Как устроен редуктор

Шестерни представляют собой системы из двух зубчатых колес, которые входят в зацепление друг с другом с функцией передачи вращательного движения одного механического элемента (ведущего или ведущего вала) на другой (ведомый вал) с заданным передаточным числом. Шестерни обеспечивают безопасную и точную трансмиссию с высоким КПД в случаях, когда требуются изменения скорости или увеличение крутящего момента, как правило. Они также легко выполняют функцию изменения скорости, когда находятся между ведущим двигателем работающей нагрузкой.

Хотя основной принцип передачи посредством зацепления зубьев одинаков для всех типов зубчатых колес, создается большое количество различных форм зубчатых колес, каждая из которых имеет определенные характеристики.

Шестерни прямозубые с прямыми зубьями

У этих зубчатых колес зубы расположены параллельно оси вала, и способны передавать мощность между параллельными валами без тяги или осевого перемещения.

Основными преимуществами прямозубых шестерен являются простота и экономичность конструкции, а также отсутствие осевой тяги при работе. Прямозубые шестерни обычно могут обеспечивать передаточное число от 1: 1 до 1:10 для каждой отдельной ступени (зубчатой пары) с КПД до 99%.

Шестерни прямозубые с косозубыми зубьями

Эти шестерни имеют косозубые зубы, спирально вырезанные «в направлении, противоположном» передачи момента. Преимущество этого типа колес заключается в том, что часть каждого зуба имеет большую контактирующую площадь. Таким образом, косозубые шестерни работают с параллельными валами и имеют большую пропускную способность, чем прямозубые цилиндрические шестерни того же размера.

Другим преимуществом по сравнению с цилиндрическими зубчатыми колесами является более тихая работа.

Однако, в отличие от зубчатых колес с прямыми зубьями, создается осевое усилие, величина которого зависит от угла наклона спирали (увеличивается с увеличением угла наклона винтовой спирали). Прямозубые шестерни с косозубыми зубьями применяются в горизонтальных цилиндрических редукторах.

Цилиндрические шестерни с двухспиральными зубьями

Двухспиральные шестерни имеют обратные косозубые зубья на каждой из шестерен. Непосредственным преимуществом является устранение осевого усилия. Однако это конструктивное решение позволяет нарезать зубья спирали с большим углом наклона, обеспечивая больший угол перекрытия зубьев и, таким образом, обеспечивая большое распределение нагрузки.

Прямозубые шестерни

В зубчатом колесе, независимо от профиля зубьев, рабочая поверхность ограничена двумя окружностями, известными как внешнее и внутреннее усечение. Часть активной поверхности зуба между внешним пробором и примитивной окружностью называется боковой частью придатка зуба, в то время как часть между первичным и внутренним пробором является боковой стороной нижнего отдела зубьев. Расстояние между двумя точками двух следующих друг за другом зубьев, измеренное на продольной окружности, также определяется как шаг шестерни.

Конические шестерни

Конические шестерни имеют зубья, расположенные на конической поверхности, так что соединяемые колеса могут быть установлены на взаимно наклоненных валах с пересекающимися осями. Угол между валами обычно составляет 90 °, но можно получить и другие углы, соответствующим образом изменяя угол конуса шестерни. Конические шестерни в зависимости от формы зуба подразделяются на конические с прямыми зубьями или конические со спиральными зубьями.

Фаски с прямыми зубьями проще и дешевле в производстве. Конические шестерни со спиральными зубьями приводят к более постепенному зацеплению зубьев с постоянным распределением нагрузки на два или более зуба.

Гипоидные передачи являются вариантом конических зубчатых колес со спиральными зубьями, приспособленные для работы между непересекающимися осями, то есть, когда ось шестерни не пересекает ось зубчатого колеса. По сути, вращение представляет собой комбинацию качения и скольжения; амплитуда скольжения определяется величиной смещения.

Гипоидные шестерни обычно прочнее, чем спирально-конические. Гипоидная ведущая шестерня обычно больше спирально-конической для того же передаточного числа, что позволяет передавать больше мощности. Возможное ограничение состоит в том, что возможное проскальзывание во время движения требует подачи смазки под высоким давлением.

Конические цилиндрические шестерни

Косозубая шестерня состоит из двух косозубых цилиндрических колес с соответствующими углами наклона винтовой спирали, установленных на наклонных осях. Из этого геометрического расположения следует, что на ограниченной контактной поверхности зубьев будет наблюдаться значительное действие скольжения, что снижает нагрузочную способность по сравнению с традиционной косозубой шестерней. КПД также снижается и может варьироваться от 25% до 90%.

Несмотря на эти очевидные недостатки, поперечно-косозубая передача представляет собой простую и удобную систему для передачи мощности между наклонными осями с широкими возможностями коррекции осевого расположения. Кроме того, даже с внешними шестернями направление вращения ведомой шестерни может быть противоположным или одинаковым.

Червячные передачи

Червячные передачи используются, когда нужно получить высокие передаточные числа. В червячных редукторах на каждый оборот винта (червяка) зубчатое колесо перемещается на угол, соответствующий одному зубу (в случае однозаходного червяка). Во взаимном движении червячная шестерня огибает червячный винт тем самым площадь сопряжения и максимальный момент увеличивается.

Линейный контакт, низкий КПД

Не смотря на небольшие размеры, червячная передача позволяет передавать значительную мощность. Материалы, из которых сделана червячная пара, должны быть качественными и иметь точные производственные допуски. Все элементы червячного редуктора должны устанавливаться с высокой точностью, чтобы иметь высокую жесткость и правильное взаимное расположение.

Передаточное число i определяется выражением Z2 / np, где Z2 - количество зубьев в коронке, а np - количество витков резьбы (резьбы) винта.

Простая червячно-винтовая пара

Контакт между зубьями захвата сконцентрирован в одной точке, поэтому необходима более точная калибровка (в зависимости от передаваемой нагрузки), чтобы избежать чрезмерного износа.