайку хвостовика. Для более сложных манипуляций следует обратиться в автосервис. Но ведь найти опытного мастера тоже непросто. Молодой специалист максимум осуществит разборку и сборку механизма. При этом вас еще и запугают, что все совсем плохо, чтобы побольше за ремонт взять. На моем авто гул появляется, когда на газ давлю. Но как только нагрузка становится меньше, никаких посторонних звуков нет. Это указывает на то, что следует установить новую главную пару. Конечно, ничего хорошего, но ремонтировать придется».
- Менять накладно, но нужно.
«Делать ремонт, когда гудит главная пара, бесполезно. Гул все равно не уйдет. Здесь главное не спутать поломку подшипников и главной пары, ведь звук практически одинаковый. Разница в том, что во втором случае гудение появляется под нагрузкой, когда машина набирает скорость 60–80 км/ч. Если же неисправны подшипники, гудение будет непрерывным.Однако бывают и исключения. Поэтому замену все равно нужно делать, хоть придется и потратиться. Стоимость нового редуктора сегодня составляет от 100 000 рублей и выше. Можно, конечно, купить из старой партии, может быть, кто-то по дешевке распродает, ведь спрос на такие изделия небольшой. В любом случае менять придется, здесь без вариантов».
Рекомендуем
«Смазки для автомобиля: основные типы и нюансы применения» Подробнее
- Проблема может быть в подшипниках.
«Когда появляется посторонний звук в цилиндрическом горизонтальном редукторе, – скорее всего, сломалась главная пара. Решение одно: замена. Однако если вышли из строя подшипники, их тоже можно установить новые, изрядно сэкономив при этом. На моем авто был сильный гул. На N никакого гудения не было. В тот момент я не подумал, что причина может быть в подшипниках. Купил подержанную деталь с авторазборки, установил, гул, вроде, прошел. Однако через некоторое время звук появился снова. В итоге выяснилось, что причина не в редукторе, а в ступичном заднем подшипнике». - Проще всего съездить в сервис.
«Появился гул цилиндрического горизонтального редуктора? Если у вас нет опыта выполнения сложных ремонтных работ, советую сразу ехать в специализированный автосервис. Там мастер проведет диагностику и определит, в чем проблема: в редукторе, подвесном либо ступичном подшипнике. Вышел из строя горизонтальный цилиндрический редуктор? Значит, решение только одно – ремонт. За работу вы отдадите максимум 40 000–45 000 рублей, если нужно будет менять главную пару». - Есть несколько вариантов.
«Почему появляется гул? Во-первых, из-за того, что износилась главная пара. Во-вторых, пришли в негодность подшипники. В-третьих, откручена гайка хвостовика. И, наконец, в-четвертых, регулировка сделана неверно. В каждом случае гудение специфическое, и возникает оно в разном режиме езды. Запомните только одно: если появился гул, восстановить цилиндрический горизонтальный редуктор народными способами не выйдет. Не нужно заливать туда присадку, смазку с высокой вязкостью, сыпать молибден, опилки и так далее. Если деталь износилась, восстановлению она уже не подлежит, что бы вы ни делали».
Червячно-цилиндрические редукторы
Данный тип конструкции является разновидностью традиционного редуктора с цилиндрическими зубчатыми передачами. Червячно-цилиндрические устройства имеют, как правило, вертикальное исполнение, но возможен и горизонтальное расположение при использовании прямого крепежа или специального фланца. В конструкцию устройства входит цилиндрическая передача и вал с червячной передачей. От типа крепежа зависят некоторые параметры работы механизма.
Так, при прямом соединении обеспечивается жесткий ход вала, где усилие передаётся через соединительную муфту. Данная муфта фиксирует входной вал с многозаходным винтом червячной передачи. Такое конструктивное решение обеспечивает существенный прирост коэффициента полезного действия механизма без дополнительных энергетических затрат, которые требует пуск механизма. Однако в сравнении с параметрами конического редуктора данный вариант конструкции имеет относительно малый коэффициент полезного действия. Поэтому основной сферой применения червячно-цилиндрических редукторов являются машины и механизмы работающие в повторно-кратковременном режиме.
Очень редко червячная передача добавляется при наличии двухступенчатой цилиндрической передачи. Основная причина — это малый коэффициент полезного действия и высокие затраты на производство.
Важным преимуществом цилиндрического редуктора червячно-цилиндрического типа является восприятие повышенных аксиальных и радиальных нагрузок при неизсенных параметрах производительности всего устройства. Наибольшую стабильность редуктор демонстрирует при эксплуатации на тихом ходу. Бесшумность является ещё одним важным преимуществом данной конструкции.
Редукторы цилиндрические постоянного тока и понятие соосности
Такое конструктивное решение (редуктора постоянного тока) далеко не новаторское, но имеет ряд преимуществ. В первую очередь это высокая надежность пусковых параметров. Второй важный момент — это стабильная работа при перегрузке.
Важную роль в обеспечении требуемых характеристик играет расстояние между осями редуктора. Соосность — это когда расстояние между входным и выходными валами меньше чем расстояние межосевых передач. Редуктор соосный цилиндрический имеет прямой угол подведения валов. Основным преимуществом является малая нагрузка на быстроходный вал, что позволяет значительно увеличить мощность и КПД устройства. Недостатком является более сложная конструкция редуктора, особенно быстроходного вала.
Области применения
Ввиду своих бесспорных преимуществ, цилиндрический редуктор, наряду с червячным является самым распространенным. Редукторы, в основе которых лежит цилиндрический привод, успешно нашли свое применение в приводах валкового оборудования, а также мешалок, экструдеров, самых разнообразных измельчителей, станков самых разнообразных конструкций.
Ограничений как таковых по применению нет. Исключение составляют лишь ситуации, когда в какой-то конкретной ситуации целесообразнее применить другой вид.
Отметим также необходимость смены масла каждые несколько смен. Делается это для того, чтобы удалить мелкую металлическую стружку в начале эксплуатации нового цилиндрического редуктора. Перед тем, как пустить новый редуктор, необходимо перепроверить все болтовые соединения корпуса, следующим действием – провернуть редуктор на холостом ходу. Включать разрешается строго после того, как оператор убедиться в надежном креплении данного агрегата. Нужно твердо знать, что эксплуатация допускается лишь тогда, когда обслуживающему персоналу обеспечен полный доступ к масляным пробкам – заливным, сливным, а также контроля наличия масла в агрегате.
При процессе разборки необходимо произвести отсоединение муфт и ликвидировать консольные нагрузки на окончания валов.
Сфера применения цилиндрических редукторов
Благодаря своим высоким техническим и эксплуатационным характеристикам цилиндрические редукторы широко применяются в различных сферах деятельности, особенно в машиностроении и автомобилестроении. Данный тип устройств применяется в различном промышленном оборудовании — кранах, мешалках, станках, экструдерах и мн. других машинах и механизмах. Ограничением для применения устройств является необходимость в плавном ходе машин и механизмов, а также малые размеры при большом передаточном числе ступеней.
Преимущества и недостатки
Конструкция цилиндрического редуктора определила целый ряд плюсов механизма, а именно:
Способность передавать большую мощность практически без потерь и создавать высокий крутящий момент.
Обладает одним из лучших показателей КПД среди других редукторов. Коэффициент полезного действия может достигать 98%.
Возможность эксплуатации с неравномерной нагрузкой, с частыми пусками и остановками, в длительном режиме.
Отсутствие эффекта самоторможения, позволяющее проворачивать выходной вал вручную при выключенном двигателе.
Невысокий нагрев корпуса и основных конструктивных элементов при работе.
Сравнительно небольшой люфт выходного вала, обеспечивающий высокую кинетическую точность цилиндрического редуктора.
Высокая надежность и соответствующий рабочий ресурс механизма, который может превышать 25 тысяч часов.
Высокая вариативность основных рабочих узлов позволяет подобрать или собрать цилиндрический редуктор практически под любую задачу.
Для объективности отметим и недостатки механизмов этого класса:
Невысокое передаточное число ступени редуктора. Максимальное значение не может превышать 1 к 6,3. Для увеличения показателя потребуется реализация многоступенчатой схемы редуцирования.
Значительные габаритные размеры у установок с высоким передаточным числом.
При работе цилиндрический редуктор создает существенный шум.
Отсутствие самоторможения также несколько ограничивает сферу применения или требует применения специальных тормозящих устройств.
Следует сказать, что благодаря простоте конструкции цилиндрический редуктор отличается вполне невысокой стоимостью.
Дефекты в редукторе ЗМ
Как определить редуктор заднего моста ваз
Повышенный люфт в РЗМ может образоваться из-за износа пальца сателлитов дифференциала – если взяться за карданный вал и покрутить его по часовой и против часовой стрелки, этот люфт можно ощутить. Также повышенный зазор может образоваться из-за износа шлицов внутри корпуса самого дифференциала.
Если не отрегулированы зазоры в главной паре ЗМ, при движении авто возникает характерный шум:
- при повышении нагрузки (резком наборе скорости) слышен характерный вой в мосту;
- при сбросе газа шум пропадает.
Гудеть ЗМ может и по-другому, но вышеописанный характерный признак чаще всего можно слышать на автомобилях ВАЗ-классика. Изношенные зубья главной пары хорошо видны на «планетарке» – они становятся закругленными, и на них часто отмечаются следы ржавчины.
Функции и принцип действия
Червячный редуктор
Редуктор заднего моста (РЗМ) является частью трансмиссии автомобиля. Этот агрегат изменяет направление и увеличивает значение крутящего момента, который передаётся от карданного вала полуосям ведущих колёс. Двигатель вращается с большой скоростью (от 500 до 5 тыс. оборотов в минуту), и задача всех элементов трансмиссии — преобразовать направление и угловую скорость вращательного движения мотора и обеспечить эффективную работу ведущих колёс.
Технические характеристики редуктора
Редуктор ВАЗ 2103 подойдёт для любой «классической» модели ВАЗ, но работа двигателя после установки «неродного» редуктора может измениться. Это связано с особенностями конструкции такого редуктора.
Передаточное число
Для каждого из типов РЗМ, устанавливаемых на ВАЗ 2101–2107, характерно своё передаточное число. Чем меньше значение этого показателя, тем более «скоростным» является редуктор. Например, передаточное число «копеечного» РЗМ равно 4,3, на «двойку» устанавливают редуктор с передаточным числом 4,44, т. е. ВАЗ 2102 является более тихоходным автомобилем по сравнению с ВАЗ 2101. Редуктор ВАЗ 2103 имеет передаточное число 4,1, т. е. скоростные показатели этой модели выше, чем у «копейки» и «двойки». Самым быстрым из РЗМ «классики» является агрегат для ВАЗ 2106: его передаточное число равно 3,9.
Количество зубьев
Передаточное число РЗМ связано с количеством зубьев на шестернях главной пары. На «троечном» РЗМ ведущий вал имеет 10 зубьев, ведомый — 41. Передаточное число рассчитывается делением второго показателя на первый, т. е. 41/10=4,1.
Количество зубьев можно определить по маркировке редуктора. Например, в надписи «ВАЗ 2103 1041 4537»:
- ВАЗ 2103 — тип редуктора;
- 10 и 41 — число зубьев ведущего и ведомого валов соответственно;
- 4537 — номер комплекта шестерён главной передачи.
Последствия установки нештатного редуктора
Следует знать, что установка более «быстрого» РЗМ не означает, автоматического увеличения скорости автомобиля. Например, если на ВАЗ 2103 вместо «родного» редуктора с передаточным числом 4,1 использовать агрегат ВАЗ 2106 с передаточным числом 3,9, то автомобиль станет на 5% «скоростнее» и на те же 5% «слабее». Это означает что:
- эффективный крутящий момент уменьшится на 5%;
- для разгона до определённой скорости потребуется меньшее количество оборотов двигателя, т. е., чтобы разогнаться, например, до 120 км/ч, будет достаточно 3900 оборотов в минуту, вместо 4400. Проблема в том, что теперь двигателю может не хватить мощности, чтобы раскрутиться до 3900 об./мин.
Таким образом, если вы установили на ВАЗ 2103 нештатный РЗМ с другим передаточным числом, то для сохранения динамических показателей автомобиля потребуется пропорциональное изменение мощности двигателя.
генчик64
https://vaz-2106.ru/forum/lofiversion/index.php/t5261–600.html
