Червячный редуктор: как получить больший крутящий момент за небольшие деньги

Чтобы увеличить крутящий момент вала двигателя в несколько раз, при этом снизить скорость вращения, используют редуктор. Эта деталь передает крутящий момент и преобразует его, используя зубчатую или червячную передачу. Наибольшую популярность получили редукторы с последним типом передачи. На первый взгляд конструкция и принцип работы устройства могут показаться довольно сложными, но на самом деле это не так.

Как крутящий момент влияет на стоимость

Одним из важных параметров при выборе редуктора является его стоимость. Она напрямую зависит от крутящего момента (передаточного отношения), который способно передавать устройство. Уже давно проверено на практике, что червячные редукторы являются самыми оптимальными с точки зрения соотношения стоимости и передаваемого крутящего момента.

Под передаточным значением понимают количество оборотов, которое требуется совершить входному валу, чтобы выходная часть выполнила одно полное вращение. Большинство червячных редукторов на одну ступень имеют передаточное значение, находящееся в пределах соотношения 60:1. Однако у некоторых моделей этот параметр выше. Редукторам цилиндрического и коническо-цилиндрического типов требуется использовать три ступени, чтобы добиться такого передаточного значения. Из-за этого червячные редукторы обладают более простой конструкцией, нет необходимости добавлять большое количество передач, подшипников, валов, втулок и других компонентов. Простая конструкция положительно сказывается на стоимости. Червячные редукторы намного дешевле цилиндрических и коническо-цилиндрических.

Универсальность конструкции и доступность

Большинство червячных редукторов изготавливаются стандартизированных размеров. Их валы, подшипники, втулки и прочие детали имеют одинаковые формы и габариты. Это позволяет с легкостью заменить вышедший из строя компонент на новый, не занимаясь подбором подходящей модели, а просто беря доступную со склада.

Эта особенность также упрощает производство червячных редукторов. Компании гораздо проще наладить выпуск моделей, если все они создаются на основе единой спецификации, а детали имеют одинаковые размеры. Поэтому предприятия производят большие объемы деталей, и они всегда имеются в наличии. При необходимости заказчик способен приобрести любой объем редукторов. Даже если нужного количества не окажется на складе, можно не сомневаться, что оно будет изготовлено в этот же день.

Монтаж червячного редуктора

Червяк в редукторе такого типа располагается под прямым углом к червячному колесу, установленному на выходном валу. Благодаря такому техническому решению появляется возможность использовать выходной вал с двух концов и изготавливать его стандартной или увеличенной длины. В последние годы большую популярность завоевывают конструкции, где установлены полые валы, а не полнотелые. Происходит это из-за более простой конструкции. Полый вал, расположенный на выходе, позволяет задействовать исполнительный без использования дополнительных деталей. В случае с полнотелым необходимо внедрить в редуктор цепи или ремни, которые и будут связывать между собой компоненты и приводить их в движение. Отсутствие дополнительных элементов в конструкции также положительно сказываются на ее стоимости. Обслуживать редукторы с полым валом значительно проще, поскольку не требуется регулярно проверять целостность ремней и менять их по мере изнашивания.

Многие модели редукторов оснащаются вентиляционной пробкой для легкого обслуживания. С ее помощью пользователь способен проверить чистоту и количество масла и заменить его при необходимости. Однако некоторые червячные редукторы не имеют вентиляционного отверстия. Такие модели являются необслуживаемыми, и у пользователя отсутствует необходимость следить за состоянием смазочного масла. Редукторы этого типа проще в эксплуатации и в большинстве случаев могут устанавливаться в любом положении.

Несмотря на простоту установки и использования, у червячного редуктора есть одно свойство, которое обязательно следует принимать во внимание. Конструкция устроена таким образом, что выходной вал не способен вращаться в обратном направлении. Поэтому если на подключенном к редуктору двигателе условно включается “задняя передача”, то возникнет эффект самоторможения. Наиболее заметно он проявляется при передаточном числе от 35 и выше. Чтобы избежать возникновения самоторможения, следует использовать электрические двигатели с автоматическим тормозом или другие методы, не позволяющие включить обратное вращение.

Длительный срок эксплуатации

Венец червячного колеса у редуктора изготавливается из бронзового сплава, который является довольно мягким металлом. Червяк изготавливается из стали, что делает его очень прочным. Обе детали во время работы редуктора соприкасаются друг с другом, из-за чего происходит притирка. В первое время работы у новой конструкции венец из бронзы слегка шлифуется о стальной элемент, благодаря чему быстро приобретает оптимальную форму. Несмотря на то, что во время этого процесса деформация венца минимальна и визуально практически незаметна, это существенно увеличивает срок службы.

Во время производства червячных редукторов производители постоянно ищут оптимальное решение, позволяющее добиться идеального сочетания износостойкости материала и его способности к притирке. Если в ходе создания использовать слишком твердый металл, то он в принципе не будет притираться, а значит, не сможет в ходе работы принять оптимальные габариты за счет нагревания. А изготовленная из слишком мягких материалов деталь быстро притрется, но прослужит недолго, т.к. будет деформироваться и скалываться.

До сих пор самым оптимальным считается бронзовый сплав. Он бывает двух видов: мягкий и твердый. Мягкий легко нагревается во время обкатки, за счет чего быстрее притирается. Его можно использовать даже при невысоких рабочих температурах. Но такой бронзовый сплав не способен похвастаться высокой надежностью и долгим сроком службы. Твердые бронзовые сплавы требуется обкатывать при высоких температурах, что требует дополнительного времени и большего количества энергии. Однако материал обладает отличной износоустойчивостью и способен прослужить длительное время.

Если на этапе производства удастся подобрать оптимальный состав бронзового сплава, то по сроку службы червячный редуктор не будет уступать другим типам конструкций.

Шум во время работы

Одним из важных параметров любого редуктора является уровень шума, производимый во время работы. Он зависит от нескольких факторов: особенности конструкции, степени сопряжения подвижных деталей и типа передачи. Также на громкость влияет, с какой скоростью вращаются валы в данный момент времени.

Самыми “громкими” редукторами считаются цилиндрические. Зубья на их подвижных деталях сцепляются за счет жесткого контакта. Это провоцирует появление громких звуков. Червячные редукторы работают тише. Зубчики на их валах сцепляются за счет мягкого скольжения, также в большинстве моделей контактирующие между собой подвижные детали соприкасаются большой площадью. Из-за этого на контактирующих деталях одновременно в контакте участвует множество зубьев. Это обеспечивает плавное вращение валов, соответственно, в пространство “выбрасывается” меньшее количество шума.

Червячные редукторы используют только одну передачу, в отличие от других типов. Из-за этого они содержат в себе гораздо меньше подвижных частей, что также положительно сказывается на уровне шума.

Габариты редуктора

Как говорилось выше, червячные редукторы используют лишь одну передачу. Из-за этого, при сборке производителю необходимо использовать меньшее количество деталей, чем при производстве цилиндрического или других типов устройств. Это положительно сказывается на размерах конструкции.

Червячные редукторы обладают меньшими габаритами по сравнению с другими аналогами. Это позволяет использовать их в большинстве конструкций. Малые размеры упрощают монтажные работы, а единый стандарт для всех деталей позволяет быстро их заменить в случае поломки.

Расположение червяка

В червячном редукторе червяк может находиться на разных позициях в зависимости от модели: снизу или сверху вала, сбоку от него в вертикальном или горизонтальном положении. Каждое из четырех расположений наделяет конструкцию определенными свойствами.

Червячные редукторы с червяком, находящимся под валом, используют при скорости вращения меньше 5 м/с. Если скорость выше, то применяется устройство с червяком, расположенным над валом. У моделей с боковым расположением червяка нет привязки к скорости, однако в них довольно трудно смазывать подшипники вертикальных валов. Из-за этого требуется регулярно проверять состояние масла в конструкции и при необходимости использовать масляную ванну. В нее окунаются червяк или колеса. Это обеспечивает плавный ход подвижных деталей и продлевает срок службы устройства. Главное, вовремя обслуживать редуктор и обращать внимание на его поведение в процессе работы. Например, если внезапно появляется стук или свист, следует сразу отыскать причину.

Поскольку червячные редукторы обладают определенными особенностями в зависимости от конструкции, перед использованием следует детально ознакомиться с инструкцией по эксплуатации. Это поможет существенно увеличить срок службы и избежать появления проблем и поломок в будущем.

Потери мощности

Несмотря на преимущества червячного редуктора, у него есть определенные недостатки. Одним из таких являются потери мощности. Они делятся в червячном редукторе на два вида: потери мощности на винтовом валу и потери передаваемой мощности. Из-за этого устройства используются для передачи мощностей до 200 кВт. Иначе потери будут слишком большими, что делает их применение невыгодным.

Однако поскольку на большинстве предприятий и установок передаваемая мощность вполне укладывается в заданный диапазон, червячный редуктор может применяться без каких-либо проблем. Если же этот параметр превышает значение в 200 кВт, то следует использовать установку зубчатого типа.

Выводы

Червячные редукторы могут похвастаться внушительным списком достоинств по сравнению с аналогами другого типа. Простота использования и компактная конструкция позволяют использовать их в большинстве установок.

Изготавливать червячные редукторы дешевле, что позволяет производителям продавать их по разумным ценам. Из-за этого клиентам гораздо выгоднее и проще приобретать именно данные устройства. Также производители не перестают экспериментировать с конструкциями и составами деталей. Это позволяет находить оптимальные решения для создания редукторов, способных работать долгое время при необходимых условиях.