3. Общие сведения о цилиндрических и конических редукторах. Определение общего передаточного числа механизма (редуктора)

Редуктором называется закрытая зубчатая передача, предназначенная для понижения угловой скорости ведомого вала по сравнению с ведущим. Уменьшение угловой скорости сопровождается увеличением крутящего момента на ведомом валу. Для редуктора значения передаточного отношения и передаточного числа совпадают. На схемах редукторов будем обозначать: входной – быстроходный вал, к которому присоединяется вал двигателя, цифрой 1, а выходной – тихоходный вал – цифрой 2.

Редукторы бывают одно- и многоступенчатые. Передаточное число многоступенчатого редуктора равно произведению передаточных чисел отдельных ступеней

i_n = i₁i₂i₃…i_n.

Передаточное число редуктора с одной ступенью в виде цилиндрической пары колес обычно не превышает i_max = 8. Для конических косозубых передач i_max = 5–6. Двухступенчатые редукторы имеют большие передаточные числа, но не выше i = 18. При i от 31,5 до 400 делают трехступенчатые редукторы. Редукторы с числом степеней больше трех встречаются довольно редко.

Редукторы проектируют или специально для данной машины, или используют серийно выпускаемые, предназначенные для установки в самых различных машинах.

Серийные редукторы выбирают по каталогам заводов-изготовителей в соответствии с передаваемым моментом и передаточным числом.

Использование редукторов с меньшим числом ступеней предпочтительнее, но одноступенчатые редукторы (рис. 5, а) имеют большие размеры по сравнению с многоступенчатыми, что видно из сравнения схем двух редукторов с передаточным числом i = 8 при одинаковом передаваемом крутящем моменте (рис. 5, б).

Двухступенчатые редукторы выполняют по развернутой схеме (рис. 6, а, в) или по схеме (рис. 6, б). Здесь оси входного и выходного валов совпадают, образуя одну линию. Поэтому такие редукторы называются соосными. Их преимущество – меньшая длина по сравнению с редукторами, выполненными по первой схеме.

а б

Рис. 5

а	б
	в

Рис. 6

Несимметричное расположение зубчатых колес относительно опор (рис. 6, а) приводит к неравномерному распределению передаваемой силы по длине зуба. В схеме с раздвоенной ступенью (рис. 6, в) более нагруженное тихоходное колесо расположено относительно опор симметрично. Для равномерного распределения нагрузки между параллельно работающими колесами тихоходной ступени винтовые линии зубьев колес, установленных на одном валу, делают противоположного направления. Устройство опор в этом случае должно позволять некоторое осевое смещение одного из двух валов.

Редукторы выпускают в горизонтальном (рис. 5) и в вертикальном (рис. 7) исполнении или с наклонным расположением плоскости осей валов.

В тех случаях, когда необходимо передавать крутящий момент между валами со взаимно перпендикулярным расположением осей, применяют одно- или двухступенчатые конические редукторы (рис. 8, а).

Рис. 7

Передаточные числа таких редукторов с прямозубыми коническими колесами не превышают i = 4, а при косых и криволинейных зубьях – не более i = 5 (в редких случаях i = 6). При больших передаточных числах применяют коническо-цилиндрические редукторы (рис. 8, б).

Конструкция редуктора (схема расположения колес и валов, общее передаточное число и др.) определяется в каждом частном случае его назначением.

а б Рис. 8

Передаточным отношением называется отношение угловой скорости ведущего звена к угловой скорости ведомого звена. Передаточное отношение может быть больше, меньше или равно единице. Передаточным числом передачи называется отношение большей угловой скорости к меньшей. Передаточное число не может быть меньше единицы. В целях унификации обозначений передаточные отношения и передаточные числа всех передач принято обозначать i, при необходимости

с двойным индексом, соответствующим индексам звеньев передачи. Итак, передаточное отношение

i₁₂ = ₁/₂ = n₁/n₂.

В расчетные формулы на прочность деталей машин всегда входят передаточные числа, т. е. i₁₂>1.

Применительно к проектируемому коническо-цилиндрическому зубчатому редуктору в соответствии с кинематической схемой (рис. 1) общее передаточное отношение механизма будет находиться как отношения частот вращения ведущего вала (№ 1) и ведомого вала (№ 4):

i_p = i₁₄; ,

где ₁ и ₄ – соответственно угловые скорости ведущего и ведомого звеньев, с^–1; n₁ и n₄ – техническая угловая скорость, мин^–1.