Принцип действия червячного редуктора

Принцип действия червячного редуктора

Червячный редуктор относится к категории механических редукторов. Такое название данный класс редукторов получил благодаря типу механической передачи, называемой червячной. Она находится внутри редуктора и отвечает за передачу и преобразование крутящего момента. Основу червячной передачи составляет винт, который по своей форме напоминает червяка.

В червячном редукторе энергия низкого крутящего момента на входном валу и высокой угловой скорости преобразуется, за счёт чего увеличивается крутящий момент и уменьшается угловая скорость выходного вала. Двигатель, который имеет встроенный червячный редуктор, так и называется червячный мотор-редуктор.

Чаще всего можно увидеть одноступенчатые червячные редукторы. Если требуются большие передаточные числа, то применяются двухступенчатые и комбинированные редукторы (с цилиндрической ступенью). Комбинированные могут быть червячно-зубчатыми или зубчато-червячными. «Червяк» в одноступенчатом червячном редукторе может располагаться над колесом, под колесом, горизонтально или вертикально сбоку колеса. Схема червячного редуктора тесно связана с компоновкой, которую требует заказчик. Если скорость меньше 5 м/с, то «червяк» располагается снизу, при скорости больше 5 м/с – сверху. Если червяк находится по бокам, то смазка подшипников в вертикальных валах осуществляется несколько затруднительно.

Чтобы повысить сопротивление заеданию в червячном редукторе используются вязкие масла. По своей консистенции они более насыщенные по сравнению с маслами для зубчатых редукторов. Если скорость скольжение 10 м/с и ниже, то червяк или колёса достаточно окунуть в масляную ванну, так осуществляется смазка червячных передач. Если червяк расположен снизу, то масло должно находиться на уровне центра ролика подшипника качения или нижнего шарика. При этом червяк погружается в масло по высоте витка. В случае, когда уровень масла установлен по подшипникам и не доходит до червяка, то на вал могут быть установлены специальные кольца или крыльчатки, осуществляющие разбрызгивание и подачу масла на колесо и червяк. При скорости червячных редукторов больше 10 м/с грамотно использовать циркулярно-принудительную смазку. В этом случае масло с насоса через холодильник и фильтр попадает в зону зацепления.

Обязательным элементом червячного редуктора является червячная передача. Её конструкция представлена винтом, который и называется червяком, червячным колесом – разновидностью косозубого колеса. Червячная передача относится к классу зубчато-винтовых, так как если углы наклона зубьев в зубчато-винтовой передаче позволят охватить шестерню вокруг, то зубья становятся витками резьбы, а шестерня – червяком. Значит, и передача является червячной.

Ведущим звеном в червячной передаче, как правило, является червяк. Ведомым звеном – червячное колесо. Обратная передача в таком редукторе чаще всего невозможна, так как совокупность КПД червячного редуктора и передаточное отношение приводят к самостопорению устройства.

В сравнении с винтовой зубчатой передачей червячная имеет ощутимое преимущество: звенья начинают контактировать не в точке, а по линии. Чаще всего угол между червячным колесом и валами составляет 90°, однако может быть и другое значение. Вогнутая форма червячного колеса способствует лучшему облеганию винта, а значит, увеличивается площадь контактных поверхностей. Угол подъёма и направление зубьев колеса соответствуют параметрам витков резьбы винта. Резьба по своему типу может быть левой или правой, много- или однозаходной. Чаще можно увидеть использование правой резьбы, где число заходов 1-4.

Червячные передачи могут быть двух видов – цилиндрические или глобоидные. Передаточное число у червячного редуктора может быть больше чем у обыкновенной зубчатой передачи. Если же червячный редуктор, купить который Вы решили именно на основании этого показателя, имеет с зубчатой передачей одно и то же передаточное число, то в любом случае устройство первого типа будет существенно компактнее. К другим достоинствам данного редуктора относятся бесшумность во время работы, плавность, возможность осуществлять большое передаточное число на 1 ступени передачи. Именно поэтому применение этих устройств так популярно на машинах, станках, подъёмно-транспортных системах. В среднем показатель передаточного числа может достигать 8…90. Однако сегодня передаточное число может доходить и до 1000 на специальных установках, которые также носят название червячный редуктор. Купить их можно у производителей и поставщиков, работающие с узкоспециальной техникой.

Однако червячные передачи имеют и некоторые недостатки. Один из них – это низкий КПД редуктора. Это связано с тем, что червячная передача теряет большое количество мощности. Кроме того, витки резьбы в винте и зубья колеса могут заедать, поэтому для венцов применяются дорогие антифрикционные материалы. Именно по этим причинам червячный редуктор всё-таки проигрывает по популярности зубчатому. С его помощью можно передавать небольшие и средние мощности – до 50 кВт или до 200 кВт.

Читайте также:  Ford tourneo connect технические характеристики

В то же время, мотор-редукторы, имеющие червячную передачу, плавно и бесшумно работают. Они в любомм случае будут более компактными, и это не зависит от других показателей, например, передаточного числа. Одна из важных особенностей червячного мотор-редуктора – это возможность самоторможение.

Выходной вал в червячном мотор-редукторе располагается под углом в 900. Это также очень удобно, так как порой бывает сложно разместить мотор-редуктор полностью, если вал располагается соосно.

Червячный редуктор – это сложный механизм, однако порой он просто незаменим на промышленных объектах. Поэтому важно тщательно подбирать модель, характеристики, в этом случае оборудование будет работать долго и безотказно. .

Принцип работы червячного редуктора заключается в характерном сцеплении зубьев вала и колеса. Червяком называют винт с нарезанной резьбой, профиль которой близок к трапецеидальной. А червячное колесо имеет косые зубья со специальным профилем. Во время вращения червяка происходит перемещение витков его резьбы вдоль оси, в результате чего зубья червячного колеса продвигаются в этом же направлении.

Ось червячного колеса и ось червяка скрещены под углом 90˚, а расстояние между ними определяет размер редуктора. Маркировка означает одноступенчатый тип редуктора с расстоянием между осями 80 мм.

Преимущества

  • Основное преимущество этого вида конструкции — компактность и, соответственно, экономия места в машине в сравнении с другими видами (например, с цилиндрическим);
  • Передаточное число может достигать 1: 110. Такой показатель в других типах может быть достигнут только с использованием как минимум трех ступеней;
  • Особенности зацепления позволяют работать с минимальным уровнем шума, что обусловливает применение редуктора в машинах, где необходима бесшумность;
  • В сравнении с другими конструкциями червячное устройство работает наиболее плавно;
  • Устройство редуктора обеспечивает ему ценное свойство — «самоторможение» (отсутствие обратимости). Когда отсутствует движение ведущего вала, происходит притормаживание ведомого, причем провернуть его невозможно. Действие этого фактора начинается, когда передаточное число достигает 35 и превышает его.

Недостатки

  • Принцип работы червячного редуктора не позволяет получить высокий КПД. Потери энергии трения скольжения, возникающего при сцеплении зубьев, достигают 40% и выше;
  • Следствием предыдущего недостатка является нагрев конструкции. Поэтому для охлаждения используются различные приемы: вентиляторные крыльчатки, принудительная циркуляция масла и др. ;
  • Рекомендуется не применять конструкции данного типа при высоких мощностях (больше 60 кВт);
  • Люфт выходного вала. Работа червячного редуктора, как и в других конструкциях, сопровождается образованием зазоров. Однако именно здесь они быстро увеличиваются с износом;
  • Ресурс выработки конструкции по расчетам составляет 10000 ч., тогда как при цилиндрическом типе этот показатель больше в 2,5 раза.

Применение червячного редуктора

Принцип работы червячного редуктора делает его востребованным при необходимости одновременного соблюдения нескольких показателей:

  • Увеличение крутящегося момента;
  • Понижение частоты вращения;
  • Малая периодичность включения.

Если взять во внимание, как работает червячный редуктор, то становится понятным применение его в конвейерах и подъемниках, транспортерах и насосах, электроприводах ворот и бетономешалках, системах вентиляции и климатотехники, .
В зависимости от назначения выделяют три типа конструкции: одноступенчатые, двухступенчатые и комбинированные (). Все три типа требуют в эксплуатации усиленной смазки вязкими составами. Это условие является главным для бесперебойной работы и повышения КПД.

Купить червячный редуктор — значит обеспечить бесшумное и плавное функционирование в соответствии с назначением системы.

Передача вращения и усилия зачастую проводится при помощи специальных механизмов, которые стали называть редуктором. Подобное изделие представлено сочетанием нескольких элементов, которые при взаимодействии проводят повышение или понижение передаточного числа, изменение скорости вращения и перенаправления усилия. Довольно большое распространение получил червячный редуктор. Он характеризуется определенными характеристиками, которые должны учитываться. Рассмотрим особенности подобного механизма подробнее.

Устройство и принцип работы

Классический редуктор представлен сочетанием различных элементов, которые при взаимодействии обеспечивают передачу усилия. Принцип работы червячного редуктора связан с особенностями основного элемента, в качестве которого выступает червеобразный ведущий винт. Именно он определяет название устройства. Кроме этого, классический вариант исполнения представлен сочетанием следующих элементов:

  1. Шестерня имеет цилиндрическую форму, на поверхности которой есть зубья. Она получила весьма широкое распространение, находится в непосредственном соединении с червяком.
  2. Для крепления шестерни применяется вал. Он расположен под прямым углом относительно червяка.
  3. Все элементы расположены в корпусе, который часто изготавливается из чугуна. Для того чтобы можно было провести обслуживание корпус делается составным, нижняя часть выступает в качестве фиксирующего элемента.
  4. Соединение двух элементов корпуса и фиксация других деталей проводится при применении различных уплотнительных элементов. Их применение можно связать с тем, что в корпусе находится масло, которое разбрасывается на момент работы для обеспечения требуемого охлаждения и снижения степени износа.
  5. Вращение вала обеспечивается за счет установки подшипников самых различных типов. Этой детали уделяется довольно много внимания, так как на момент службы устройства именно они часто выходят из строя.

Кинематическая схема определяет возможность передач низкого крутящего момента с высокой скоростью вращения входного вала.

При этом на выходе происходит понижение количества оборотов и повышение усилия. Кроме этого, редуктора червячные технические характеристики могут иметь следующие:

  1. Выделяют тихоходные и быстроходные варианты исполнения. При этом в случае небольшой скорости вращения червяк устанавливается снизу, при большой – сверху. Тихоходный вал должен смазываться соответствующим образом, так как в противном случае он не прослужит долго.
  2. Если вращение основных деталей происходит при большой скорости, то масло должно подаваться под большим давлением. Низководная червячная пара может смазываться без давления при естественной циркуляции масла.
Читайте также:  Как найти подсос воздуха во впускном коллекторе

Сегодня корпус редуктора в большинстве случаев изготавливается при применении чугуна, так как этот материал выдерживает существенное воздействие окружающей среды. Передаточное число червячного редуктора зависит от размеров механизма. Чертеж устройства можно встретить в интернете, кроме этого его созданием занимается инженер с соответствующей подготовкой.

При выборе рассматриваемого механизма учитываются самые различные параметры, но передаточное отношение червячного редуктора можно считать наиболее важным параметром.

Классификация червячных редукторов

Могут устанавливаться самые различные типы червячных редукторов, все зависит от области применения механизма. Основная классификация выглядит следующим образом:

  1. Материал деталей может быть самым различным, в большинстве случаев внутренние детали изготавливаются из углеродистой стали. Корпус часто представлен чугунной емкостью со специальными выемками для фиксации подшипников, вала и других элементов.
  2. Разное число заходов также можно назвать основным критерием классификации.
  3. Направление резьбы червячного вала также является одним из признаков, по которым проводят классификацию.
  4. Профиль резьбы.
  5. Тип применяемого винта.

Редуктор червячный одноступенчатый получил весьма широкое распространение на сегодняшний день. Это связано с тем, что он маленький и может применяться для передачи большого усилия. При необходимости можно установить редуктор червячный двухступенчатый, который может не только изменять параметры передаваемого усилия, но и регулировать их в небольшом диапазоне.

Достоинства и недостатки

У рассматриваемого механизма есть довольно большое количество преимуществ и недостатков, которые должны учитываться. Проводимые тесты позволяют определить мощность. К плюсам отнесем следующее:

  1. Высокое передаточное число. Сегодня червячный редуктор может передавать крутящий момент в соотношении до 1000/1. Другие технические решения не позволяют реализовать подобные эксплуатационные характеристики. Не многие устройства могут передавать вращение с подобным передаточным числом.
  2. Компактность. Как ранее было отмечено, одноступенчатый вариант исполнения имеет небольшие размеры. Именно поэтому механизм соединяется с другими в одну конструкцию. В большинстве случаев проводится установка червячной конструкции в случае, когда в приоритете именно компактность.
  3. Бесшумность. При работе редукторов есть вероятность возникновения сильного шума, который создает трудности. Рассматриваемый вариант исполнения лишен подобного недостатка.
  4. Плавность хода. В некоторых случаях при передаче вращения нужно обеспечить высокую плавность хода. При этом некоторые конструкции могут проводить самоторможение при необходимости.
  5. Отсутствие обратного хода можно назвать еще одним важным преимуществом конструкции. При передаточном показателе 35/1 отсутствует эффект обратного хода, так как ведомое колесо нельзя провернуть.
  6. Ремонтопригодность. Сегодня можно найти специальный комплект для восстановления редуктора. Ремонтопригодность позволяет на месте провести требуемую работу.

Однако, есть и несколько существенных недостатков, которые должны учитываться. Примером назовем следующее:

  1. Низкий КПД. КПД червячного редуктора намного меньше в сравнении с другими конструкциями. Именно поэтому в случае, когда не нужно обеспечивать плавность хода и бесшумность червячный редуктор не устанавливается по причине экономических соображений. Снижение показателя КПД прежде всего можно связать с тем, что червяк перенаправляет усилие. Потери могут составлять около 30% и более процентов.
  2. Нагрев также можно назвать существенным недостатком. Устройство должно находится постоянно в смазанном состоянии, так как происходит существенный нагрев при трении подвижных элементов. Слишком высокая температура становится причиной, по которой металл теряет свои основные характеристики Примером можно назвать твердость и износостойкость поверхности.
  3. Нет возможности применять для передачи большого усилия. Как показывает практика, червячный редуктор устанавливается только в случае необходимости передачи крутящего момента на более 15 кВт.
  4. Между валами наблюдается люфт. Даже вначале эксплуатации есть небольшой люфт, который со временем существенно увеличивается. Именно поэтому устройство не может прослужить в течение длительного периода.
  5. Наблюдается сильный износ зубьев. При этом восстановить детали не получается, проводится их полная замена, за счет чего повышаются расходы.
Читайте также:  Не заводится машина горит чек

Выбор наиболее подходящего редуктора проводится с учетом достоинств и недостатков рассматриваемого механизма.

Профессионалы не рекомендуют проводить установку червячного редуктора в случае, когда нужно передавать усилие более 200 кВт.

При показателе от 60 до 200 кВт конструкция должна обеспечивать принудительную подачу масла, которое требуется для охлаждения и смазывания.

Применение устройства

Червячный редуктор малогабаритный встречается в самых различных сферах. Примером можно назвать подъемники, конвейеры, насосы, мешалки, приводы ворот и многое другое. Кроме этого, установка механизма проводится в том случае, когда требуется механизм с невысокой стоимостью. Среди особенностей выбора отметим следующее:

  1. Если передаточное число должно быть больше 25, а также не требуется свойство самоторможения, то рекомендуется отдавать предпочтение цилиндро-червяные механизмы. Это связано с более высоким показателем КПД в сравнении с другим вариантами исполнения, за счет чего увеличивается ресурс работы и снижаются затраты на электроэнергию.
  2. Запрещается проводить установку устройства в случае возникновения на момент эксплуатации ударной нагрузки. Это связано с тем, что длительная эксплуатация при ударных нагрузках может привести к сильному нагреву устройства и это существенно снизит рабочий ресурс. Известны случаи, когда при передаче усилия 4 кВт масло в корпусе практически закипало.
  3. Устройство должно устанавливаться исключительно в горизонтальном положении. В противном случае есть вероятность того, что на момент эксплуатации масло будет вытекать через отверстия. Есть варианты исполнения, которые предназначены для вертикальной установки, все зависит от определенных условий эксплуатации.
  4. Запрещается применять устройство при создании системы позиционирования. Как ранее было отмечено, устройство имеет люфт, который негативно отражается на точности.
  5. При установке механизма уделяется внимание тому, что оно обладает свойством самоторможения. Именно поэтому редуктор не устанавливается в случае, если приходится управлять устройство вручную при определенных условиях эксплуатации.

Специалисты рекомендуют перед тем как запустить новое устройство провести его обкатку в холодном режиме. При этом нужно добавить должное количество масла, после чего устройство работает в течение 15-20 часов.

Изготовить рассматриваемое изделие своим руками практически невозможно.

Это можно связать со следующими моментами:

  1. Расчет должен проводить исключительно профессиональный инженер, обладающий соответствующим опытом.
  2. После создания проекта, что предусматривает выполнение определенных расчетов и отображение чертежа, проводится непосредственное производство основных элементов. Все применяемые материалы должны быть надлежащего качества, так как в противном случае конструкция не сможет прослужить в течение длительного периода.
  3. Получив все необходимое проводится непосредственная сборка. Подобная работа также должна выполняться специалистом, так как все элементы должны идеально подходить друг к другу.

В целом, можно сказать, что сегодня устанавливаются исключительно покупные варианты исполнения, так как самодельные не могут прослужить в течение длительного периода и не обладают требуемыми эксплуатационными свойствами.

В заключение отметим, что червячный редуктор может быть отремонтирован своими руками, для работы не нужно обладать особыми навыками. Часть общего картера, в котором находятся основные элементы, зачастую можно снять. Перед непосредственным ремонтом проводится выливание масла в специальную емкость, после чего оно заменяется. Рабочая пара всегда подвергается полной замене, так как износ одного становится причиной повышенного износа другого. При незначительном зазоре проводится использование специальных вкладышей, за счет которых проводится смещение цилиндрического колеса и червяка.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Ссылка на основную публикацию
Применение вд 40 в домашних условиях
Где можно кроме автомобиля использовать WD-40? Всем нам знакомо Американское очистительное средство WD-40. Мы пользуемся этим средством, чтобы ослабить болты,...
Правильная установка рулевой рейки
Рулевое управление – неотъемлемая часть любого транспорта, включая автомобили. Именно оно позволяет транспортному средству менять направления, в которых оно движется....
Правильная настройка усилителя для сабвуфера
Содержание: Настройка усилителя | основы Настройка усилителя для сабвуфера и остальной аудиосистемы может поставить новичка в тупик. Утонченная настройка —...
Пример заполнения купли продажи автомобиля
По данному договору, продавец автомобиля обязан передать авто в личную собственность покупателю, который должен взять авто, а также уплатить за...
Adblock detector