Преимущества червячных редукторов

Различные устройства и механизмы для трансформации крутящего момента и изменения его направления используются с древних времён, но только современные редукторы способны справляться с теми нагрузками, которые необходимо преобразовывать человеку в 21 веке. Червячный редуктор является одним из таких «приспособлений» используемых для изменения передаточного числа вращения вала.

Данное устройство имеет достоинства и недостатки, но по сравнению с деревянными шестернями используемыми в Древнем Египте для орошения полей, червячный редуктор является совершенным устройством, во всех отношениях.

Среди преимуществ этого механизма по трансформации крутящего момента можно выделить следующие достоинства:

Высокое передаточное число

Червячный редуктор позволяет передавать крутящий момент с соотношением до 1000/1, что практически невозможно реализовать при других технических решениях.

Компактность

Червячный одноступенчатый редуктор имеет небольшие габариты, поэтому данный механизм и двигатель могут быть объединены в одном корпусе.

Бесшумность

В сравнении с другими редукторами, червячный механизм производит меньший уровень шума во время работы.

Плавность хода

Передача крутящего момента посредством червячного редуктора, позволяет добиться идеальной плавности хода подключённых к данному устройству механизмов.

Отсутствие обратного хода

Если передаточное число червячного редуктора превышает значение 35/1, полностью отсутствует эффект «обратного хода». Ведущее колесо в этом случае невозможно провернуть и при небольшом угле подъёма червяка. Если данный показатель будет слишком мал, то блокировка обратного хода произойдёт и при меньшем передаточном соотношении.

Что представляет собой редуктор

Это устройство представляет собой цепной или шестеренчатый механизм, расположенный между валом электрического двигателя или бензинового мотора и конечным узлом рабочего аппарата.

Главными техническими характеристиками понижающего редуктора для мотоблока можно считать такие значения:

максимальная передаваемая мощность;
коэффициент полезного действия;
число ведомых и ведущих рабочих валов.

Читайте так же:

Регулировка оборотов на сузуки гранд витара

Стоит отметить, что к вращательным узлам изделия необходимо прикрепить специальные червячные или зубчатые передачи.

Это поможет регулировать и передавать вращение от одного изделия к другому. В станине расположены сквозные отверстия для подшипников, при помощи которых вращаются бортовые валы.

Достоинства и недостатки

Достоинства:
- Плавность работы
- Бесшумность
- Большое передаточное отношение в одной паре
- Самоторможение
- Повышенная кинематическая точность
- Сравнительно низкий КПД (целесообразно применять при мощностях не более 100 кВт)
- Большие потери на трение (тепловыделение)
- Повышенный износ и склонность к заеданию
- Повышенные требования к точности сборки, необходимость регулировки
- Необходимость специальных мер по интенсификации теплоотвода
Указанные недостатки обусловлены связанной с геометрией передачи невозможностью получения жидкостного трения [3] .
Материалы изготовления
Редукторная червячная передача имеет характерное для нее повышенное заедание, износ рабочих поверхностей. Это происходит из-за неблагоприятных условий функционирования узла. В следствии не образования масляного клина в точке полюса зацепления. Для повышения износостойкости, исключения заедания конструкции изготавливают из металлов с высокими антифрикционными свойствами.
В производстве червячных колес используют следующие сплавы:
- высоко-, мало-оловянистую бронзу;
- мягкие серые чугуны;
- латунь;
- безоловьянистую бронзу.
Из расчета экономии металла червячное колесо конструируют составным. Венец выполняют из латуни или бронзы. Центральную часть шестерни из стали, чугуна. Конструкции могут быть следующих видов:
- бандажированные;
- выполненные на болтах;
- биметаллические.
В первом случае бронзовый венец с натягом устанавливается на центр колеса. Дополнительно закрепляется винтами, от 3 до 8 штук. В болтовой конструкции у венца имеется фланец с отверстиями. В них без зазора устанавливаются от 4 до 8 призонных болтов для крепления к центру колеса. В серийном производстве чаще используют биметаллический способ изготовления шестерней. В форму предварительно устанавливается центр колеса, а затем заливается расплавленный металл. Подбирают материал венца для червячного колеса в зависимости от условий эксплуатации, необходимой износоустойчивости изделия. Бронза стоит дороже стали, поэтому полностью из нее делают комплектующие размером до 16 сантиметров.
Совет старого актёра
Виды червячных передач
Условно можно разделить червячные трансмиссии на две большие подгруппы:
- Цилиндрические червячные передачи;
- Глобоидные червячные передачи.
Отдельно можно разделить цилиндрические червяки на различные подвиды, в зависимости от формы профиля резьбы:
- Архимодов червяк – трапецевидный профиль с архимедовой спиралью в торце;
- Конволютный – трапепидальный профиль;
- Эвольвентный – эвольвентный профиль;
- С вогнутым профилем витков.
У глобоидных конструкций используется всего два типа формы профилей: трапицеидальный и с вогнутым профилем. Рабочие количество витков в глобоидной передаче выше, чем в цилиндрической, это обуславливает ее мощностные характеристики. Вместе с этим возникает и потребность в дополнительной системе охлаждения, а также точности при исполнении и монтаже.
Преимущества червячных передач
Тихие и плавные в работе данные передачи – это идеальное решение для управления низкомоментными силовыми установками. Компактные размеры позволяют уместить механизм даже в самые ограниченные пространства: это может быть как рулевая часть транспортных средств, так и, например, музыкальные инструменты с толковыми механизмами. Отдельно стоит обратить внимание на свойство самоторможения: оно обеспечивает функцию самоторможения без участия дополнительных устройств управления.
Недостатки червячных передач
Основным недостатком червячной трансмиссии является невысокий КПД, связанный с потерями мощности, присущими любой винтовой паре. Использование данной конструкции подразумевает обязательное применение антифрикционных материалов, исключение которых обычно быстро приводит к заеданию зубцов. Передаваемые мощности не превышают 200 кВт, что в значительной степени ограничивает области применения данных устройств.
Данные механизмы склонны к быстрому износу, как следствие — ремонт и повышенные требования к регулярному техническому обслуживанию, что невыгодно для некоторых решений с экономической точки зрения.
Выбор типоразмера редуктора по радиальной нагрузке
Шестерни, шкивы, установленные на выходной вал, могут создавать радиальные нагрузки, которые необходимо учитывать, чтобы избежать перегрузки и повреждения редуктора
F_R – внешняя радиальная нагрузка, Н: (формула 6)
F_R = (2000 x M x kr) / d ≤ F_R2 (6)
где
M — крутящий момент на выходном валу редуктора, определяется по формуле 4
kr – коэффициент типа нагрузки. Может принимать следующие значения:
kr = 1,4 нагрузка от червячного вала
kr = 1,1 нагрузка от шестерни
kr = 1,5-2,5 нагрузка от V- шкива
d – диаметр шестерни, шкива в мм
F_R₂ — значение допустимой радиальной нагрузки, указанное в технических характеристиках на редуктор. При сравнении со значением F_R необходимо учитывать, что нагрузка F_R₂ приложена к центру вала.
голоса
Рейтинг статьи