Справочная информация. Что такое редукторы и где они применяются

Срок службы редукторов общепромышленного исполнения

КПД, соотношение мощности и веса

Редукторы для промышленного оборудования

Типовые сферы применения различных типов редукторов

Червячный редуктор как основной элемент привода

Цилиндрический редуктор — основной тип привода для промышленного оборудования

Смазка и охлаждение редукторов

Обслуживание и ремонт редукторов

Способы монтажа редукторов

Редукторы предназначены для увеличения крутящего момента двигателей за счет уменьшения скорости вращения. Широкое применение редукторов обусловлено тем, что все распространенные типы двигателей (ДВС, электродвигатели и турбины) имеют должный КПД только при большой скорости вращения, в то время как для большинства механизмов, наоборот, требуются низкие скорости вращения. Именно поэтому прибегают к помощи понижающего редуктора, которых предложено множество вариантов конструкций под любые задачи. По этой же причине широко выпускаются почти только понижающие редукторы. Соотношение числа оборотов входного и выходного вала называется, как «передаточное число», оно составляет от 1:2, до 1:2500. Редукторы с передаточным числом более 2500 не изготавливаются массово ввиду низкого спроса.

• Покупка редукторов — долговременное вложение в промышленное оборудование. Срок их службы составляет 7-15 лет. В процессе эксплуатации требуется лишь периодическая замена масла в картере и соблюдение технологических режимов (нагрузка, охлаждение, скорость вращения на первичном валу).

Срок службы редукторов общепромышленного исполнения:

КПД, соотношение мощности и веса

КПД редуктора рассчитывается, как отношение мощности на входе и на выходе. Потери будут в шестеренчатых передачах любой конструкции, редукторов без потерь не существует. По этой причине, везде, где возможно, привод стараются делать напрямую от электродвигателей, без использования редукторов, но во многих случаях, это невозможно. Если привод имеет большую мощность, то целесообразно применение цилиндрического, либо планетарного редуктора. Эти два типа конструкции имеют наиболее высокий КПД.

Хорошие редукторы имеют КПД 95-97%. Потери каждой ступени — не более 2-3%. Например, трехступенчатый редуктор будет иметь КПД 88%, так как каждая ступень шестеренчатых передач «съедает» 3% мощности. Дополнительные ступени делаются для повышения передаточного числа. Несмотря на то, что они снижают КПД, замены многоступенчатой схеме нет. Другими путями получить большое передаточное отношение, сохранив компактные размеры редуктора, невозможно.

Помимо значения КПД для редуктора важно соотношение передаваемой мощности и веса. Если гнаться только за КПД, то соотношение мощности и веса окажется просто неприемлемым даже для стационарных промышленных конструкций. Необходим баланс этих характеристик. Наибольшее соотношение передаваемой мощности к собственному весу у планетарных редукторов. Благодаря этому качеству планетарными редукторами оснащаются вертолеты и турбовинтовые самолеты. Их же применяют для привода различных установок, где важен малый вес. Например, стационарные бетономешалки комплектуются цилиндрическими редукторами, а автобетоносмесители — планетарными. Перспективна схема планетарной коробки передач автомобиля, но пока что, автостроительные корпорации придерживаются цилиндрической схемы КПП.

Редукторы для промышленного оборудования

Подавляющее большинство редукторов выпускается для промышленного оборудования. Ими комплектуется не только вся станочная база, но и грузоподъемные устройства, краны, вспомогательные механизмы ТЭС, нефтяные качалки, буровые установки. Общепромышленная схема пригодна почти везде. Исключение составляют специальные редукторы. В их категорию попадают механизмы, где передаточное отношение больше 80. Оно требует особой конструкции. В общепромышленном исполнении изготавливаются редукторы со всеми типами зубчатых передач:

• Волновые с гибкими шестернями.
• Цилиндрические.
• Планетарные.
• Червячные и глобоидные.
• Конические, коническо-цилиндрические.

Общепромышленные редукторы предназначены для эксплуатации с общепромышленными электродвигателями. Наиболее распространены двигатели без щеточного узла, поэтому их скорость вращения кратна сети 50 Гц. Большинство редукторов имеют ограничение на скорость вращения входного вала в 1500 об/мин. При более высокой скорости увеличиваются потери, возникает недопустимо большой уровень шума и нагрева масла в картере.

Шестеренчатые передачи требуют смазки, как подшипников, так и зубчатых венцов. Наиболее целесообразна для них компоновка в герметичном картере с частичным заполнением маслом. Именно такое исполнение имеют общепромышленные редукторы. Картер изготавливается из чугуна, реже — из алюминия. Снаружи он окрашивается в синий цвет после пескоструйной обработки. Состав краски — алкидная эмаль (для климатического исполнения У1 и У2). В производстве используются унифицированные подшипники и шестерни.

Типовые сферы применения различных типов редукторов

1. Цилиндрический редукторы — все промышленные механизмы, работающие в длительном режиме и требующие большой мощности: металлургия, энергетика, привод прокатных станов. Также: экскаваторные лебедки, угольная и горнорудная промышленность, дробильные устройства и крановый привод (механизмы перемещения и грузоподъемные лебедки). Металлообрабатывающие станки тоже приводятся от цилиндрических редукторов.
2. Червячные редукторы — циклически работающие устройства: подача на станках, привод промышленных манипуляторов, сборочных роботов, регулировочных устройств, дозаторов и смесителей. Червячные редукторы используются для привода транспортеров, конвейеров, сортировочного оборудования и различных устройств, требующих самоторможения. КПД червячной передачи не позволяет передавать чрез нее большую мощность, поэтому сфера применения редукторов данного типа — устройства малой и средней мощности.
3. Глобоидные редукторы (вариант червячной передачи) — пассажирские лифты, грузовые лифты, подъемники различной конструкции для людей и грузов. КПД глобоидного редуктора еще ниже, чем червячного, поэтому их установка целесообразно только там, где требуется высочайшая надежность привода.
4. Планетарные редукторы — легкие и компактные приводные системы, где требуется минимальный вес и объем. К таковым относятся механизмы на транспорте: автобетоносмесители, буровые станки, редукторы для самолетов и вертолетов. Сейчас, благодаря удешевлению производства червячные редукторы приходят в металлообработку. Соосность входного и выходного вала делает их очень удобным вариантом для применения на любых станках.
5. Червячные двухступенчатые редукторы — сортировочное оборудование, сложные сборочные линии, системы, требующие очень медленного вращения. Передаточное число двухступенчатого червячного редуктора может достигать нескольких тысяч раз. За минуту выходной вал поворачивается лишь на несколько градусов. Для передачи больших мощностей подобная схема не пригодна.
6. Волновые редукторы — промышленные роботы-манипуляторы, станки с пониженным уровнем шума, привод установок на транспорте, легкие буровые станки. Волновые редукторы устанавливаются в автомобильные лебедки, тельферы, краны, грузоподъемные устройства. Их применение целесообразно, когда более дешевые и эффективные планетарные редукторы не подходят по массогабаритным показателям.
7. Коническо-цилиндрические редукторы — мощные транспортеры, элеваторы, промышленное оборудование, требующее низких скоростей вращения, но, где из-за большой мощности червячные редукторы не подходят. Дополнительная коническая пара шестерен обеспечивает выгодное расположение электродвигателя — вдоль корпуса, а не поперек.
8. Конические редукторы. Обладают малым передаточным числом — 2-7 раз. Из-за этого сфера применения очень узкая. Их используют в приводе вентиляторов градирен, скоростных элеваторов, и в системах комбинированного привода, например, в паре с цепной, фрикционной или червячной передачей.

Червячный редуктор как основной элемент привода

Отдельная категория редукторов используется для привода регулировочных устройств автоматики, противопожарных клапанов, управления топливными системами. От исправности этого оборудования зависит сохранность целых предприятий, безопасность труда тысяч человек. Оптимально применение червячных редукторов специального исполнения с высокой степенью защиты. При производстве рассчитывается многократный запас прочности, используется нержавеющая сталь, специальные масла. Герметичный корпус пломбируется, обслуживание проводится строго по графику.

Цилиндрический редуктор — основной тип привода для промышленного оборудования

В цилиндрических редукторах используются прямозубые или косозубые шестерни, установленные на параллельных валах. Название «цилиндрический» связно с формой шестерней. Они могут иметь значительную толщину, что делается для увеличения площади соприкосновения зубьев, благодаря чему передаваемая нагрузка возрастает. Пример цилиндрического многоступенчатого редуктора — автомобильная КПП. Все валы в ней расположены параллельно и использованы только цилиндрические шестерни. Точно также и в промышленных редукторах: параллельно закрепленные валы на подшипниках и 1-4 ступени цилиндрических шестерен. Каждая ступень обеспечивает понижение частоты вращения до 10-и раз. Передаточное число последующей ступени умножается на предыдущую, или сумму предыдущих ступеней. Например, двухступенчатый редуктор с двумя ступенями по 7 обеспечит передаточное число 49 раз.

Параллельные валы и цилиндрические шестерни легки в обслуживании, замене подшипников и подборе запчастей, легко проводить измерения зазоров, определять степень износа и остаточный ресурс оборудования. Благодаря всем этим качествам и самому высокому КПД цилиндрические редукторы стали основным типом для промышленного оборудования. Везде, где можно, стараются использовать именно эту конструкционную компоновку.

Смазка и охлаждение редукторов

Шестеренчатые передачи требуют постоянной смазки. Картер редуктора заливается минеральным, либо синтетическим маслом с присадками. В сравнении с автомобильными двигателями режим работы намного более щадящий, поэтому замена масла требуется реже, чем в ДВС, а ресурс работы выше. Обычные цилиндрические, планетарные и коническо-цилиндрические редукторы идеально смазываются простым минеральным маслом общего применения. Никаких добавок в него вносить не требуется. Применение специальных сортов необходимо для червяных редукторов, которые интенсивно нагреваются во время работы. Частый случай — установка промышленного оборудования с редукторами в не отапливаемых цехах. Тогда подбирается зимние сорта масла, которые не меняют вязкость при низкой температуре.

Охлаждение большинства моделей редукторов — воздушное пассивное. Если применена компоновка мотор-редуктора, то частый вариант — активное воздушное охлаждение. В этом случае герметичный картер обдувается вентилятором устройства охлаждения электродвигателя. Маслонаполненный картер остается герметичным и не подвергается действию пыли. Иногда для охлаждения страиваются змеевики.

Обслуживание и ремонт редукторов

В ответственном производственном оборудовании установки, где используются редукторы, оснащены счетчиком часов работы. Технический ресурс редуктора, необходимость проведение его обслуживания считается по этим данным. Даже при отсутствии таких счетчиков наработку легко определить, подсчитав среднее время работы за смену и количество смен (месяцев, лет) работы. После определения времени работы, нужно обратиться к документации производителя и назначить сроки проведения ТО, указанного в инструкции по эксплуатации. Типовые операции по обслуживанию:

• Замена масла в картере.
• Замена фильтрующих масло элементов (при их наличии).
• Измерение зазоров в подшипниках.
• Измерение люфта шестерен.
• Замена прокладок картера при открытии крышек.
• Проверка натяжения болтов крепления и болтов муфт на валах.

Техническое обслуживание, в том числе и ремонт с заменой изношенных шестерен и подшипников, проводится задолго до возникновения неисправностей редуктора. Данная мера необходима только для ответственного производственного оборудования, поломка которого угрожает безопасности. В других случаях, например, редуктор привода транспортера или элеватора, обслуживание проводится по графику, а ремонт с заменой запчастей — по факту неисправности.

Способы монтажа редукторов

Вращающиеся механизмы монтируются только на подшипниках, но сами подшипники требуют очень надежной и точно установленной опоры. Этим требованиям полностью отвечают два способа монтажа редукторов, получивших всеобщее распространение: фланцевый (торцевой) и на плоской платформе. Фланцевое крепление — универсальный метод очень прочного соединения. Он используется в аппаратуре высокого давления, трубопроводах, химических реакторах. При подборе определяется расстояние между центрами отверстия по окружности (под болты фланца) и центром выходного вала. Также учитывается диаметр валов.

Крепление редуктора на плоской платформе более удобно с точки зрения обслуживания, осмотра и охлаждение редуктора. Тепло от нагретого картера не будет передаваться приводимой установке. Производитель указывает положение, в котором может работать редуктор. Большинство моделей допускают различный наклон при монтаже, но картер все равно должен быть расположен крышкой верх. Несоблюдение положения при монтаже приведет к нарушению смазки и резкому снижению сроку службы.

Правила выбора редуктора

Покупку редукторов проводят в связи с изготовлением нового промышленного оборудования либо при модернизации имеющихся на предприятии технологических линий. Необязательно приобретать точно такой редуктор, который был установлен на модернизируемом оборудовании ранее. Достаточно лишь обеспечить техническую совместимость по основным параметрам:

• Допустимый крутящий момент на выходном валу.
• Скорость оборотов вала на входе (на первичном валу).
• Тип режима работы: продолжительный, повторно-кратковременный.
• Климатическое исполнение.
• Габаритные размеры, тип крепления (крепление на плоской поверхности легче адаптировать, чем фланцевое).

Всего пять основных параметров позволяют подобрать любой редуктор. По вопросам покупки приводных систем обращайтесь в наш отдел продаж.