Что такое задний редуктор на авто. Виды редукторов

Редуктор заднего моста – один из важных узлов автомобиля, который участвует в его передвижении. Редуктор состоит из главной передачи и дифференциала.

Устройство и принцип работы

Главная передача

Главная передача может быть одинарной или двойной. Одинарная передает крутящий момент на колеса автомобиля с помощью одной зубчатой пары, а двойная – с помощью двух. Одинарная передача, в свою очередь, может быть:

• цилиндрической;
• конической;
• гипоидной;
• червячной.

У главной передачи цилиндрического типа шестерни располагаются в одной плоскости, у конической – перпендикулярно друг другу. Преимущества и недостатки основных модификаций одинарных главных передач перечислены в следующей таблице.

Модификации одинарных главных передач:

Двойная главная передача может быть центральной или разнесенной. Центральная имеет более простую конструкцию, большое передаточное число и большую нагрузку на все элементы системы. Разнесенная отличается более сложной конструкцией, она более эффективна в работе и компактна.

Дифференциал

Межколесный дифференциал распределяет крутящий момент между различными полуосями. Если машина скользит или пробуксовывает, дифференциал помогает ей справиться с данной проблемой, позволяя колесам вращаться с разной скоростью.

В чашке (3) расположены шестерни сателлитов (4) и полусоей (5). Чашка соединена с ведомой шестерней (2). Шестерня, в свою очередь, принимает крутящий момент от ведущей шестерни главной передачи (1). Чашка с помощью сателлитов передает вращение полуосям, приводящим в движение ведущие колеса автомобиля. Работа сателлитов обеспечивает разные угловые скорости. Величина крутящего момента неизменна.

Подобное устройство реализовано в большинстве заднеприводных машин, таких как «ВАЗ-2106», «ВАЗ-2107», «Газель». Оно доказало свою надежность во время работы в самых сложных условиях.

Неисправности

Причины появления неисправностей

Редуктор заднего моста – сложный механизм, состоящий из большого числа элементов. Неисправность любого из них может привести к выходу из строя всей системы.

1. Перегруз системы. Одной из самых распространенных причин выхода из строя редуктора заднего моста является частое превышение положенной нагрузки на автомобиль. Например, при буксировке тяжелых транспортных средств или других грузов. Во время буксировки нагрузка на все элементы системы существенно увеличивается.
2. Люфт в крестовинах. Многие автомобилисты отмечают, что через 5-6 лет эксплуатации авто в крестовинах появляется люфт. Это происходит из-за повышенной детонации двигателя, не отрегулированного зажигания и возникающих в связи с этим толчков и ударов. Поэтому в ходе ремонта проводят диагностику всех элементов ходовой части и не ограничиваются заменой передаточного механизма.
3. Отсутствие смазки. Если в редукторе заднего моста нет масла, то его может заклинить, из-за перегрева. Могут лопнуть стальные части или сломаться зубья на шестеренках. Чтобы избежать подобных проблем, необходимо держать уровень смазки под контролем.
4. Выработка подшипников , расположенных в «чулках». Эта неисправность появляется после долгих лет эксплуатации автомобиля. Она может спровоцировать искривление валов и разрушение зубчатых передач. В результате редуктор заднего моста будет не пригоден для ремонта.

Признаки неисправностей

О проблемах, связанных с работой редуктора заднего моста, вы узнаете по характерному шуму:

1. Усиленный шум моста. Возможно, деформировалась балка, износились шестерни и полуоси, понижен уровень масла или наблюдается его утечка. Шум, появившийся сразу после ремонта, является следствием неправильной регулировки.
2. Шум во время разгона. Если шум появляется во время разгона автомобиля, значит изношены или повреждены подшипники дифференциала, либо полуосей. Еще одна возможная причина – недостаток смазки в редукторе.
3. Шум во время разгона и торможения. Если шум появился не только во время разгона, но и при торможении автомобиля, значит, износились или разрушены подшипники ведущей шестерни. Возможно, в шестернях главной передачи нарушены зазоры.
4. Шум на поворотах. Если вы заметили появление шума на поворотах, значит, в автомобиле неисправны подшипники полуосей. Возможные причины – задиры на поверхности сателлитов или их слишком тугое вращение.
5. Стуки в начале движения. Скорее всего, увеличен зазор шлицевого соединения вала ведущей шестерни с фланцем. Также вероятно, что в отверстие для оси сателлитов, расположенное в дифференциале, изношено.

Тестовые испытания автомобиля

Тест 1. Начните движение по шоссе со скоростью 20 км/ч, затем плавно увеличивайте скорость до 90 км/ч. Одновременно прислушивайтесь к звукам, которые издает автомобиль на разной скорости. Отпустите педаль управления дроссельной заслонкой и, не притормаживания, погасите скорость двигателем. Следите за изменением шума.

Тест 2. Во время движения со скоростью 100 км/ч переключите рычаг в нейтральное положение, выключите зажигание и свободно катитесь до полной остановки. Следите за изменением шума на разных скоростях замедления.

Тест 3. Автомобиль в неподвижном положении, на ручном тормозе. Запустите двигатель машины и, постепенно увеличивая обороты, прислушайтесь к возникшим шумам. Если вы слышите такой же шум, как при испытании №1, значит их источником является не редуктор, а другие узлы автомобиля.

Тест 4. Если шум, выявленный на испытании №1, не повторился на испытаниях №2 и №3, значит, он исходит от редуктора. Чтобы окончательно в этом убедиться, поднимите задние колеса машины, запустите двигатель и переключитесь на четвертую передачу. Это позволит вам убедиться, что источником шума является именно редуктор, а не подвеска или кузов.

Как избежать преждевременного выхода редуктора моста из строя? Нужно следить за уровнем масла, прислушиваться к шумам и стукам в автомобиле, визуально осматривать мост на предмет течи и внешних повреждений балки.

Снятие и установка редуктора

Снятие редуктора

Чтобы снять редуктор, выполните следующие действия:

• слейте из балки моста масло;
• приподнимите заднюю часть автомобиля, установите ее на подставки;
• демонтируйте колеса;
• отверните гайки, прикрепляющие щит тормоза к балке;
• выдвиньте полуоси из коробки дифференциала;
• отсоедините от редуктора карданный вал;
• подставьте под картер редуктора подставку;
• выверните болты крепления редуктора к балке заднего моста;
• выньте редуктор из балки.

Редуктор закрепите на стенде. Снимите стопорные пластины, удалите болты и крышки подшипников коробки дифференциала, а также регулировочные гайки и наружные кольца роликовых подшипников. Прежде, чем снять крышки, пометьте их, чтобы позже установить на прежние места. Извлеките из картера редуктора коробку дифференциала с внутренними кольцами подшипников и ведомой шестерней.

Чтобы демонтировать ведущую шестерню и ее детали, необходимо выполнить следующие действия:

• перевернуть картер редуктора вверх горловиной;
• отвернуть ключом (2) гайку крепления фланца, придерживая при этом фланец (3) ведущей шестерни стопором (1);
• снимите фланец;
• извлеките ведущую шестерню;
• из картера выньте сальник, маслоотражатель, внутреннее кольцо переднего подшипника;
• выпрессуйте с помощью оправки наружные кольца заднего и переднего подшипника;
• снимите распорную втулку с ведущей шестерни;
• с помощью съемника (1) и оправки (4) снимите внутреннее кольцо заднего роликового подшипника;
• извлеките регулировочное кольцо внутренней шестерни.

Разбираем дифференциал:

• снимаем внутренние кольца (2) коробки (3) с помощью универсального съемника (1) и упора (4);
• отвертываем гайки крепления шестерни ведомой и выбиваем из коробки ось сателлитов;
• проворачиваем шестерни полуосей и сателлиты, при этом последние должны выкатиться в окна дифференциала, чтобы их можно было вынуть;
• снимаем с шестерни полуосей с опорными шайбами.

Установка редуктора

Чтобы разобрать редуктор, необходимо очистить от масла балку моста. Затем нужно положить уплотнительную прокладку на привалочную поверхность, вставить в балку редуктор и закрепить его болтами. Предварительно отверстия в балке и болты обезжирьте и нанесите на болты герметик. Присоедините к редуктору карданный вал и установите полуоси и тормозные барабаны. Установите колесо, наверните (не затягивая) болты их крепления. Кода будут установлены оба колеса, уберите подставки и опустите машину на землю. Далее затяните болты крепления колес с помощью динамического ключа. Очистите магнитную пробку и вверните ее в балку. Заправьте балку моста маслом через маслоналивное отверстие.

Чтобы понять, что такое одноступенчатый редуктор, необходимо сначала определится, что собой представляет устройство в классическом варианте. Редуктором называют механизм, состоящий из передач сцепления, которые передают друг другу рабочее движение. Благодаря простоте, высокой эффективности и небольшой стоимости редукторы находят себе широкое применение в машиностроении для создания разнообразных соединенных между собой механизмов.

В корпусе редуктора заключены червячные или зубчатые передачи, которые смонтированы сварным или прочим обездвиживающим способом на валах или осях. Первые при этом впрессованы в подшипники, которые находятся в специально проделанных для них отверстиях в корпусе. Подобная передача может быть смонтирована непосредственно на агрегате, который производит механическое движение, но установленная в отдельном корпусе (редуктор) обладает рядом преимуществ. В частности это:

• гарантия высокой точности сборки механизма;
• повышенный КПД;
• лучшая смазка частей редуктора;
• сниженный износ;
• повышенный уровень защиты от попадания наносящей вред устройству пилы и грязи.

Из чего состоит редуктор?

В его состав входит стальной сварной или литой чугунный корпус. В нем размещаются валы, оси, зубчатые колеса, червячные механизмы, подшипники и прочие элементы. Некоторые редукторы содержат специальные устройства, обеспечивающие смазку элементов редуктора. К примеру, он может быть оснащен масляным насосом или устройством, обеспечивающим охлаждение этого агрегата (змеевик с охлаждающей жидкостью зачастую монтируют в червячном редукторе).

Редукторы бывают разными. При этом отличаются не только по типам, но и индивидуальным особенностям, поэтому редукторы проектируют для определённого оборудования или агрегата, в зависимости от необходимости, передаточного числа и силы крутящего момента, которые нужно передать на принимающее устройство.

Основные типы редукторов

Они делятся:

• По типу передаточного соединения на:
  1. зубчатые;
  2. комбинированные.
• В зависимости от формы зубчатых колес на;
  1. конические и другие.
• По расположению валов в пространстве на:
  1. вертикальные;
  2. горизонтальные.
• В зависимости от особенностей кинематической системы, которая лежит в основе конкретного механизма на:
  1. развернутые;
  2. со сдвоенной ступенью и т.д.
• По количеству ступеней на:
  1. одноступенчатые;
  2. двухступенчатые.

Одноступенчатые цилиндрические редукторы

Этот тип редуктора отличается от прочих положением валов в корпусе и числом ступеней. Одноступенчатые цилиндрические редукторы могут быть вертикальными и горизонтальными. Шестеренки этих устройств могут иметь косые и прямые, а также шевронные зубья. Корпуса производят из стали сварным способом или из чугуна путем литья. Монтаж валов зачастую производится в подшипники скольжения или качения. Первые зачастую устанавливаются в тяжелых редукторах.

Состав и возможности компоновки одноступенчатого редуктора ограничены. Главной чертой, которая отличает их друг от друга, является расположение валов и осей в пространстве. При этом передаточное число этих агрегатов колеблется в диапазоне от 1,6 до 6,3. Угол наклона передач, выполненных с использованием косозуба, находится в диапазоне от 8 до 200 градусов.

Максимальное передаточное число, которые способен обеспечить агрегат равно 12,5, но при этом редукторы с максимальным передаточным числом применяются редко. Зачастую используются те, которые имеют передаточное число, не превышающее цифру 6.

Какое расположение редуктора выбрать — вертикальным или горизонтальным? Все зависит от необходимости удобств общей компоновки этого передаточного устройства. В частности имеет значение, как расположен агрегат, который производит механическое движение, его рабочий вал и т.д.

Чтобы создать такое устройство предварительно нужно изготовить его схему. Предлагаем изучить один из вариантов одноступенчатого редуктора с горизонтальным расположением осей.

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.

Передача крутящего момента может производиться и с использованием червячного механизма, но при этом на передаточное число влияет диаметр «червяка».

Где и для чего используются одноступенчатые горизонтальные редукторы?

Они находят себе применение:

• там где необходима постоянная или переменная нагрузка, реверсивная и одного направления;
• для обеспечения постоянной работы или с короткими перерывами;
• для обеспечения вращения валов в разные стороны.

Их нельзя или опасно использовать, если частота вращения вала будет превышать показатель 1800 оборотов за одну минуту, а также при запыленности воздуха выше 10 мг на куб. метр и атмосфере первого и второго типов в соответствии с ГОСТ 15150-69.

Процесс проектирования одноступенчатого цилиндрического редукторов

Перед тем как приступать к изготовлению этого устройства производится проектный расчет:

• подбора материалов;
• выбор максимально допустимого напряжения на качение;
• вычисление чистого полезного кручения вала.

В рамках произведения работ осуществляется подготовка эскизной компоновки редуктора.

Расчет размеров валов этого устройства производится в 2 этапа:

1. приблизительный подсчет количества оборотов чистого кручения;
2. точный расчет прочностных показателей напряжения изгиба и кручения.

Для производства подобных агрегатов рекомендуется использовать термически обработанную легированную сталь. Расчет валов при составлении проекта осуществляется в зависимости от напряжения кручения, концентрации напряжения, его циклов. Если планируется установка валов быстрого хода, то для расчета берутся во внимание меньшие значения, тихого хода — большие.

На завершающем этапе проектирования создается сборочный чертеж этого устройства. Он включает в себя все ранее разработанные чертежи каждого из элементов редуктора в отдельности. При этом создается рисунок уже готового устройства, в продольном и поперечном разрезах.

Для достижения сбалансированности и соосности расположения разнообразных элементов этого устройства разрабатываются кинематические схемы одноступенчатых редукторов. Они представляют собой изображения в разных разрезах корпуса и деталей, из которых состоит редуктор, отражают их взаимное расположение, пропорции, места сопряжения и т.д.

Компоновка одноступенчатого редуктора может быть разной. Он может иметь дополнительные, существенно улучшающие его работу элементы. Например, масляный насос, который осуществляет принудительную смазку в местах, куда не попадает жидкость при вращении маховика звездочки или в редукторе червячного типа.

Одним из элементов, участвующих в передаче мощности к колесам от двигателя, является редуктор заднего моста, газель ли это, или классика ВАЗ, например 2106, 2107. Хотя он отличается достаточно высокой надежностью, но тем не менее, периодическое обслуживание, а также уход ему необходимы, как и остальным узлам машины. А для этого надо хотя бы понимать, что он собой представляет и для чего служит.

Принцип работы редуктора заднего моста

Несмотря на значительное число моделей автомобилей, в которых ведущим является задний привод, редуктор, используемый в конструкции заднего моста, всегда, за редким исключением, выглядит практически одинаковым. Здесь стоит вспомнить определение, согласно которому редуктор – это устройство, которое изменяет скорость вращения при передаче усилия от одного устройства к другому . При изменении скорости вращения может изменяться его величина и направление.

Вот именно этот принцип работы реализует редуктор, используемый в конструкции заднего моста практически любого транспортного средства.

Устройство редуктора заднего моста

Рассматривать устройство подобного узла необходимо совместно с другими элементами, входящими в его состав.


Из чего состоит редуктор и принцип его работы, понятно из приведенного рисунка.
В него входят:

• главная передача (ГП);
• межколесный дифференциал.

Мощность от ДВС, если быть совершенно точным – от КПП, через ведущую шестерню 3 поступает на ведомую шестерню 2. Эта пара шестеренок называется главной передачей, и она изменяет величину момента и направление его передачи.

Ведомая шестерня связана с полуосями, через которые мощность от двигателя поступает на колеса. Межколесный дифференциал позволяет ее распределить между различными полуосями, и дает им возможность двигаться с различной скоростью, при изменении направления движения.

Подобный принцип построения реализован во многих заднеприводных машинах, не являются исключениями автомобили ВАЗ, такие модели как 2106, 2107, Газель. Такое устройство показало свою надежность и способность работать в самых сложных условиях.

Каким может быть редуктор заднего моста

Если присмотреться к приведенному рисунку, то можно заметить, что ведущая и ведомая шестерни ГП выглядят несколько необычно, их зубья расположены под углом, но не прямым, друг относительно друга. Это из-за того, что использована так называемая гипоидная передача . Ее особенностью является меньшая нагрузка, приходящаяся на один зуб, бесшумность и плавность работы. Она позволяет повысить надежность редуктора, примененного в конструкции заднего моста, в том числе применяемого на машинах ВАЗ, таких как модели 2106, 2107, Газели и других аналогичных авто, изготавливаемых с использованием такого механизма.


Однако это не единственный вариант реализации ГП, который успешно работает в качестве редуктора в различных конструкциях заднего моста. Подобное устройство может быть выполнено с использованием таких передач как:

1. цилиндрическая;
2. червячная;
3. коническая.

Однако зачастую эта возможность остается теоретической или применяется для отдельных моделей транспортных средств. Редуктор, в том числе для семейства ВАЗ моделей 2106,2107, а также других легковых авто, чаще всего изготавливают с использованием гипоидной передачи.

Не забудем о дифференциале

Устройство и конструкцию редуктора нельзя понять в полной мере, обойдя вниманием такой элемент, как межколесный дифференциал. Как уже упоминалось, его назначение – распределение полученного момента между полуосями. Фактически подобное устройство – это планетарный редуктор, через который распределяется момент между колесами в составе моста.

Такая конструкция характерна практически для большинства авто, в том числе ВАЗ моделей 2106, 2107. Однако надо сделать оговорку – обычных машин. Для вездеходов, внедорожников или кроссоверов могут использоваться другие типы дифференциалов. Дело в том, что обычный дифференциал, такой как на автомобилях ВАЗ моделей 2106, 2107, в процессе работы способен направить весь поступающий момент туда, где меньше нагрузка. Следствием этого будет вращение только одного колеса, а второе будет оставаться неподвижным.

Чтобы избежать подобного явления используются дифференциалы специальной конструкции:

• самоблокирующие;
• с ручной блокировкой;
• вискозные муфты и т.д.

Редуктор, применяемый в конструкции заднего моста, в том числе и для автомобилей ВАЗ, например моделей 2106, 2107, Газель и других, как отечественных, так и импортных, является ответственным узлом, обеспечивая во многих случаях надежную и длительную эксплуатацию. Коэффициент редукции главной пары в значительной мере сказывается на динамических параметрах автомобиля и зачастую определяет его топливно-экономическую эффективность.

Редуктор – инженерно-техническое устройство, предназначенное для преобразования крутящего момента с двигателя на другие механизмы. В большинстве механизмов он предназначен для изменения направления усилия, вращательного момента и давления, для чего используются различные типы.

На сегодняшний день существуют разные виды редукторов, среди которых выделяются:

• механические;
• турбинные;
• газовые;
• редукторы давления.

Наиболее распространёнными являются механические, которые используются в большинстве современных механизмов, в том числе автомобилях.

Конструкция редуктора

Конструктивные особенности редукторов зависят от их вида, устройства и предназначения. Они проектируются по принципу оптимального преобразования силового усилия. Большинство механических видов имеют схожие особенности конструкции и состоят из следующих элементов:

1. Колеса производятся из стали высокой твердости, червячные валы – из стали с дополнительной цементацией.
2. Для изготовления гибкого колеса применяется кованая сталь.
3. К подшипникам обычно никаких особых требований не представляется, при изготовлении часто применяют обычные конические роликовые подшипники.
4. Входящие и выходные валы.
5. Корпус изготавливается методом литья из чугуна или сплавов алюминия. Большинство моделей оснащены ребрами, необходимыми для дополнительного отведения тепла.

Все составные механизмы расположены в корпусе в виде коробочки (состоит из основания и крышки). Элементы механизма работают в смазанном состоянии. Смазка наноситься способом разбрызгивания, а в некоторых моделях предусмотрен принудительные насос, расположенный внутри корпуса.

Исходя из применения, выделяются различные модели, отличающиеся конструкцией. Среди них выделяются цилиндрические, червячные, конические и планетарные. Каждый из них имеет ряд преимуществ и недостатков, опираясь на которые, происходит подбор модели для определенных целей. Также каждый тип механизма разрабатывается на основе таких параметров:

• мощность;
• момент нагрузки;
• конструкционное расположение механизма;
• пространственное отношение редуктора и приводного вала.

В основе каждой модели стоит определенный тип механической редукторной передачи. На сегодняшний день можно выделить следующие типы передач:

Цилиндрические

Наиболее распространенный тип, который отличается высоким уровнем надежности и долговечности. Часто используется в моделях, применение которых сопровождается повышенными нагрузками и необходимостью сохранения высокого КПД передачи энергии.

Благодаря своей универсальности и надежности, цилиндрическая передача получила развитие и делится на несколько подвидов:

• прямозубая (зубья механической передачи выглядят как прямая резьба располагаются параллельно друг к другу);
• косозубая (зубья располагаются под определенным углом);
• шевронная (имеет особый тип строения зубьев, расположенных клинообразным типом);
• передача с внутренним зацеплением (отличается наличием зубьев на внутренней стороне приводного колеса).

Конические

Разработаны на основе цилиндрических передач, отличаются сферой применение. Их использование необходимо в тех случаях, когда передача вращения выполняется чрез перекрестные валы.

Червячные

Предназначена для передачи усилия от движущего механизма между пересекающимися в одной плоскости валами. Обычно состоит из зубчатого колеса и червяка. Основным его преимуществом является высокий уровень передаточного отношения, небольшие размеры механизма и самоторможение. К недостаткам можно отнести скорый износ зубчатого колеса, низкие рабочие мощности и низкий КПД.

Среди червячных передач выделяются передачи с червяком:

• цилиндрическим;
• глобоидным;
• спироидным;

А также тороидно-дисковой передачи и тороидной передачи внутреннего зацепления.

Гипоидная передача

Имеет схожий тип конструкции с червячной. Колесо имеет нарезанные спиральные зубья. Преимуществом этой передачи является число зубьев, одновременно входящих в зацепление. Это достигается благодаря смещению червяка относительно оси колеса. Коэффициент полезного действия такой передачи значительно выше, так благодаря масленому клину, увеличена скорость скольжения с одновременным уменьшением трения.

Волновая

Применяется, когда есть необходимость работы при высоких нагрузках. Состоит из гибкого и жесткого колеса и волнового генератора. Воздействие генератора влияет на гибкое колесо, деформируя его, из-за чего происходит зацепление зубьев гибкого и жесткого колеса. Позволяет минимизировать вибрацию и добиться максимальной плавности движения. Из-за чего этот тип передачи предпочитается для использования в точном машиностроении.

Каждый механизм отличается количеством ступеней редуктора. Некоторые имеют одноступенчатые пары, некоторые двухступенчатые и трехступенчатые. В машиностроении часто применяются комбинированные передачи, благодаря чему используются преимущества обеих передач.

Валы играют важную роль в передачи силового усилия. Выходной вал редуктора называют приводным. Вал должен соответствовать расчетной нагрузке и крутящему моменту.

Большинство моделей работает только в смазанном состоянии. Некоторые модели работают в масляной ванне, и для их смазывания предусмотрено специальное отверстие, через которое вводится смазка шприцом или специальным насосом. Простейшие типы механизмов требуют разбора корпуса и ручной смазки. При этом использовать можно как жидкую, так и консистентную смазку, качество которой должно соответствовать обслуживаемой модели.

Своевременная смазка поможет механизму работать более плавно и бесперебойно. Следует отметить, что качество смазки не менее важно, чем качество самого редуктора.

Классификация редукторов

На сегодняшний день типы редукторов классифицируются на основе:

• типа механической передачи;
• расположения элементов в пространстве;
• конструктивных особенностей.

В зависимости от расположения элементов они бывают вертикального и горизонтального исполнения. Среди различных типов можно выделить традиционные механические и мотор-редукторы (с дополнительно установленной двигательной установкой).

Основная, общепринятая классификация редукторов разработана в зависимости от типа передачи и по форме шестерен:

Цилиндрический и конический редуктор

В основе таких моделей используются конические и цилиндрические передачи. Данный тип прямого редуктора характеризируется высоким уровнем КПД (более 80%, в зависимости от количества зубьев). Еще одним преимуществом является практически полное отсутствие нагрева из-за отсутствия нагревающихся элементов. Это позволяет добиться простоты механизма, отсутствия необходимости в дополнительных мерах охлаждения. Данный тип получил высокую популярность благодаря надежности и долговечности.

Планетарный

Отличается от большинства других видов схемой расположения элементов. В его основе лежит планетарная передача. Основной ее функцией можно назвать преобразование поступающего момента. Подобные модели отличаются компактностью благодаря тому, что рабочие элементы находятся в одной геометрической оси, чего нельзя встретить в стандартных механизмах. Широко распространены в сфере приборостроения и машиностроения. Они позволяют комбинировать преимущества цилиндрических и червячных.

Позволяют также добиться оптимального соотношения производительности, компактности, надежности и долговечности.

Червячный

В основе этого вида лежит червячная передача, которая позволяет использовать его для различных целей. Использование этой модели помогает преобразовывать как прямой, так и угловой крутящий момент. В основе конструкции лежит спиралевидный винт, который формой напоминает червяка, из-за чего он получил свое название. Используется довольно редко, так как не отличается надежностью и высокой производительностью. В некоторых случаях при повышении нагрузки может выйти из строя. Несмотря на свои недостатки, он прочно занял свое место в машиностроении, так как является незаменимым при передаче усилия между перпендикулярно расположенными валами.

Волновой

Имеет особенный характеристический размер и тип конструкции, в основе которой лежит неподвижный корпус с нарезанными зубьями. Внутри корпуса расположен гибкий элемент, усилие на которые передается ведущим валом, соединенным с ним. Гибкий элемент изготовлен в виде овала, благодаря чему при движении внутри корпуса создает волнообразные движения.

Данный тип отличается высокой производительностью, имея высокое передаточное отношение, достичь которое невозможно с помощью других моделей. Отличается компактными размерами, что особо важно для использования в точном машиностроении.

Следует отметить, что современные тенденции машиностроения требуют особых характеристик от редукторов. Из-за этого все большего распространения получают комбинированные модели. Цилиндрические модели дополняют коническими горизонтальными передачами. Червячные дополняются дополнительными валами, а также некоторые модели оснащаются дополнительными моторами.

Различные виды мотор-редукторов получили широкое распространение благодаря тому, что в одном механизме объединяют еще и электродвигатель и все необходимые дополнительные элементы.

Применение механизма

Назначение редуктора неограниченное, большинство сложных машин и агрегатов имеют его в структуре механизма. В тяжелой промышленности чаще всего применяются червячные и цилиндрические механизмы, предназначенные для передачи усилия на инструмент.

Также он является основной составной частью механизма любого автомобиля, где применяются несколько подобных элементов. Он встречается в коробке передач, карданном вале, бензиновом насосе, тормозной системе и других узлах.

Некоторые автовладельцы думают, что редуктор и дифференциал имеют идентичную конструкцию и выполняют схожие функции. Но в отличие от редуктора, который изменяет крутящий момент, дифференциал распределяет крутящий момент между осями в определенной пропорции, без его повышения или понижения.

Редукторы давления можно встретить при добывании газа. Их применение позволяет контролировать давление и изменять его направление, будь то давление газа или воды. В нефтеперерабатывающей области подобный механизм используется в генераторных установка, различных мешалках, системах отопления и вентиляции. На цементных заводах применяются планетарные модели, которые являются составными частями транспортных лент, передающих огромное количество материалов. Назначение колесных редукторов состоит в работе ленточных транспортёров.

Практически на каждом производство используются устройства типа лебедок и подъемников, каждый из которых имеет в конструкции редуктор. Подобные механизмы встречаются в землеройной технике, которая применяется в строительстве и промышленных карьерах.

Встретить такие модели можно в различных бытовых приборах. Но чаще всего встречаются мотор-редукторы (в кухонных комбайнах, стиральных машинах, перфораторах и дрелях). В перфораторах применяют комбинацию планетарного и мотор-редуктора, что позволяет добиться оптимальной работы поступательно-вращающихся элементов.

Следует отметить, что практически каждый современный сложный механизм не может обойтись без использования редуктора. Данный элемент позволяет значительно повысить производительность двигателей, передачу силового усилия между конструкционными элементами и минимизировать износ механизмов. Выбор подходящей модели, своевременное обслуживание и соблюдение нормативной нагрузки, позволит полноценно использовать редуктор весь гарантийный срок, не зависимо от сферы его использования.

Вам также могут быть интересны статьи:

Мотор-редуктор: устройство и назначение Конвейер: типы, назначение, устройство

Общего и специального назначения.
Редукторы общего назначения могут применяться во многих случаях и отвечают общим требованиям. Специальные же редукторы имеют нестандартные характеристики подходящие под определенные требования.

Классификация, основные параметры редукторов

В зависимости от типа зубчатой передачи редукторы бывают цилиндрические, конические, волновые, планетарные, глобоидные и червячные . Широко применяются комбинированные редукторы, состоящие из нескольких совмещенных в одном корпусе типов передач (цилиндро-конические, цилиндро-червячные и т.д.).

Конструктивно редукторы могут передавать вращение между перекрещивающимися, пересекающимися и параллельными валами.
Так, например цилиндрические редукторы позволяют передать вращение между параллельными валами, конические - между пересекающимися, а червячные - между пересекающимися валами.

Общее передаточное число может достигать до нескольких десятков тысяч, и зависит от количества ступеней в редукторе. Широкое применение нашли редукторы, состоящие из одной, двух или трех ступеней, при чем они могут, как описывалось выше, совмещать разные типы зубчатых передач.

Ниже представлены наиболее популярные виды редукторов , серийно выпускаемые промышленностью.

Цилиндрические редукторы

Конические и цилиндро-конические редукторы

Конические и цилиндро-конические редукторы передают момент между пересекающимися или скрещивающимися валами. В редукторах применяются шестерни в виде конуса с прямыми или косыми зубами. Конические редукторы имеют большую плавность зацепления, что позволяет им выдерживать большие нагрузки. Редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Большое распространение получили цилиндро-конические редукторы , где общее передаточное отношение может достигать 315. Быстроходный и тихоходный валы редуктора могут располагаться горизонтально и вертикально. По типу кинематической схемы конические и цилиндро-конические редукторы могут быть развернутые или соосные.

На рисунке ниже представлены кинематические схемы конических редукторов:

А) Реверсивный конический редуктор. Смена направления вращения достигается установкой зубчатого колеса с противоположенной стороны конической шестерни.

Б) Реверсивный конический редуктор. Конические шестерни вращаются в разных направлениях. Подключение тихоходного вала к одной из конических шестеренок происходит за счет кулачковой муфты.

В) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.

Г) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Входной и выходные валы перекрещиваются и лежат в разных плоскостях.

Д) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.

Е) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Промежуточная и тихоходная цилиндрическая передача собраны по соосной схеме.

Конические редукторы широко используются в изделиях, где требуются передать высокий момент под прямым углом. В отличие от червячных редукторов, конические редукторы не имеют быстро изнашиваемого бронзового колеса, что позволяет работать им в тяжелых условиях длительное время. Также важным отличием является обратимость, возможность передавать вращение от тихоходного вала к быстроходному валу. Обратимость позволяет разгрузить редукторный механизм в отличие от червячного редуктора, что позволяет использовать конический редуктор в установках с высокой инерцией.

Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней:

Конструкция и назначение редуктора

Механизм, служащий для понижения угловой скорости и одновременно повышающий крутящий момент, принято называть редуктором. Энергия вращения подводится на входной вал редуктора, далее в зависимости от передаточного отношения на выходном валу получаем пониженную частоту и увеличенный момент.

В состав редуктора в зависимости от типа механической передачи обычно входят зубчатые или червячные пары, центрирующие подшипники, валы, различные уплотнения, сальники и т.д. Элементы редуктора помещаются в корпус, состоящий из двух частей – основания и крышки. Рабочие механизмы редуктора при работе непрерывно смазываются маслом путем разбрызгивания, а в отдельных случаях применяется принудительный насос, помещенный внутрь редуктора.

Существует огромное количество различных типов редукторов, но наибольшую популярность получили цилиндрические, планетарные, конические и червячные редукторы. Каждый тип редуктора имеет свои определенные преимущества и недостатки, которые следует учитывать при конструировании оборудования. Основными же критериями для подбора редуктора являются определение необходимой мощности или момента нагрузки, коэффициента редукции (передаточного отношения), а также монтажного расположения источника вращения и рабочего механизма.

Особенности редукторов по виду механических передач

Мировой промышленностью выпускается огромное количество редукторов и редукторных механизмов различающихся по типу передачи, вариантам сборки и т.д. Рассмотрим основные типы механических передач, их особенности и преимущества.

– является самой надежной и долговечной из всех видов зубчатых передач. Данная передача применяется в редукторах, где требуется высокая надежность и высокий КПД. Цилиндрические передачи обычно состоят из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колёс.

а) Прямозубая цилиндрическая передача

б) Косозубая цилиндрическая передача

в) Шевронная цилиндрическая передача

г) Цилиндрическая передача с внутренним зацеплением

Конические передачи – обладают всеми преимуществами цилиндрических зубчатых передач и применяются в случае перекрещивания входного и выходного валов.

а) Коническая зубчатая передача с прямым зубом

б) Коническая зубчатая передача с косым зубом

в) Коническая зубчатая передача с криволинейным зубом

г) Коническая гипоидная передача

– позволяет передавать кинетическую энергию между пересекающимися в одной плоскости валами. Основными преимуществами данной передачи является высокий показатель передаточного отношения, самоторможение, компактные размеры. Недостатками являются низкий КПД, быстрый износ бронзового колеса, а также ограниченная способность передавать большие мощности.

Гипоидная передача – она же спироидная состоит из конического червяка и диска со спиральными зубьями. Ось червяка значительно смещена от оси конического колеса, благодаря чему число зубьев одновременно входящих в зацепление в несколько раз больше чем у червячных передач. В отличие от червячной пары в гипоидной передаче линия контакта перпендикулярна к направлению скорости скольжения, что обеспечивает масленый клин и уменьшает трение. Благодаря этому КПД гипоидной передачи выше, чем у червячной передачи на 25%.

а) Червячная передача с цилиндрическим червяком

б) Червячная передача с глобоидным червяком

в) Спироидная передача

г) Тороидно-дисковая передача

д) Тороидная передача внутреннего зацепления

– прототипом является планетарная передача с небольшой разницей количества зубов сателлита и неподвижного колеса. Волновая передача характеризуется высоким показателем передаточного отношения (до 350). Основными элементами волновой передачи являются гибкое колесо, жесткое колесо и волновой генератор. Под действием генератора гибкое колесо деформируется и происходит зацепление зубьев с жестким колесом. Волновые передачи широко применяются в точном машиностроении благодаря высокой плавности и отсутствия вибраций во время работы.

1) Зубчатое колесо с внутренними зубьями

2) Гибкое колесо с наружными зубьями соединенное с выходным валом редуктора

3) Генератор волн

Количество ступеней редуктора

Число ступеней редуктора напрямую влияет на передаточное отношение. В червячных редукторах наиболее распространены одноступенчатые пары. Цилиндрические же редукторы, состоящие из одной ступени, применяются реже, чем двух- или трехступенчатые редукторы. В производстве редукторов все чаще применяются комбинированные передачи, состоящие из разных типов передач, например коническо-цилиндрические редукторы.

Входные и выходные валы редукторов

В редукторах обычно применяются обычные прямые валы, имеющие форму тел вращения. На валы редукторов действуют внешние нагрузки, консольные нагрузки и усилия преодоления зацеплений. Крутящий момент на валу определяется рабочим крутящим моментом редуктора или реактивным крутящим моментом привода. Консольная нагрузка определяется способом соединения редуктора с двигателем, зависит от радиального или осевого усилия на вал. В ряде машин, к которым предъявляются особые требования в отношении габаритов или веса используются редукторы с полым валом. Полый вал редуктора позволяет располагать вал исполнительного механизма внутри редуктора, тем самым отпадает необходимость использовать переходные полумуфты и т.п.

Срок службы редуктора

Срок службы редуктора зависит от правильных расчетов параметров действующей нагрузки. Также на длительность работы влияет своевременное профилактическое обслуживание редуктора, замена масла и сальников. Регулярный профилактический осмотр позволит избежать незапланированного ремонта или замену редуктора. Уровень масла контролируется через смотровое окно в редукторе и при необходимости доливается до нужного уровня.

Ниже приведена таблица зависимости срока службы редуктора от типа передачи:

Устройство редуктора

Основными элементами редуктора являются:

1. Прошедшие обработку зубчатые колеса с зубьями высокой твердости . Материалом обычно служит сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В планетарных редукторах шестерни и сателлиты изготовлены из стали марки 25ХГМ ГОСТ 4543-71. Зубчатые венцы из стали 40Х. Червячные валы изготавливаются из стали марки ГОСТ 4543-71 – 18ХГТ, 20Х с последующей цементацией рабочих поверхностей. Венцы червячных редукторов изготавливают из бронзы Бр010Ф1 ГОСТ 613-79. Гибкое колесо волнового редуктора изготовлено из кованой стали 30ХГСА ГОСТ 4543-71.
2. Валы (оси) быстроходные, промежуточные и тихоходные . Материалом является - сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В зависимости от варианта сборки выходные валы могут быть одно- и двухконцевыми, а также полыми со шпоночным пазом. Выходные валы планетарных редукторов изготовлены заодно с водилом последней ступени. Материалом служит чугун или сталь.
3. Подшипниковые узлы . Используются подшипники качения воспринимающие большие осевые и консольные нагрузки. Применяются обычно конические роликоподшипники.
4. Шлицевые, шпоночные соединения . Шлицевые соединения чаще применяются в червячных редукторах (выходной полый вал). Шпонки применяются для соединения валов с зубчатыми колесами, муфтами и другими деталями.
5. Корпуса редукторов . Корпуса и крышки редукторов выполняются методом литья. В качестве материалов используется чугун марки СЧ 15 ГОСТ 1412-79 или сплав алюминия АЛ11. Для улучшения отвода тепла корпуса редукторов снабжаются ребрами.

Методика выбора редуктора в зависимости от нагрузки

Методика выбора редуктора заключается в грамотном расчете основных параметров нагрузки и условий эксплуатации.

Технические характеристики описаны в каталогах, а выбор редуктора делается в несколько этапов:

• выбор редуктора по типу механической передачи
• определение габарита (типоразмера) редуктора
• определение консольных и осевых нагрузок на входной и выходной валы
• определение температурного режима редуктора

На первом этапе конструктор определяет тип редуктора исходя из заданных задач и конструктивных особенностей будущего изделия. На этом же этапе закладываются такие параметры как: передаточное отношение, количество ступеней, расположение входного и выходного валов в пространстве.

На втором этапе следует определить межосевое расстояние. Исходные данные на каждый тип редуктора можно найти в каталоге. Следует помнить, что межосевое расстояние влияет на способность передать момент от двигателя к нагрузке.

Консольные и осевые нагрузки определяются уравнениями, а потом сравниваются со значениями в каталоге. В случае превышения расчетных нагрузок, на какой либо вал, редуктор выбирается на типоразмер выше.

Температурный режим определяется во время работы редуктора. Температура не должна превышать + 80° гр. при длительной работе редуктора с действующей нагрузкой.

Как выбрать редуктор?

Выбор редуктора должен производить квалифицированный сотрудник т.к. неправильные расчеты могут привести к поломке редуктора или сопутствующего оборудования. Грамотный выбор редуктора поможет избежать дальнейшие затраты на ремонт и покупку нового привода. Основными параметрами для выбора редуктора как было сказано выше, являются: тип редуктора, габарит или типоразмер, передаточное отношение, а также кинематическая схема.

Определить габарит редуктора можно с помощью каталога, где указаны максимальные значения крутящего момента для каждого типоразмера. Момент действующей нагрузки на редуктор определяется следующим выражением:

где:
M2 - выходной момент на валу редуктора (Н/М)
P1 - подводимая мощность на быстроходном валу редуктора (кВт)
Rd - динамический КПД редуктора (%)
n2

Частоту вращения тихоходного вала n2 можно определить, зная значения передаточного отношения редуктора i , а также значения скорости быстроходного вала n1 .

где:
n1 - частота вращения быстроходного вала (об/мин)
n2 - частота вращения тихоходного вала (об/мин)
i - передаточное отношение редуктора

Еще одним важным фактором, который следует учитывать при подборе редуктора, является величина – сервис фактор (s/f). Сервис фактор sf – это отношение максимально допустимого момента M2 max указанного в каталоге к номинальному моменту M2 зависящего от мощности двигателя.

где:
M2 max - максимально допустимый момент (паспортное значение)
M2 - номинальный момент на валу редуктора (зависит от мощности двигателя)

Значение сервис фактора (s/f) напрямую связан с ресурсом редуктора и зависит от условий работы привода.

При работе редуктора с нормальной нагрузкой, где число стартов не превышает 60 пусков в час - сервис фактор может выбираться: sf = 1.

При средней нагрузке, где число стартов не превышает 150 пусков в час - сервис фактор выбирается: sf = 1,5.

При тяжелой ударной нагрузке с возможностью заклинивания вала редуктора сервис фактор выбирается: sf = 2 и более.

Передаточное отношение и как его определить?

Основное назначение любого редуктора понижение угловой скорости подводимой на его входной вал. Значения выходной скорости определятся передаточным отношением редуктора. Передаточное отношение редуктора - это отношение скорости входного вала к скорости выходного вала.