Этот механизм можно назвать ключевым инженерно-техническим устройством. Его можно описать как механизм преобразования поступающего крутящего момента с последующей передачей на другие системы. Указанное определение характеризует общий принцип работы, а в более широком смысле редуктором можно назвать любой преобразователь направления движения, давления или вращающего момента.
Ключевыми характеристиками таких устройств считаются:
КПД;
количество вращательных валов;
передаваемая мощность;
назначение.
Существует множество видов редукторов: механические, газовые, редукторы давления воды, турбинные и другие. Они снижают давление жидкой или газообразной среды и способны изменять направление потока. Их работа основывается на схожем принципе, однако внутреннее устройство и сам механизм преобразования отличаются. Корректная классификация редукторов возможна только при комплексном рассмотрении всех ключевых особенностей конкретного типа.
Механический редуктор — это механизм, передающий от двигательной установки необходимые для функционирования приводного устройства параметры крутящего момента и скорости вращения вала. Некоторые виды редукторов могут менять направление их вращения.
Редуктора с соосными (параллельными) валами, как правило, в большинстве своем представляют самые распространенные с цилиндрической зубчатой передачей. Они могут иметь различные передаточные отношения и количество ступеней преобразования. Передача хода передается плавно, практически без потерь, но изменить направление вращения вала они не могут.
Угловые редукторы, которые используются в болгарках, способны обеспечить направление валов на 90°. Конические шестерни могут быть как с прямым зубом, так и с круговым. На некоторых маломощных бытовых болгарках, например, модели Bosch, используется передача с прямыми зубьями, где не предъявляются требования к плавности хода и уровню шума. Круговые зубья обладают большей несущей способностью, имеют меньший уровень шума из-за плавности зацепления, менее чувствительны к погрешностям сборки.
В зависимости от величины передаточного отношения редукторы подразделяются на следующие виды:
Прямой. Передаточное отношение равно 1. Такой редуктор используется, например, в некоторых многовальных коробках передач грузовых автомобилей.
Повышающий. По другому он называется мультипликатором, где передаточное отношение имеет значение меньше 1. Главное назначение мультипликатора — увеличение угловой скорости. При этом крутящий момент на выходном валу уменьшается.
Понижающий.
Здесь передаточное отношение больше 1. В большинстве случаях в различных механизмах, к таким относится и УШМ, применяется редуктор цилиндрический. Принципов редуцирования, как и конструктивных исполнений, существует большое разнообразие. Однако каждому механизму наилучшим образом подходит определенный вид. Болгарки без конического редуктора представить уже достаточно трудно.
Благодаря высокому КПД, цилиндрические редукторы наиболее распространены. Их используют в приводах прокатных валков, металлообрабатывающих станков, мешалок и др. Нагрузка может быть равномерной, переменной, реверсивной, однонаправленной. Другие типы передач применяются, когда необходимо обеспечить особые условия: плавный ход, высокое передаточное число при небольших габаритах, угловую компоновку привода.
Редукторы применяются для следующих целей:
ступенчатое снижение скорости вращения – коробка передач;
бесступенчатое изменение угловой скорости – вариатор;
преобразование низкой скорости в высокую – мультипликатор;
совмещение с двигателем в одном блоке – мотор-редуктор.
Вертикальные модели также применяются. Та или иная конструкция связана с удобством компоновки привода. Колеса выполняются с прямыми, косыми или шевронными зубьями. Корпус цилиндрического редуктора изготавливается из чугунного литья или делается сваренным из стали.
Редуктор цилиндрический горизонтальный имеет передаточное число не выше 6.3. Дальнейший рост передаточного числа (допускается его увеличение до 12.5) нерационально увеличивает габариты агрегата. Если редуктор цилиндрический одноступенчатый превышает допустимые габариты, применяют устройство меньшего размера с 2 ступенями.
Цилиндрический передаточный механизм получил широкое применение в различных областях. Он имеет неоспоримые достоинства по сравнению с червячным:
высокий КПД;
не греется;
работает в обе стороны.
Преимущества и недостатки цилиндрического редуктора зависят от особенностей зубчатого зацепления и других конструктивных элементов.
Основным положительным моментом является высокий КПД. Он значительно превосходит мощности на выходе при одинаковых двигателях, все зубчатые и другие виды передач.
Узел может работать длительное время без перерывов, переключаться бесконечное количество раз с одного режима на другой и даже менять направление вращения.
Выделение тепла минимальное. Нет надобности ставить систему охлаждения. Смазка разбрызгивается нижними колесами, смазывает верхние шестерни, подшипники и собирает вниз, в поддон, всю грязь, сколовшиеся частицы металла.Достаточно периодически доливать масло и раз в 3 – 6 месяцев менять его.Частота профилактических мероприятий зависит от режима работы.
Выходной вал установлен в подшипники качения и практически не имеет люфта. Перемещение его достаточно точное, чтобы использовать зубчатый механизм в качестве привода точных приспособлений и приборов. Осевое и радиальное биение сопрягаемых деталей не влияет на работу механизма.
Эффективность работы не зависит от перепадов напряжения. Передаточное число стабильно. Если падает скорость вращения двигателя, пропорционально замедляется вращение ведомого колеса. Мощность остается неизменной.
Распространены механизмы горизонтального типа. Редуктор цилиндрический двухступенчатый содержит ведущий, промежуточный и ведомый валы. Первая ступень называется быстроходной, а вторая – тихоходной.
Рациональная двухступенчатая конструкция цилиндрического редуктора имеет передаточное число не более 50. При дальнейшем его увеличении значительно увеличиваются масса и габариты устройства. Для больших передаточных чисел рекомендуется применять трехступенчатый тип.
Редуктор цилиндрический двухступенчатый может быть выполнен с раздвоенной, сосной или развернутой схемой. Последняя наиболее распространена из-за простоты конструкции. Несимметричное размещение колес приводит к неравномерной нагрузке на подшипники и зубья.
При раздвоенной быстроходной ступени с противоположным наклоном зубьев на колесах осевые усилия уравновешиваются, а окружные – выравниваются за счет самоустановки ведущего вала.
То, как будет функционировать этот агрегат зависит от кинематической схемы привода. Так подводку вращательного движения можно осуществлять к любому элементу этой системы, а снятие производить с какого-либо из оставшихся. Передаточное число зависит от того, согласно какой схемы организована подводка и съем вращательного движения.
Быстроходная ступень выполняется чаще косозубой, а тихоходная – прямозубой. Для массового производства косозубых передач принято изготавливать шестерни с левым направлением зуба, а колеса – с правым.
В производстве мелкими сериями шестерни первой ступени изготавливают как обычно, а второй – с правым направлением. За счет этого происходит уравновешивание осевых сил на промежуточном валу.
Если требуется передавать крутящий момент, не зависящий от угла подведения, применяются конически-цилиндрические передачи. Вертикальные устройства изготавливаются червячно-цилиндрического типа. У них ниже КПД, поэтому редукторы применяются преимущественно при кратковременных режимах работы.