Краткое руководство по выбору и эксплуатации цилиндрических редукторов

Цидиндрические редуктора – одна из самых больших групп передаточных механизмов. Ограничений для их применения в промышленности практически не существует. Устройства подходят для комплектации электрических, пневматических и гидравлических приводов промышленного оборудования различного назначения. Основная задача цилиндрических редукторов – увеличение крутящего момента путем снижения частоты оборотов двигателя.

Особенности конструкции цилиндрических редукторов

Свое название цилиндрический редуктор получил благодаря форме зубчатых колес. Конструкция преобразователя включает одну или несколько механических передач. Они соединены последовательно и состоят из шестерней и зубчатых колес, которые размещаются на валах. Расположение валов у цилиндрических преобразователей параллельное. Аксоиды у колес передачи представляют собой цилиндры.

Большинство цилиндрических зубчатых передач имеют эвольвентное зацепление. Профили зубьев в нем очерчены по эвольвенте окружности. Этот вариант зацепления был предложен швейцарским механиком и математиком Леонардом Эйлером в середине XVIII века.

Альтернатива эвольвентного зацепления – круговинтовое зацепление Новикова. Этот вид передачи предложил советский инженер Михаил Леонтьевич Новиков в 1954 году. В передаче Новикова зубцы колес очерчены окружностями близких радиусов. По сравнению с эвольвентной, она имеет более высокую нагрузочную способность и меньший уровень шума.

В цилиндрических редукторах могут использоваться три типа зубчатых колес – прямозубые, косозубые и шевронные. Первые применяются в случаях, когда необходима невысокая или средняя окружная скорость. При повышении окружной скорости и для снижения уровня шума рекомендуется использовать косозубые колеса. У третьего типа колес зубья выполнены в форме буквы V. Для них характерна взаимозаменяемость осевых сил.

Зубчатые колеса насаживаются на вал. Чтобы избежать их проворачивания, используют шпоночное соединение. Выходной вал цилиндрических редукторов обычно является валом-шестерней, то есть, зубчатая передача будет его частью. Вращение валов обеспечивается подшипниковыми узлами – шариковыми и роликовыми. Подшипники насаживаются на вал с натягом и вставляются в предназначенные для них гнезда в корпусе. Устранить зазоры помогают специальные регулировочные крышки и кольца. Они также защищают подшипники от загрязнения.

Конструкция цилиндрических редукторов предусматривает наличие циркулярной или картерной смазки. В первом случае смазочный материал поступает из системы автоматической подачи, а для его удаления предусмотрены специальные отверстия. Картерная схема предполагает ручную заливку масла в картер, его долив и замену в случае необходимости. Для подшипников используют густую закладную смазку или подают масло непосредственно в узел трения.

Преимущества и недостатки устройств

Главный плюс редукторов с цилиндрической зубчатой передачей – высокий коэффициент полезного действия. Если не принимать во внимание передаточное отношение, КПД преобразователей равняется 98%. Благодаря этому устройства экономичны в плане энергопотребления. Выделение тепла во время работы у них минимальное, поэтому дополнительное оборудование для охлаждения не требуется.

Цилиндрические редукторы могут передавать большие мощности практически без потерь. Высокой нагрузочной способностью отличаются даже одноступенчатые механизмы. Кроме того, устройства позволяют получать очень высокий крутящий момент.

Высокая кинематическая точность цилиндрических редукторов обеспечивается благодаря небольшому люфту выходного вала. Преобразователи можно использовать в приводах позиционирующих устройств.

Цилиндрические редуктор показывают хорошие результаты при эксплуатации в режиме частых запусков и остановок, при неравномерных нагрузках и в непрерывном режиме. Поэтому ими можно оснащать приводы промышленных механизмов, которые часто изменяют режим работы.

У преобразователей данного типа полностью отсутствует такое явление, как самоторможение. Выходной вал устройств можно вращать в любом направлении, не прилагая особых усилий.

Благодаря большому разнообразию зубчатых передач можно подобрать цилиндрический редуктор с оптимальным передаточным отношением. Устройства имеют большой рабочий ресурс, который составляет не менее 25000 часов.

К недостаткам цилиндрических редукторов относится очень низкое передаточное число при использовании одной ступени передачи. Оно не может превышать 1:6,3. Чтобы получить более высокое значение, количество ступеней нужно увеличивать, а это приведет к увеличению габаритов оборудования. Следует учесть, что даже одноступенчатые устройства имеют довольно внушительные размеры.

Еще один минус преобразователей данного типа – повышенный уровень шума. Они шумят гораздо сильнее редукторов с червячной передачей.

В некоторых случаях отсутствие самоторможения превращается из достоинства в недостаток. Например, если выходной вал может вращаться под действием внешней нагрузки. Чтобы устранить это явление, приходится устанавливать дополнительные устройства.

Расчет и выбор цилиндрического редуктора

Если тип редуктора уже определен, его расчет начинается с определения передаточного числа. Для этого используется следующая формула:

N1 – скорость вращения (количество оборотов) входного вала;

N2 – скорость вращения (количество оборотов) входного вала.

Полученное значение нужно округлить для показателя из типового ряда передаточных чисел для данного типа редуктора.

В зависимости от рассчитанного передаточного числа определяется необходимое количество ступеней передачи. Для этого можно воспользоваться следующей таблицей:

Исходные данные для подбора габарита преобразователя: передаточное число, мощность, количество оборотов электродвигателя. Для расчета используется формула:

Т=(9550 х Р х U х N )/ (К х nвх).

Р – мощность двигателя, кВт ;

U – передаточное число преобразователя;  

N – КПД (для цилиндрического редуктора – 0,97-0,98);  

nвх - количество оборотов входного вала или двигателя, об/мин; 

К – коэффициент эксплуатации, который выбирается по таблице.

Рекомендуемую продолжительность включения редуктора рассчитывают по формуле:

ПВ = (Т / 60) * 100%.

T – среднее время работы оборудования в течение часа, мин.

Расчет радиальной нагрузки для выходного вала одноступенчатых цилиндрических редукторов проводится при помощи такой формулы:

Для многоступенчатых механизмов используется такая формула:

Для быстроходного вала расчет осуществляется по такой формуле:

Твх/вых – номинальный крутящий момент на соответствующем валу.

В зависимости от условий эксплуатации осуществляется выбор климатического исполнения цилиндрического редуктора:

Рекомендации по подготовке оборудования к эксплуатации

Перед тем, как монтировать новый редуктор, необходимо удалить все упаковочные материалы, а также очистить все поверхности устройства от консервационной смазки при помощи смоченной растворителем ветоши. Редуктор должен устанавливаться на жестком основании в горизонтальном положении. Для фиксации устройства нужно использовать болты с классом прочности не ниже 5.8. При установке преобразователя необходимо обеспечить свободный доступ к крышкам, пробкам и масломерной игле.

Проворачивая редуктор вхолостую, необходимо проверить качество затяжки всех крепежных винтов, при необходимости подтянуть их.

Перед началом работы в редуктор нужно обязательно залить масло. Заливается смазочный материал через отверстие, закрытое смотровой крышкой или пробкой, до верхней черты масломерной иглы или до контрольной пробки. При необходимости к преобразователю подводят систему струйной проточной смазки.

Пробный запуск двигателя осуществляется без нагрузки на выходном валу, чтобы убедиться в правильности функционирования оборудования. Если первый запуск редуктора осуществляется при температуре ниже 0 градусов, нагрузка не должна быть выше 25% номинального уровня.

Через два часа непрерывной работы преобразователя с нагрузкой нужно провести регулировку подшипников. После 1-2 рабочих смен необходимо провести замену масла, чтобы удалить мелкую металлическую стружку, которая образовалась в процессе приработки передач.

При эксплуатации редуктора не допускается использование поблизости открытого огня. Преобразователь должен быть обязательно заземлен. Электрические съемные детали устройства заземляются отдельно.

Если редуктор оснащен вентилятором, нужно убедиться в том, что воздухозаборник очищен и установлен под нужным углом. Для моделей с циркуляционным охлаждением нужно обеспечить внешнюю подачу охлаждающей жидкости.

Техническое обслуживание

Техническое обслуживание цилиндрического редуктора может быть ежесменным и периодическим. При ежесменном ТО нужно проверять:

  • отсутствие протечек масла – при их обнаружении очищают отдушину и проверяют уровень смазочного материала;
  • уровень шума;
  • уровень смазочного материала – при необходимости масло доливается.

Периодическое техобслуживание включает два этапа:

  • ТО-1 – нужно проводить через каждые 1000 часов эксплуатации или каждые 3 месяца. При этом выполняются те же работы, что и при ежесменном обслуживании, а также, если это необходимо, меняют масло;
  • ТО-2 проводят через каждые 2000 рабочих часов или через полгода. Выполняются работы по ЕО и ТО-1, регулируются подшипники, проверяется затяжка болтовых соединений.

Когда будет выработано примерно 80% ресурса передач, подшипниковых узлов и валов, проводится диагностика технического состояния зубчатых колес и подшипников преобразователя. При необходимости изношенные узлы заменяются.

Признаки неисправностей и способы их устранения

Чтобы цилиндрический редуктор выработал свой ресурс без серьезных поломок, нужно постоянно контролировать уровень масла, состояние подшипников, соосность и надежность креплений. Основная причина выхода преобразователей из строя – пренебрежение техническим обслуживанием и нарушение периодичности его проведения.

О неисправности цилиндрического редуктора свидетельствуют такие признаки:

  • необычные шумы во время работы устройства;
  • высокий уровень шума;
  • протечки масла;
  • сильный нагрев подшипников;
  • отсутствие вращения валов при включении привода.

Причиной возникновения необычных шумов могут стать посторонние предметы в смазочном материале или повреждение рабочей поверхности зубьев колеса. В первом случае проблема решается заменой масла. При повреждении зубьев редуктору необходим ремонт.

Уровень шума преобразователя может повышаться из-за недостаточного количества масла, нарушения регулировки или выхода из строя подшипников. Необходимо долить смазочный материал, отрегулировать или заменить подшипниковые узлы.

Протечки масла возникают из-за превышения его рекомендуемого уровня или засорение дренажных отверстий. Исправить ситуацию можно, удалив излишки масла и прочистив дренаж.

Подшипники перегреваются из-за недостатка масла или его излишней вязкости, перетяжки регулировочных крышек или превышения частоты вращения входного вала. Чтобы устранить неисправность, нужно долить масло или поменять его, отрегулировать затяжку подшипников или уменьшить частоту вращения вала.

Валы редуктора могут не вращаться из-за загустения масла, недостаточной мощности двигателя, отсутствия или повреждения шпонки на валу. Нужно залить масло с меньшей вязкостью, проверить или заменить двигатель, установить на место шпонку.

В каталоге компании «Промпривод» представлены самые популярные модели цилиндрических редукторов: Ц2, ЦТНД,  РЦД, ЦДН, Ц2У,  1Ц2У, Ц2Н, ГПШ и другие. Оборудование можно купить по цене на 3-10% ниже рыночной стоимости. Гарантия действует в течение года.