Червячные редукторы и мотор-редукторы

Червячные редукторы в промышленности

Существует множество классов механических редукторов, одним из самых распространенных в промышленности является червячный редуктор.

Поскольку основным элементом его конструкции является механическая передача, то в зависимости от ее типа редуктор имеет соответствующую классификацию.

Червячная передача

Червячная передача – механизм, позволяющий передать и трансформировать энергию, полученную от силовой машины, к системе исполнения. Основным назначением червячной передачи является работа с крутящим моментом, а именно: его передача и трансформация.

Передача состоит из червяка – винта с резьбой – и червячного колеса с лубьями в форме дуги, огибающий окружность витка червяка. Червячная передача, находящаяся внутри корпуса редуктора, имеет изогнутый вид червяка. Именно отсюда и пошло ее название.

Одноступенчатые червячные редукторы

Самым распространенным типом являются редукторы червячные одноступенчатые.

В случаях, когда необходимо передать большие передаточные числа, используются двухступенчатые червячные редукторы. Одноступенчатые червячные редукторы имеют показатель крутящего момента до 480 кг/см при реверсивном направлении движения и до 220кг/см при нереверсивном. Существует три конструктивных варианта выполнения, которые имеют одноступенчатые редукторы: с правым, левым или двусторонним расположением выходного конца тихоходного вала.

Трансмиссия, которую имеют редукторы червячные двухступенчатые, может быть расположена над или под колесом, а также в горизонтальной или в вертикальной плоскости с боковой стороны. Расположение трансмиссии выбирается в зависимости от требований компоновки, но с учетом индивидуальных особенной каждого подтипа. Например, при использовании бокового расположения передачи снижается уровень смазки в подшипниках вертикальных валов.

Червяк в редукторе

Червяк в редукторе может быть расположен в двух положениях: верхнем или нижнем. Верхнее расположение над колесом используется в конструкции, если будут применяться большие окружные скорости. При окружных скоростях ниже 5 м/с используется нижнее расположение червяка, под колесом.

Основной материал для производства червяка – легированная сталь, однако зубья колеса предпочитают изготавливать из цветных металлов, для того чтобы снизить коэффициент трения скольжения. Также цветные металлы снижают нагрев в области зацепленная, однако перегрев все равно происходит. Повышенные температуры снижают вязкость масла, а это, в свою очередь, приводит к некорректной работе зубьев в передаче. Таким образом, даже применение цветных металлов не позволяет полностью избежать поверхностных разрушений зубьев – основной причины выхода из строя данного типа систем.

Для осуществления контроля состояния зубьев колеса предусмотрено специальное отверстие – смотровой люк с крышкой. Это конструктивное решение позволяет предварительно выявить неполадки в конструкции без полного демонтажа редуктора.

Сегодня в конструкции на валу червяка также предусматривается специальный вентилятор для обдува. Он позволяет снизить нагрев в области зацепления, там самым продляя рабочий цикл силовой установки.

Перед началом использования нового мотор-редуктора не забудьте провести его «обкатку». Обкатка системы производится в холостом режиме без нагрузки или с пониженной нагрузкой. Как правило, для приработки системы бывает достаточно 15 часов работы.

Преимущества одноступенчатых червячных редукторов

Компактные размеры

В отличие от одноклассовых редукторов червячный при аналогичных параметрах передаточного числа отличается компактными размерами. Достигнуть компактного размера позволяет особенная конструкция силовой установки. Благодаря скрещиванию входного и выходного вала (как правило, угол скрещивания составляет 90 градусов) система легче помещается в корпус и компонуется с другими компонентами силовой системы.

Плавность и бесшумность

Плавность и бесшумность работы, которую имеет мотор редуктор червячный, обусловлено особенностями конструкции зацепленная. Бесшумность работы довольно часто является обязательным параметром для производственных машин, и в этом случае данный тип силовых устройств всегда выигрывает у цилиндрических мотор-редукторов.

Самоторможение системы

Самоторможение системы – еще один важный «плюс». Он позволяет сэкономить на дополнительных устройствах торможения, требующихся в аналогичных редукторах другого подтипа. Однако данное свойство присуще установке только в том случае, если угол подъема винтовой линии не превышает 3,5 градуса.

Простота установки

Благодаря высокому передаточному числу, которое имеет мотор редуктор червячный одноступенчатый, производители могут сэкономить: это возможно благодаря простоте конструкции установки. Тем не менее, тоже самое передаточное число является не только преимуществом, но и недостатком, поскольку не самым лучшим образом отражается на КПД червячный трансмиссии.

Недостатки червячных редукторов

•  Самоторможение

Самоторможение, как мы только что заметили, является одновременно и преимуществом, и недостатком силовой установки. Если присутствует необходимость повернуть входной вал, то сделать это без активации привода червонного редуктора будет невозможно.

• Невысокий КПД

Невысокий КПД – основная причина, почему червячный редуктор имеет ограниченное количество областей распространения. Чем выше передаточное число системы, тем ниже опускается показатель КПД. Первопричиной пониженного КПД является наличие трения между зубьями червячного колеса и витками червяка. Что также немаловажно, при повышенных нагрузках в течение продолжительного количества времени (свыше 200 часов) КПД может снижаться на 10% от номинального.

• Высокий тепловой нагрев

Чем ниже показатель КПД, тем выше тепловой нагрев и потери энергии. И если маломощные установки могут обойтись без дополнительной системы теплохода в своей конструкции, то у редукторов с мощностью от 4 кВт возникает дополнительная необходимость организации теплоотвода. В качестве стандартных способов отвода тепла используются специальные вентиляционные решения на торцевой стороне, а также особенная система циркуляции масла. Тем не менее даже маломощные одноступенчатый редукторы имеют нагревание корпуса в любых рабочих условиях.

Работа только при равномерных нагрузках не позволит системе долго функционировать. Рабочий цикл системы не подразумевает испытания неравномерных нагрузок, а также слишком частых запусков и остановок.

• Ограничение передаваемой мощности

Ограничение передаваемой мощности составляет 15 кВт, хотя в принципе физической границей мощности является 60 кВт. Таким образом если показатель передаваемой мощности составляет более 15 кВт, то производители мотор-редукторов рекомендуют отказаться от червонного типа в пользу цилиндрических мотор-редукторов. Отдельным подтипом высоко мощных червячных мотор-редукторов являются глобоидальные червячные редукторы. В этом типе систем используется измененная конструкция винта, за счет чего достигаются повышенные показатели передаваемой мощности.

• Люфт выходного вала

Люфт выходного вала присутствует в системе с самого начала ее эксплуатации. По мере износа силовой установки, прямо пропорционально увеличивается и люфт конструкции.

• Невысокий рабочий ресурс

Если сравнивать червячные редукторы с цилиндрическими, то ресурс первых в два с половиной раза ниже вторых. Это обусловлено повышенным трением скольжения, которое напрямую увеличивает износ конструкции. И если в цилиндрических системах износ составляет от 25,000 часов, то в цилиндрических мотор-редукторах рабочего ресурса хватает на 10,000 часов.

• Частое обслуживание

Обслуживание этого типа систем необходимо выполнять гораздо чаще, а, следовательно, и тратить денежные средства на сервисные работы опять же необходимо регулярно. Обязательно обратите внимание на эту особенность, когда соберетесь купить червячный мотор редуктор для своего производства.

Рекомендации по использованию

• Используйте более густую смазку, чем в цилиндрических мотор редукторах. Она позволит силовой установке проработать большее количество часов и снизить расходы на ремонт и сервисное обслуживание.
• Следите за температурным режимом в червячный паре. Перегрев – стандартная причина предварительных поломок.
• Не используйте червячные редукторы в системах позиционирования с высокой точностью: из-за люфта выходного вала точность устройства снижается.
• Располагайте ось червячного колеса сверху, а червяка – снизу. В обратном случае возможно вытекание масла и последующее сокращение ресурса.
• Избегайте ударных нагрузок на систему, они также снижают рабочий ресурс.
• Если конструкция, в которой будет функционировать червячный редуктор, предусматривает ручной режим функционирования, то лучше от использования этого типа редукторов отказаться. Свойство самоторможения не позволяет использовать мануальный режим без дополнительного приложения силы.

Области применения червячных редукторов

Области применения червячных редукторов обусловлены их функцией снижения частоты вращения привода и увеличения крутящего момента. Особенно привлекательными они являются для бюджетного сегмента механических устройств, не испытывающих в процессе работы ударных нагрузок и имеющих нагрузки средней продолжительности.

В качестве основных областей применения стоит отметить область металлопроката и строительную технику, а также железнодорожную область. Если говорить более детально, то это насосы и мешалки, а также различные типы подъемных механизмов: подъемники и транспортеры, конвейеры. Также одноступенчатые червячные редукторы являются базой для металлообрабатывающих станков и фрезерных установок.

Глобоидные червячные редукторы с повышенной мощностью и высокой стойкостью к обратному проскальзыванию применяются в приводах барабана троса для пассажирских лифтов. Только данный тип редукторов может обеспечить и высокую передаточную мощность, и реверсивность движения, и стойкость к резким разгонам и торможениям.