Черв'ячні редуктори і мотор-редуктори: особливості конструкції, плюси і мінуси, популярні моделі

Черв'ячні редуктори – механізми, що перетворюють кутову швидкість обертання двигуна і крутний момент шляхом використання механічної черв'ячної передачі. При компонуванні механічної редукторної частини з електродвигуном отримують черв'ячні мотор-редуктори. У перетворювачів даного типу може бути одна або дві ступені редукції, але найбільшим попитом користуються одноступінчасті моделі.

У плані ККД черв'ячні редуктори істотно поступаються циліндричним. Але, незважаючи на це, продовжують залишатися популярними і затребуваними в різних галузях промисловості. Про особливості конструкції перетворювачів, а також їх переваги і недоліки ви дізнаєтеся з цієї статті.

Черв’ячну передачу складають два елементи:

• черв'як – короткий гвинт з особливим типом різьби;
• черв'ячне колесо.

Черв'ячні гвинти класифікуються за кількома ознаками. За формою поверхні для нарізки різьблення вони діляться на глобоїдні і циліндричні. За формою профілю витків в осьовому перерізі розрізняють такі види черв'яків:

• архімедів – торцевий профіль витка є архімедовою спіраллю;
• конволюнтний – теоретичний торцевий профіль витків окреслено по подовженій або укороченій евольвенті;
• евольвентний – теоретичний торцевий профіль витка є евольвентою окружності.

Випускається два види циліндричних черв'ячних гвинтів з увігнутим профілем витків – ZT1 і ZT2. Їх використовують, якщо необхідно забезпечити підвищену навантажувальну здатність і високий ККД. Несуча спроможність передач, в яких використовуються черв'яки з увігнутим профілем витків, більше приблизно на 30-60%.

Для виготовлення черв'яків використовуються вуглецеві і леговані стали марок 45, 20Х, 40Х, 40Н. Готові деталі гартують до твердості 45-55 HRC, після чого шліфують і полірують, щоб забезпечити твердість робочих поверхонь. Якщо обладнання для шліфування відсутнє, використовується поліпшення або нормалізація.

Черв'ячне колесо має зуби дугоподібної форми, які охоплюють частину черв'яка. Осі черв'ячного гвинта і колеса зазвичай схрещуються під прямим кутом. Виготовляти обидва елементи передачі з твердих матеріалів не дає позитивного результату через особливості конструкції передачі. Тому для виробництва черв'ячних коліс використовуються антифрикційні матеріали. Але в цілях їх економії колеса робляться складовими. Маточина виготовляється зі сталі або чавуну, а вінець – з бронзи. Біметалічна конструкція колеса виявилася найбільш раціональною. Тому вона використовується при серійному виробництві черв'ячних редукторів.

Корпус черв'ячних редукторів може бути чавунним або виконаним з алюмінієвих сплавів. У великогабаритних перетворювачів корпус виконується роз'ємним і складається з основи і кришки.

У редукторів середніх габаритів корпус зазвичай нероз'ємний. В його бічних стінках передбачені два вікна, через які при складанні вводиться тихохідний вал з колесом і підшипниками. Вікна закриваються кришками, які кріпляться до корпусу за допомогою гвинтів. З'єднання додатково ущільнюється гумовими кільцями.

Для редукторів невеликих габаритів корпус виготовляється нероз'ємним, а для введення черв'ячного колеса призначений отвір у верхній частині.

Черв'ячні редуктори приваблюють низькою ціною, простотою конструкції і легкістю монтажу. У цих пристроїв є й інші переваги, як, втім, і недоліки. Їх ми опишемо нижче, а зараз поговоримо про достоїнства перетворювачів з черв'ячною передачею.

Схрещування під прямим кутом валів черв'ячної передачі сприяє компактності механізму і зручності його компонування в машині. Конструкція буде займати набагато менше місця, ніж при використанні редуктора з циліндричним зачепленням. Ще одна перевага черв'ячних редукторів перед циліндричними – більш висока плавність ходу.

Найбільше передавальне число, яке може забезпечити черв’ячна пара, становить 1: 110. Це говорить про великі можливості в плані підвищення крутного моменту. Вони набагато вище, ніж у інших варіантів передач. Наприклад, циліндричний редуктор може показати такі результати тільки при використанні трьох ступенів редукції, тоді як черв'ячні достатньо однієї. Але у цієї переваги є і зворотна сторона – якщо передавальне число підвищується, ККД черв'ячного перетворювача знижується.

Для черв'ячної передачі характерний високий рівень зчеплення. Завдяки йому знижується рівень шуму обладнання. Черв'ячними редукторами можна оснащувати машини, що пред'являють високі вимоги до шумності приводу.

У черв'ячного зачеплення є унікальна характеристика – самогальмування. Для позначення цього явища використовується і інший термін – відсутність оборотності. Якщо обертання ведучого вала відсутня, ведений вал буде загальмований, і повернути його не вийде. Ця властивість передачі проявляється тільки при передавальних числах більше 35. Але до уваги краще приймати навіть не показник передавального числа, а кут підйому черв'яка, так як самогальмування активується при його зменшенні. Якщо кут підйому різьби черв'яка становить 3,5 градуса або менше, буде досягнуто повне самогальмування.

Явище самогальмування виявиться корисним, якщо черв'ячний редуктор використовується, наприклад, в приводі підйомника. Це дозволить обійтися без установки додаткової гальмівної системи. А ось в приводі закатного пристрою така функція буде перешкодою.

При всіх своїх плюсах черв'ячні редуктори мають і досить істотні мінуси. Найбільший їх недолік – низький ККД, який ще й зменшується при підвищенні передавального числа. Це призводить до значних втрат енергії. Цей фактор при нинішніх цінах на електроенергію не можна скидати з рахунків. Наприклад, у редуктора Ч-80 ККД становить 58%. Решта 42% - втрати на необоротне розсіювання енергії. Це відбувається через те, що для черв'ячної передачі характерний підвищений рівень тертя між робочими елементами.

Наслідок низького ККД – сильне нагрівання механізму. Невитрачена енергія перетворюється в тепло. Трохи зменшити нагрів допомагають спеціальні ребра на корпусі перетворювачів. А для деяких моделей з високою потужністю доводиться організовувати примусову циркуляцію масла.

Самогальмування, як ми вже писали, може бути як перевагою, так і недоліком. Все залежить від умов експлуатації передавального механізму.

Черв'ячна передача має обмеження по потужності, що передається, Тому якщо вона перевищує 60 кВт, використовувати редуктори, створені на основі черв'ячної передачі, нераціонально.

У редукторів будь-якого типу є люфт вихідного вала. Але в черв'ячних перетворювачах він більше, і в міру зносу тільки збільшується.

Циліндричні редуктори перевершують черв'ячні по робочому ресурсу в 2,5 рази. Експлуатаційний термін циліндричних перетворювачів – близько 25 000 годин, черв'ячних – всього 10 000.

Виробники пропонують великий асортимент редукторів, створених на основі черв'ячної передачі. Це як імпортні моделі, так і механізми вітчизняного виробництва. Більшість з них одноступінчасті, так як навіть один щабель редукції дозволяє отримувати великі передавальні числа. Нижче ми розглянемо найпопулярніші моделі черв'ячних редукторів і мотор-редукторів.

Одноступінчасті черв'ячні редуктори Ч призначені для повторно-короткочасних і постійних режимів роботи. Пристроями оснащуються приводи бетономішалок, конвеєрів, транспортерів. Виробники пропонують чотири типорозміри перетворювачів: Ч-80, Ч-100, Ч-125 і Ч-160. Передавальні механізми дають можливість отримувати передавальні числа в діапазоні від 8 до 80. Показник крутного моменту – від 360 до 2000 Нм. Допустиме радіальне навантаження – 5000-15000 Н.

2Ч – малогабаритні універсальні черв'ячні редуктори, призначені для установки в приводи компресорів, генераторів, транспортерів. Пристрої пропонуються в трьох типорозмірах, міжосьова відстань яких становить 40, 63 і 80 мм. Перетворювачі 2Ч є поліпшеною модифікацією моделей Ч і РЧУ, відрізняючись від них підвищеної навантажувальної здатністю.

Редуктори 2Ч забезпечують отримання передавальних чисел в діапазоні від 8 до 80. Номінальний крутний момент механізмів становить 25-280 Нм, радіально-консольне навантаження – 300-2400 Н. Пристрої відрізняються компактністю і невеликою вагою – від 9 до 25 кг.

Обидва типи черв'ячних редукторів одноступінчасті, загального призначення. Конструкція черв'ячної передачі передбачає наявність архімедового черв'яка з правим напрямком гвинтової лінії. Корпус перетворювача чавунний з незнімними лапами. Відмінність між двома типами редукторів полягає в розташуванні черв'яка. У РЧН він знаходиться над колесом, у РЧП – під ним.

Редуктори РЧН і РЧП випускаються в двох типорозмірах з міжосьовим відстанню 120 і 180 мм. Перетворювачі забезпечують передавальні числа в діапазоні від 10 до 51. Важать механізми від 62 до 177 кг в залежності від модифікації.

МЧ – одноступінчастий мотор-редуктор з черв'ячною передачею, що встановлюється у вертикальному або горизонтальному положенні. Може оснащуватися різними типами валів: конічним, циліндричним, порожнистим і т.д. Перетворювачі даного типу затребувані в будівництві, виробництві, сільському господарстві. Пристрої відрізняються компактністю габаритів, а їх установка можлива без дотримання співвісності розташування валів. Рівень шуму мотор-редуктора не перевищує 80 дБ. Передавальні механізми можуть використовуватися для оснащення вантажопідйомного обладнання, верстатів, конвеєрів, бетономішалок, пресів.

Випускається шість типорозміру мотор-редукторів даного типу – МЧ-40, МЧ-63, МЧ-80, МЧ-100, МЧ-125, МЧ-160. Діапазон передавальних чисел – від 9 до 180. Перетворювачі оснащуються електродвигунами потужністю 0,25-4кВт.

Глобоїдні або ліфтові редуктори – тип черв'ячних перетворювачів, оснащених посиленим приводним механізмом і одноступінчастої глобоідною передачею. Найпопулярніша модель цих передавальних механізмів – редуктори РГЛ. Ними оснащуються різні види лебідок, ліфтове обладнання, візки кранових механізмів.

Глобоїдні ліфтові редуктори даного типу пропонуються в п'яти типорозмірах – РГЛ-150, РГЛ-160, РГЛ-180, РГЛ-225, РГЛ-240. Перетворювачі можуть встановлюватися і експлуатуватися тільки при розташуванні черв'яка під колесом. Навантаження можуть бути постійними і змінними, з односпрямованим або реверсивним обертанням черв'яка. Якщо редуктор експлуатується в безперервному режимі, навантаження повинна бути зменшена на 40%.

Частота обертання черв'яка в більшості випадків не повинна перевищувати 1000 об / хв. Допустима частота обертання 1500 об / хв, але при цьому крутний момент зменшується на 20%

На сайті компанії «Зевс» ви можете замовити все моделі черв'ячних редукторів, описані цій статті. Щоб підібрати підходящий варіант обладнання, проконсультуйтеся з нашими менеджерами. Всі перетворювачі перевіряються перед відправкою замовнику. Гарантія на обладнання діє протягом року.