Классификация
Редуктор служит для уменьшения частоты вращения и соответствующего увеличения вращающего момента. В корпусе редуктора размещены одна или несколько передач зацеплением с постоянным передаточным отношением (передаточным числом). Мотор-редуктор — моноблок, состоящий из редукторной части (редуктора) и электродвигателя.
Наиболее часто применяют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым
ротором.
Редуктор общемашиностроительного применения — редуктор, выполненный в виде самостоятельного
агрегата, предназначенный для привода различных машин и механизмов и
удовлетворяющий комплексу технических требований, общему для большинства
случаев применения без учета каких-либо специфических требований, характерных
для отдельных областей применения.
Редукторы общемашиностроительного
применения, несмотря на конструктивные различия, близки по основным
технико-экономическим характеристикам.
Специальные редукторы
(авиационные, судовые, автомобильные и др. ) — редукторы, выполненные с учетом
специфических требований, характерных для отдельных отраслей промышленности.
Мотор-редуктор общемашиностроительного применения — самостоятельный агрегат, предназначенный для
приведения в действие различных машин и механизмов и удовлетворяющий
требованиям к комплексу технических свойств, общему для большинства случаев
применения без учета специфических требований, характерных для отдельных
отраслей промышленности. Мотор-редуктор специального назначения и специальной
конструкции — агрегат, выполненный с учетом специфических требований,
характерных для отдельных отраслей промышленности.
В соответствии с ГОСТ 29067-91 редукторы и мотор-редукторы общемашиностроительного
применения классифицируют в зависимости от:
— вида применяемых передач, числа ступеней и взаимного расположения геометрических
осей входного и выходного валов (табл. 1);
— взаимного расположения геометрических осей входного и выходного валов в пространстве
(табл. 2);
— способа крепления редуктора (табл. 3);
— взаимного расположения осей входного и выходного валов относительно плоскости основания
и друг друга и числа входных и выходных концов валов (см. ниже).
1. Классификация редукторов в зависимости от вида
передач и числа ступеней
Редуктор |
Число ступеней |
Виды передач |
Взаимное расположение осей входного и выходного |
1. Цилиндрический |
Одноступенчатый |
Одна или несколько цилиндрических передач |
Параллельное |
Двухступенчатый; трехступенчатый |
Параллельное или соосное |
||
Четырехступенчатый |
Параллельное |
||
2. Конический |
Одноступенчатый |
Одна коническая передача |
Пересекающееся |
3. Коническо-цилиндрический |
Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый |
Одна коническая передача и одна или несколько |
Пересекающееся или скрещивающееся |
4. Червячный |
Одноступенчатый; двухступенчатый |
Одна или две червячные передачи |
Скрещивающееся |
Параллельное |
|||
5. Цилиндрическо-червячный или |
Двухступенчатый; трехступенчатый |
Одна или две цилиндрические передачи и одна |
Скрещивающееся |
6. Планетарный |
Одноступенчатый; двухступенчатый; трехступенчатый |
Каждая ступень состоит из двух центральных зубчатых |
Соосное |
7. Цилиндрическо-планетарный |
Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый |
Комбинация из одной или нескольких цилиндрических и |
Параллельное или соосное |
8. Коническо-планетарный |
Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый |
Комбинация из одной конической и планетарных |
Пересекающееся |
9. Червячно-планетарный |
Двухступенчатый; трехступенчатый; четырехступенчатый |
Комбинация из одной червячной и планетарных передач |
Скрещивающееся |
10. Волновой |
Одноступенчатый |
Одна волновая передача |
Соосное |
2. Классификация редукторов в зависимости от
расположения осей входного и выходного валов в пространстве
Редуктор |
Расположение осей входного и выходного валов в |
1. С параллельными осями входного и выходного валов |
1. Горизонтальное: оси расположены в горизонтальной 2. Вертикальное |
2. С совпадающими осями входного и выходного валов |
1. Горизонтальное 2. Вертикальное |
3. С пересекающимися осями входного и выходного |
1. Горизонтальное 2. Горизонтальная ось входного вала и вертикальная |
4. Со скрещивающимися осями входного и выходного |
1. Горизонтальное (с входным валом над или под выходным 2. Горизонтальная ось входного вала и вертикальная |
3. Классификация редукторов в зависимости от способа
крепления
Способ крепления |
Пример |
Способ крепления |
Пример |
На приставных лапах или на плите (к потолку или |
|
Фланцем со стороны входного вала |
|
на уровне плоскости основания корпуса редуктора; |
|
Фланцем со стороны выходного вала |
|
над уровнем плоскости основания корпуса редуктора |
|
Фланцем со стороны входного и выходного валов |
|
Насадкой |
|
Конструктивные исполнения по способу монтажа
Условные изображения и цифровые обозначения конструктивных исполнений редукторов и мотор-редукторов общемашиностроительного применения (изделий) по способу монтажа установлены ГОСТ 30164-94.
В зависимости от конструкции редукторы и мотор-редукторы разбиты на следующие группы:
а) соосные;
б) с параллельными осями;
в) с пересекающимися осями;
г) со скрещивающимися осями.
К группе а) отнесены и изделия с параллельными осями, у которых концы входного и выходного валов направлены в противоположные стороны, а их межосевое расстояние составляет не более 80мм.
К группам б) и в) отнесены также вариаторы и вариаторные приводы. Условные изображения и цифровые обозначения конструктивных исполнений по способу монтажа характеризуют конструктивные исполнения корпусов, а также расположение в пространстве поверхностей крепления, валов или осей валов.
Условное обозначение изделий группы а) состоит из трех цифр:
первая — конструктивное исполнение корпуса (1 — на лапах; 2-е фланцем);
вторая — расположение поверхности крепления (1 — пол; 2 — потолок; 3 — стена);
третья — расположение конца выходного вала (1 — горизонтальный влево; 2 — горизонтальный вправо; 3 — вертикальный вниз; 4 -вертикальный вверх).
Условное обозначение изделий групп б) и в) состоит из четырех цифр:
первая — конструктивное исполнение корпуса (1 — на лапах; 2 — с фланцем; 3 — навесное; 4 — насадное);
вторая — взаимное расположение поверхности крепления и осей валов для группы б): 1 — параллельно осям валов; 2 — перпендикулярно осям валов; для группы в): 1 — параллельно осям валов; 2 — перпендикулярно оси выходного вала; 3 — перпендикулярно оси входного вала);
третья — расположение поверхности крепления в пространстве (1 — пол; 2 — потолок; 3 — стена левая, передняя, задняя; 4 — стена правая, передняя, задняя);
четвертая — расположение валов в пространстве для группы б): 0 — валы горизонтальные в горизонтальной плоскости; 1 — валы горизонтальные в вертикальной плоскости; 2 -валы вертикальные; для группы в): 0 — валы горизонтальные; 1 — выходной вал вертикальный; 2 — входной вал вертикальный).
Условное обозначение изделий группы г) состоит из четырех цифр:
первая — конструктивное исполнение корпуса (1 — на лапах; 2 — с фланцем; 3 — навесное; 4 — насадное);
вторая — взаимное расположение поверхности крепления и осей валов (1 — параллельно осям валов, со стороны червяка; 2 — параллельно осям валов, со стороны колеса; 3, 4 -перпендикулярно оси колеса; 5, 6 -перпендикулярно оси червяка);
третья — расположение валов в пространстве (1 — валы горизонтальные; 2 — выходной вал вертикальный: 3 — входной вал вертикальный);
четвертая — взаимное расположение червячной пары в пространстве (0 — червяк под колесом; 1 — червяк над колесом; 2 — червяк справа от колеса; 3 — червяк слева от колеса).
Изделия навесного исполнения устанавливают полым выходным валом, а корпус фиксируют в одной точке от проворота реактивным моментом. Изделия насадного исполнения устанавливают полым выходным валом, а корпус крепят неподвижно в нескольких точках.
В мотор-редукторах на изображении конструктивного исполнения по способу монтажа должно быть дополнительное упрощенное изображение контура двигателя по ГОСТ 20373-94.
Примеры условных обозначений и изображений:
121 — соосный редуктор, конструктивное исполнение корпуса на лапах, крепление к потолку, валы горизонтальные, выходной вал слева (рис. 1, а);
2231 — редуктор с параллельными осями, исполнение корпуса с фланцем, поверхность крепления перпендикулярна осям валов, крепление к левой стене, валы горизонтальные в вертикальной плоскости (рис. 1, б);
3120 — редуктор с пересекающимися осями, исполнение корпуса навесное, поверхность крепления параллельна осям валов, крепление к потолку, валы горизонтальные (рис. 1, в);
4323 — редуктор со скрещивающимися осями, исполнение корпуса насадное, поверхность крепления перпендикулярна оси колеса, выходной вал вертикальный, червяк слева от колеса (рис. 1, г).
Символом ///// обозначена точка фиксации изделия от проворота реактивным моментом и крепление полого выходного вала на валу рабочей машины.
Варианты сборки
В соответствии с ГОСТ 20373-94 редукторы и мотор-редукторы выполняют по одному из стандартных вариантов сборки, которые отличаются по количеству, взаимному расположению, форме и размерам выходных концов валов.
Условные изображения и обозначения вариантов сборки по ГОСТ 20373 являются составной частью условных обозначений редукторов и мотор-редукторов общемашиностроительного применения, предназначенных для привода машин, механизмов и оборудования. Стандарт не распространяется на соосные зубчатые редукторы и мотор-редукторы и является рекомендуемым для специальных.
Условные изображения и цифровые обозначения вариантов сборки редукторов и мотор-редукторов характеризуют взаимное расположение выходных концов валов и их число (табл. 4).
Условные изображения и цифровые обозначения вариантов сборки первой ступени относительно второй червячных и цилиндрическо-червячных двухступенчатых редукторов и мотор-редукторов должны соответствовать приведенным в табл. 5.
4. Варианты сборки редукторов и мотор-редукторов
Примечания:
1. Вариант сборки не определяет форму выходных концов валов и положений опорной поверхности в пространстве при эксплуатации.
2. Вариант сборки редуктора и мотор-редуктора следует рассматривать в проекции на горизонтальную плоскость, являющуюся опорной поверхностью и которой параллельны оси выходных концов валов. При этом у редукторов и мотор-редукторов со скрещивающимися осями в горизонтальной плоскости входной вал расположен под колесом.
3. Симметричность и несимметричность полого вала определяются расположением его присоединительной части относительно оси симметрии редуктора или мотор-редуктора.
5. Варианты сборки первой ступени относительно второй червячных и цилиндрическо-червячных двухступенчатых редукторов и мотор-редукторов
Примечания:
1. Вариант сборки редуктора и мотор-редуктора следует рассматривать в проекции на горизонтальную плоскость, которой параллельны выходной вал второй ступени и входной вал первой ступени двухступенчатого червячного редуктора, а входной вал первой ступени цилиндрическо-червячного редуктора перпендикулярен этой плоскости.
2. Буквами А и Б обозначены соответственно первая и вторая ступень редуктора.
В табл. 4 и 5 приняты следующие обозначения концов валов:
— конец входного вала;
— конец выходного вала;
Рис. 2. Варианты сборки
? — конец входного вала, направленный вверх по отношению к наблюдателю:
+ — конец входного вала, направленный вниз по отношению к наблюдателю.
На изображении варианта сборки мотор-редукторов допускается дополнительное упрощенное изображение контура двигателя (рис. 2).
Типы редукторов и мотор-редукторов. Главный параметр
Чаще всего применяют цилиндрические редукторы, имеющие высокие нагрузочную способность и КПД: одноступенчатые, двухступенчатые развернутой, раздвоенной и соосной схем, трехступенчатые развернутой и раздвоенной схем. Соосный редуктор может иметь тихоходную ступень с внутренним зацеплением.
Если компоновка машины требует ортогонального расположения входного и выходного валов, применяют конические или коническо-цилиндрические двухступенчатые и трехступенчатые редукторы.
При соосном расположении исполнительного органа и двигателя рациональны планетарные и волновые редукторы, которые могут обеспечивать высокие ресурс и передаточное отношение при низком уровне шума.
Редукторы, в которых использованы червячные передачи, — червячные цилиндрические, глобоидные, червячно-цилиндрические и цилиндрическо-червячные — могут обеспечивать высокое передаточное число при низком уровне шума, но имеют низкие КПД и ресурс.
Оси валов могут занимать разное положение в пространстве. Если, например, нужно обеспечить наименьшую площадь в плане, их располагают в вертикальной плоскости. Для некоторых механизмов нужны редукторы с вертикальным расположением оси выходного вала. В этом случае удобны редукторы с коническими и червячными передачами, так как ось двигателя остается горизонтальной.
В редукторах общепромышленного применения предусмотрена возможность варьировать положение выходных валов; при этом в одном и том же корпусе подбором зубчатых пар в широком диапазоне можно получать различные передаточные числа. Конструктивные варианты, осуществляемые без изменения корпуса, называют исполнениями редуктора.
Мотор-редукторы могут быть выполнены на базе всех приведенных схем, но чаще используют редукторы соосных схем, конструктивно объединяя их с двигателями в виде однокорпусного или блочного исполнения. В первом случае редуктор и статор двигателя встраиваемого исполнения размещают в одном корпусе. Во втором — двигатель с насаженной непосредственно на конец вала шестерней крепят на редукторе с помощью фланца; возможно фланцевое крепление двигателя на редукторе и соединение концов валов муфтой.
Получили распространение навесные редукторы и мотор-редукторы. Их выходной вал выполнен полым со шлицевым отверстием или с пазом под шпонку. Такой вал соединяют непосредственно с входным валом приводимого в движение механизма.
Исполнительные электромеханизмы представляют собой самостоятельные конструктивно независимые механизмы, состоящие из электродвигателя и редуктора, в конструкцию которых дополнительно включены элементы путевой автоматики (датчики положения, командоаппараты) и предохранительные муфты. В зависимости от конструкции редукторов выходной вал может иметь вращательное (поворотное) или поступательное движение.
Исполнительные электромеханизмы применяют для приводов регуляторов систем автоматического управления. В робототехнике и машиностроительном оборудовании используют электромеханизмы в виде модулей вращения, поворота или линейного перемещения.
Важнейший характеристический размер, в основном определяющий нагрузочную способность, габариты, массу редуктора, называют главным параметром редуктора. Главный параметр цилиндрических редукторов — межосевое расстояние передачи aw тихоходной ступени, червячных и глобоидных редукторов — межосевое расстояние передачи aw, планетарных — радиус r водила, конических — номинальный внешний делительный диаметр de2 колеса, волновых — внутренний диаметр d2 гибкого колеса.
Главным параметром мотор-редуктора является главный параметр тихоходной ступени его редукторной части.
Реальный диапазон передаточных отношений (чисел) редукторов — от 1 до 1000. Значения передаточных отношений должны соответствовать ряду R20 предпочтительных чисел (ГОСТ 8032-84).
Зацепление передач
Зацепление цилиндрических передач эвольвентное, реже — зацепление Новикова, которое, в частности, рационально для шевронных передач, длительно работающих с маломеняющейся нагрузкой.
В зависимости от степени точности передач редукторы исполняют двух категорий точности — 1 и 2. Степень точности передач должна быть не ниже указанной в табл. 6.
Нормы кинематической точности эвольвентныхнепланетарных передач, к которым не предъявляют повышенные требования по шуму, могут быть на одну степень грубее норм плавности. В цилиндрических передачах с зубьями высокой твердости для уменьшения неравномерности распределения нагрузки по ширине венца используют продольную модификацию шестерни (бочкообразность). В этом случае требования к пятну контакта устанавливают индивидуально.
Точность планетарных передач по нормам кинематической точности должна быть не грубее норм плавности.
Конические передачи изготовляют с исходным контуром по ГОСТ 16202-81 и круговым зубом.
Червячные цилиндрические передачи в большинстве случаев изготовляют с эвольвентным червяком ZI или с вогнутым профилем червяка ZT, который шлифуют торообразным кругом.
Параметр Ra шероховатости рабочих поверхностей должен быть не более:
0,63мкм — витков цилиндрических червяков;
1,25мкм — зубьев зубчатых колес внешнего зацепления с модулем ≤ 5мм и витков глобоидных червяков;
2,5мкм — зубьев эвольвентных колес с модулем более 5мм и шестерен с модулем менее 5мм, выполненных заодно с валом и имеющих диаметр впадины зубьев меньше диаметра рядом расположенных шеек; зубьев колес передач Новикова с модулем ≤ 5мм; зубьев колес волновых передач;
5мкм — зубьев шестерен передач Новикова с модулем до 5мм и эвольвентных с модулем более 5мм, выполненных заодно с валом и имеющих диаметр впадины зубьев меньше диаметра рядом расположенных шеек; зубьев колес передач Новикова с модулем до 8 ммвключительно;
10 мкм — зубьев колес передач Новикова с модулем более 8мм.
6. Степени точности передач редукторов
Допускается вместо параметра Ra шероховатости, если он превышает 2,5мкм, применять параметр Rzпо ГОСТ 2789-73.
Параметр Rzшероховатости переходных кривых и впадин зубьев зубчатых колес должен быть не более 40мкм.