Червячный редуктор в различных сферах
В различных областях промышленности, транспортной сферы и сельского хозяйства редукторы выполняют функцию регулятора скорости вращения валов по отношению друг другу.Сегодня развитие промышленности и других жизненно важных областей невозможно без использования мотор-редукторов – механизмов, соединяющих в себе функции редуктора и электродвигателя. У таких устройств более компактная форма, и монтаж осуществляется гораздо проще. Самые распространённые типы мотор-редукторов в современном мире – планетарные, цилиндрические и червячные. Каждый тип имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим наиболее распространённый тип редуктора – червячный. Такое название редуктор получил благодаря червячному профилю передачи. Его используют во всех областях, где имеет место вращающийся момент для передачи вращения по осям. В общем специалисты говорят о таких достоинствах устройства, как плавность хода, бесшумность, самоторможение, ступенчатость.
Почему же червячные редукторы обрели большую популярность, будучи незаменимым устройством во многих областях? Для начала рассмотрим конструкцию устройства. Основные элементы, из которых состоит редуктор червячный, — это, так называемый, «червяк» и червячное колесо. «Червяк» представляет собой винт с резьбой трапецеидальной формы. Характерная особенность червячного колеса – это специальный профиль зубьев на косозубом зубчатом колесе. Когда «червяк» вращается, витки резьбы движутся по оси и приводят в движение зубья колеса. При этом ось червяка расположена под прямым углом к оси червячного колеса, а размер редуктора определяется расстоянием между червяком и червячным колесом. Различные производители могут по-разному обозначать размер редуктора. В редукторах от российских производителей именно от этой характеристики будут зависеть их габариты. Для примера, Ч-80 обозначается одноступенчатый механизм с расстоянием между осями – 80 мм. Соответственно, Ч-100 указывает на расстояние между осями в 100 мм. Какие же преимущества имеет червячный редуктор и построенные на нём приводы в различных сферах?
Компоновку привода в машине осуществить гораздо проще за счёт удачного скрещивания входного и выходного валов редуктора. Если сравнивать по этому параметру червячный редуктор с цилиндрическим, то очевидно, что первый занимает меньше места (в том случае, если рассматривать редуктор с передаваемой мощностью и эквивалентным передаточным числом). Максимальный размер передаточного числа червячной пары – 1:110. Однако при индивидуальном подборе передаточное число может быть больше. Такой параметр указывает на высокий потенциал снижения частоты вращения, а также повышение червячной передачей крутящего момента. Цилиндрические передачи могут работать в таком режиме и достигать передаточные числа только в планетарном и трёхступенчатом редукторе. Для качественной работы червячного достаточно одной ступени. В связи с этим можно говорить о невысокой стоимости и простоте использования червячного редуктора, если сравнивать их с цилиндрическими механизмами. Основными критериями для сравнения в данном случае служат передаточные числа и передаваемые мощности. Однако эти неоспоримые преимущества имеют и оборотную сторону. Если у червячной передачи увеличивать ее передаточное число, то это приведёт к снижению КПД.
Тем не менее, ещё одно очевидное преимущество червячного редуктора – низкие показатели шума. То есть они идеально подходят для машин, для которых бесшумность привода является важным критерием. Низкий уровень шума находится в прямой зависимости от особенностей зацепления редуктора. Однако, учитывайте, что рабочий процесс могут сопровождать шумы от двигателей и движения различных механизмов. Также мотор-редуктор червячный отличается плавностью хода. Особенности функционирования червячного зацепления выводят его на лидирующие позиции в сравнении с цилиндрическими редукторами.
На уникальность червячного механизма главным образом указывает такое свойство, как «самоторможение» или «отсутствие обратимости». Рассмотрим подробнее это свойство. Если ведущий вал или червяк не вращается, то ведомый вал также начинает процесс торможения до стадии, когда ведомый вал не проворачивается. Такое свойство червячного редуктора можно заметить, если передаточное число достигает отметки более 35. Для более корректного выражения будем использовать словосочетание не передаточное число, а угол подъёма червяка.
Когда угол подъёма уменьшается до конкретного показателя, начинается процесс самоторможения. При угле подъёма винтовой линии менее 3,5° наступает стадия полного торможения. Сложность состоит в том, что часто в каталогах редукторов не указывается информация об угле подъёма, поэтому разработчики чаще прибегают к термину «передаточное число». Однако будьте осторожны, свойство самоторможения не всегда полезно в работе. Всё зависит от сферы, в которой Вы собираетесь использовать редуктор червячный. В некоторых областях это свойство станет скорее недостатком. Для примера рассмотрим применение червячного редуктора в приводе закаточного устройства. Во время заправки закаточного устройства бобина, на которую закатывается листовой материал, должна поворачиваться специалистом вручную. Это значит, что использование здесь червячного редуктора в приводе – это конструкторская ошибка. Ведь даже при передаточном отношении менее 25 червячный редуктор с большим трудом проворачивается за ведомый вал. Гораздо более грамотно использовать червячный редуктор, обладающий значительным передаточным числом, для работы подъёмника. Тогда Вам не нужно будет устанавливать дополнительное тормозное устройство, что сэкономит денежные средства и трудовые ресурсы.
Некоторые червячные редукторы имеют полый выходной вал. Такие механизмы также носят название «насадных». Полый выходной вал даёт возможность установки редукторов прямо на валы рабочих механизмов. Для этого не требуются соединительные муфты и дополнительные механические передачи. Если дополнительно использовать «реактивные штанги» или фланцевые исполнения редуктора, то можно значительно упростить всю конструкцию и уменьшить габариты привода в целом.
Безусловно, некоторые из перечисленных выше преимуществ можно отнести и к другим типам редукторов. Исключение составляют соосные цилиндрические редукторы, имеющие специфические конструктивные особенности. Если между валом всего механизма и выходным валом редуктора отсутствует предохранительная муфта, то может произойти поломка всего редуктора, так как выходной вал будет испытывать на себе действие дополнительной нагрузки, которая по показателям превышает максимальный выходной момент. Конструктору необходимо либо использовать муфту в качестве защиты, либо предупредить заранее возникновение нагрузок, чтобы впоследствии их избежать.
Мотор-редуктор червячный будет полезен в тех сферах, где необходимо бюджетно понизить частоту вращения привода и увеличить крутящий момент. Это если в устройстве отсутствуют значительные ударные нагрузки и невысокая периодичность включений. То есть червячный редуктор идеален для транспортёров, конвейеров, подъёмников, насосов, мешалок, приводов ворот, металлообрабатывающих станков и станков, выполняющих фрезерные работы. Рассмотрим конкретные случаи, когда использование червячного редуктора действительно приносит ощутимую пользу. Например, цилиндро-червячный редуктор подходит для ситуации, когда необходимо передаточное число выше 25 и при этом отсутствует необходимость в самоторможении. Когда передаточное отношение на червячной ступени будет снижаться, КПД редуктора повысится. Таким образом, можно сэкономить на электроэнергии и увеличить ресурс работы.
Червячные редукторы не стоит ставить в приводы механизмов, которые подвергаются ударным нагрузкам. Из-за высокой частоты ударов редуктор склонен к перегреву, что приводит к снижению ресурса. Важно особое внимание уделять схеме установки редуктора. Чаще всего специалисты рекомендуют схему, где ось червяка расположена снизу, а колеса – сверху. Схема расположения редуктора всегда должна совпадать с реальностью, ведь несоответствие может привести к протеканию масла или, наоборот, перенасыщению им. В этих случаях ресурс значительно сокращается. Если червяк расположен сверху, то номинальный крутящий момент на выходе должен быть снижен на 20%.
Червячный редуктор лучше не использовать в системах позиционирования. Люфт отрицательно воздействует на показатель точности. Однако и в этом случае важно учитывать индивидуальные особенности механизма. Осторожно необходимо относиться и к эффекту торможения. В некоторых механизмах он, наоборот, будет усложнять процесс работы. Например, на приводе колесной пары тележки, которую иногда катают вручную. Перед тем, как запускать новый редуктор, обкатайте его без или с пониженным показателем нагрузки. На это необходимо потратить около 20 часов. Учитывайте также, что червячные редукторы требуют более густую смазку по сравнению с другими типами редукторов.
Сегодня мотор-редукторы червячного типа пользуются огромным спросом как среди компаний-представителей малого бизнеса, так и среди промышленных гигантов. Это связано с большим количеством положительных характеристик червячного редуктора. Он характеризуется лёгкостью интеграции в оборудование, наличием множества вариаций исполнения, надёжностью, приемлемой, а, порой, даже низкой стоимостью. В процессе работы редуктор червячного типа не потребует к себе большого внимания: сервисное обслуживание необходимо осуществлять крайне редко, а в некоторых случаях оно вообще не требуется. При необходимости редуктор достаточно просто меняется. Обрисуем вкратце основные отрасли, в которых широко применяется мотор-редуктор червячный. Это предприятия сельскохозяйственного сектора, оборудование подъёмно-транспортного типа, то есть лебёдки, конвейеры и пр., в пищевой промышленности червячный редуктор можно увидеть, например, на линиях розлива. Даже высокоточные прецизионные установки требуют использование такого типа редуктора (в данном случае их устанавливают с серодвигателем).
Данный тип мотор-редуктора сегодня поставляют многие компании, однако очевидные сложности существуют с выявлением действительно качественного продукта. Ведь для этого необходимо проведение разнообразных, порой затратных испытаний, тестирований и полное соответствие сроку гарантии.
