У сучасному машинобудуванні існує велика різноманітність кінематичних схем редукторів, їх форм і конструкцій.
Редуктори діляться на циліндричні (осі ведучого і веденого валів паралельні), конічні (осі валів перетинаються), черв'ячні (осі валів перехрещуються в просторі). Зустрічаються і комбіновані редуктори, що представляють поєднання зубчастих (циліндричних і конічних) і черв'ячних передач.
За кількістю пар передач редуктори діляться на одноступінчасті і багатоступінчасті.
Обширний клас машин складають виробничі машини, які перетворюють механічну роботу, що отримується від двигуна, в роботу, пов'язану з виконанням певних технологічних процесів. До них, зокрема, відносяться машини з обробки металів, деревини, ґрунту та ін.
У виробничих машинах необхідний великий крутний момент при кутовий швидкості, меншій, ніж у двигуна.
Слово «редуктор» корінням сягає в латинську мову та позначає механізм який має в наші дні найширше застосування практично у всіх сферах діяльності сучасної людини. Дослівно в перекладі з латині «редуктор» - це механізм відвідний тому що приводить назад. На сучасному ж технічною мовою «редуктор» - це механізм входить в приводи машин і службовець для зниження кутових швидкостей веденого вала з метою підвищення крутного моменту. Щодня в світі працюють сотні мільйонів редукторів. Іноді необхідно отримати різні кутові швидкості вихідного вала. Для цього в корпусі розміщують кілька пар зубчастих коліс з різними передавальними числами і спеціальний механізм перемикання, який може включати в міру потреби ту чи іншу пару зубчастих коліс. Такі передавальні механізми називають коробками передач.
Кінематична схема приводу може містити, крім самого редуктора, відкриті черв'ячні і зубчасті передачі, ланцюгові або ремінні передачі. Зазначені пристрої є найбільш поширеною тематикою курсового проектування.
Пристрої для підвищення крутного моменту, виконані у вигляді окремих агрегатів, називають прискорювачами або мультиплікаторами.
Редуктор як правило складається з корпусу (чавунного, сталевого або алюмінієвого), в якому поміщені: вали зубчасті або черв'ячні колеса, підшипники та інше. У деяких випадках в корпусі редуктора поміщені механізми для змащування зачеплень і підшипників, а також механізми для охолодження. Розміщення опор валів редуктора в одному загальному жорсткому корпусі забезпечує сталість відносного розташування осей валів, а це дозволяє застосовувати широкі колеса з малим модулем. Застосування малих модулів, в свою чергу, призводить до збільшення точності і зменшення шуму при роботі передачі, до зниження вартості її виготовлення. Рясне змазування сприяє малому зносу і підвищує ККД редуктора передачі. Наявність корпусу забезпечує безпеку роботи редукторів. Цими достоїнствами редукторів пояснюється їх витіснення ними відкритих передач.
Редуктор розробляють для приводу певного обладнання або за заданим навантаженням (моменту на вихідному валу) і передавальному числу. Другий варіант властивий для спеціалізованих заводів, на яких утворено серійне виробництво редукторів. Планетарні і хвильові редуктори дозволяють створювати великі передавальні числа при малих габаритах.
Редуктори можуть бути:
- зубчасті або черв'ячні;
- одноступінчасті, двоступінчасті, триступінчаті і т.д.
- конічні, циліндричні, конічно-циліндричні і т.д.
Мастило зубчатих (черв'ячних) зачеплень і підшипників зменшує втрати потужності на тертя, знос і нагрівання деталей редуктора. У редукторах з невеликими потужністю і швидкістю зачеплення змащуються з масляної ванни зануренням або розбризкуванням. З цією метою зубчасте (черв'ячне) колесо, черв'як або допоміжна деталь (розбризкують кільце) частково занурюють в масло, що заливається в корпус редуктора. Редуктори великої потужності і швидкохідні змащують шляхом подачі масла насосом з ванни в зону зачеплення. Підшипники змащують розбризкуванням рідкого масла із загальної масляної ванни або густими (консистентними) мастилами, періодично закладаються в простір підшипникового вузла, захищене від ванни редуктора і зовнішнього середовища ущільненнями. зачеплення:
Якщо профіль зуба виконаний по евольвенті окружності, така передача називається - евольвентної. За допомогою евольвентного зачеплення можна зберігати при русі постійне передавальне відношення, даний вид зачеплення є зубчастим.
При цьому загартовані і піддані фінішної обробки зуби коліс.
Евольвентноє зачеплення при навантаженні передач має невеликий радіус кривизни і відповідно досить низька контактне напруження.
Коли профіль зуба виконаний тільки по колу застосовують зачеплення Новікова, яке використовують для передачі великих зусиль за допомогою зубчастих механізмів.
Головним недоліками передач з зачепленням Новікова є наступні:
- висотність стабілізації зони контакту;
- в один момент контактують головка і ніжка зуба
Другу проблему, можливо, вирішити, нарізаючи колесо і шестерню з допомогою однієї черв'ячної фрези, таким чином, щоб контактують боку зубів колеса і шестерні нарізалися однієї і тієї ж стороною зуба цій же черв'ячної фрези.
Шпонкою називають сталевий стрижень, що вводиться між валом і посадженої на нього деталлю - зубчастим колесом, шківом, муфтою - для взаємного з'єднання і передачі крутного моменту від валу до деталі або від деталі до валу.
Шпонки діляться на дві основні групи:
клинові (з ухилом), що дають напружені з'єднання
призматичні (без ухилів), при застосуванні яких виходять ненапружені з'єднання.
Напруженими називають з'єднання, в деталях яких виникають напруги в процесі монтажу, т. Е. До додатка зовнішніх сил.
За формою торців розрізняють клинові шпонки з головкою, і без головки. Головка використовується для вибивання шпонки при розбиранні за допомогою клина. На обертовому валу щоб уникнути нещасних випадків головка шпонки повинна бути закрита. У клинових шпонок робочими є широкі межі; по бічних гранях є зазор.
Основний недолік з'єднання деталей за допомогою клинових шпонок - наявність радіального зміщення осі насаживаемой деталі по відношенню до осі вала, що викликає додаткове биття, Тому вони застосовуються порівняно рідко - в основному в тихохідних передачах.
Призматичні шпонки не мають ухилу. Їх закладають в паз на валу. Такі шпонки не утримують деталь від осьового зсуву по валу; з цією метою використовують заплечики на валу, установочні кільця, стопорні гвинти і т. п. Призматичні шпонки застосовують в нерухомих і рухомих шпонкових з'єднаннях. В останньому випадку шпонку кріплять до валу гвинтами; така шпонка називається направляючою. За формою торців розрізняють призматичні шпонки з округленими і плоскими торцями.
Крім перерахованих широке поширення мають шпонки сегментні, тангенціальні і спеціальної конструкції. Ці шпонки зручні при складанні і розбиранні, прості у виготовленні, але застосовні при порівняно невеликих обертаючих моментах. На відміну від клинових, у призматичних шпонок робочими є вузькі межі.
Розміри шпонок повинні забезпечувати передачу певного крутного моменту. Розміри вала також залежать від переданого моменту, тому розміри перетину шпонок і діаметрів валів повинні бути ув'язані. Клинові врізні, призматичні і сегментні шпонки стандартизовані.
Канавки для шпонок викликають суттєве ослаблення валів, так як створюють значну концентрацію напружень. Для зниження концентрації напружень, а також для кращого центрування деталей на валу і зменшення напружень зминання в шпонкових з'єднань (що особливо важливо для рухливих з'єднань) застосовують шлицевое (або зубчасте) з'єднання деталей з валом. Цей вид з'єднань отримав останнім часом великого поширення.
Зубчасті з'єднання утворюються виступами на валу і відповідними западинами насаживаемой деталі. Вал і деталь з отвором обробляють так, щоб бічні поверхні шліців або ділянки циліндричних поверхонь (по внутрішньому або зовнішньому діаметру шліців) щільно прилягали один до одного. Відповідно розрізняють шліцьові з'єднання з центруванням по внутрішньому або зовнішньому діаметру або по бічних поверхнях. Між циліндричними поверхнями, які не є центрирующими, залишають зазор.
Залежно від форми виступів і западин розрізняють: прямобочного з'єднання по ГОСТ 1139-80 * (СТ РЕВ 188-75) з центруванням по зовнішньому або внутрішньому діаметру, а також по бічних поверхнях з чотирма, шістьма, вісьма або десятьма шлицами, трикутне і Евольвентноє шліцьові з'єднання, при останньому бічні поверхні шліців окреслені по евольвенті.
Конструювання корпусів редукторів:
У корпусі редуктора розміщуються деталі зубчастих і черв'ячних передач. При його конструюванні повинні бути забезпечені міцність і жорсткість, що виключають перекоси валів. Для підвищення жорсткості служать ребра, наявні у припливів під підшипники. Корпус зазвичай виконують роз'ємним, що складається з снования і кришки. У вертикальних циліндричних редукторах роз'єми роблять за двома навіть за трьома площинах. При конструюванні черв'ячних і легких зубчастих редукторів іноді застосовують нероз'ємні корпусу зі знімними кришками. Матеріал корпусу зазвичай чавун СЧ 10 або СЧ 15. Зварені конструкції з листової сталі Ст2 і 3 застосовують рідко, головним чином для великогабаритних редукторів індивідуального виготовлення. Товщина стінок зварних редукторів на 20-30% менше, ніж чавунних.
Для запобігання протікання масла площині роз'єму змащують герметиком. Ставити прокладку між підставою і кришкою не можна, так як при затягуванні болтів вона деформується, і посадка підшипників порушується.
Для захоплення редукторів при підйомі роблять під фланцем підстави припливи у вигляді гаків. Для зняття кришки роблять гаки або петлі на ній.
Для заливки масла і огляду в кришці корпусу є вікно, що закривається кришкою. Для видалення забрудненого масла і для промивання редуктора в нижній частині корпусу роблять отвір під пробку з циліндричної і конічної різьбою. Під циліндричну пробку ставлять ущільнюючу прокладку зі шкіри, маслостойкой гуми, алюмінію або міді. Надійніше ущільнює конічна різьблення.
Маслоспускного отвір виконують на рівні днища або трохи нижче його. Бажано, щоб днище мало нахил 1-2 ° в сторону маслоспускного отвори. Для полегшення відділення кришки від основи корпусу при розбиранні на поясі кришки встановлюють два віджимних болта.
Підшипники закривають кришками глухими і наскрізними, через які проходять кінці валів. По конструкції розрізняють кришки врізні і на гвинтах; матеріалом служить зазвичай чавунне лиття СЧ 10 або СЧ 15. Редуктор і електродвигун зазвичай встановлюють на литий плиті або на зварений рамі.
При конструюванні корпусів редукторів в деяких випадках прагнуть до усунення виступаючих елементів з зовнішніх поверхонь. Бобишки підшипникових гнізд прибирають всередину корпусу; кріпильні болти розміщують в нішах, розташовуючи їх вздовж довгих сторін. Кришки підшипникових гнізд врізні.