Червячный редуктор

Червячный редуктор — механическое устройство, предназначенное для снижения скорости вращения валаприводного двигателя и повышения крутящего момента на выходном валу. От других модификаций механическим редукторов отличается перпендикулярным расположением червяного вала и рабочего колеса.

Принцип действия и конструктивные особенности

Основной конструктивный элемент редуктора — червячный вал, непосредственно на который передается усилие от приводного двигателя. Червячный вал представляет собой ось с нарезанной резьбой крупного шага. Чаще всего форма зуба резьбы близка к трапецеидальному, но существуют модификации с архимедовым, конволютным или эвольвентным профилем. Вал входит в зацепление с червячным колесом, на котором нарезаны косые зубья. При вращении червяка происходит смещение витков резьбы, которое и вызывает вращение рабочей шестерни.

Отличительная особенность такого редуктора — перпендикулярное расположение осей червячного вала и шестерни. Благодаря этому существенно уменьшены габариты механизма и появилась возможность увеличить передаточное число при заданных габаритах конструкции.

За счет увеличения площади соприкосновения основных рабочих элементов реализована возможность передачи высокого крутящего момента. При этом повышение сил трения обеспечивает эффект самоторможения механизма после остановки приводного двигателя. То есть, появилась возможность точно зафиксировать выходной вал в требуемом положении. Кроме того, провернуть вал вручную при остановленном двигателе невозможно. Эта особенность позволяет обеспечить безопасность эксплуатации лифтов, подъемных устройств, а также повысить точность работы автоматизированных приводов различного назначения.

Существующие типы типов редукторов

В зависимости от назначения и конструктивного исполнения червячные редукторы могут отличаться параметрами основных рабочих элементов:

• Червячный вал имеет одно-, двух- или четырехзаходную резьбу с различным шагом.
• Червячное колесо может располагаться над, под или сбоку от основного вала.

Именно от этих конструктивных особенностей и зависит передаточное число и габариты механизма.

Одноступенчатый червячный редуктор

Этот вид оборудования получил наибольшее распространение. Визуально одноступенчатый червячный редуктор можно определить по перпендикулярному расположению входного и выходного вала.

Отличается более простой конструкцией, обеспечивающей повышенную надежность механизма. Может работать в системах электропривода с постоянной или изменяющейся нагрузкой. Допускается реверсирование направления вращения рабочего вала. Могут иметь исполнение с валами на входе и выходе или с фланцами для подключения электродвигателя и обслуживаемого оборудования. КПД одноступенчатого червячного редуктора может достигать 70–80%.

Двухступенчатый червячный редуктор

Используется при необходимости существенного увеличения крутящего момента и снижения скорости вращения вала. Отличается повышенным передаточным числом. Оси входного и выходного валов этого механизма расположены параллельно.

По сути, представляют собой два одноступенчатых редуктора, размещенных в общем корпусе. Комбинация различных ступеней делает возможность повышения передаточного числа механизма до нескольких тысяч единиц. Чаще всего такие механизмы используются в установках, для которых важна высокая кинетическая точность работы.

Увеличение числа червячных пар приводит к уменьшению КПД механизма, который обычно не превышает 40–50%. Кроме того, установки этого класса подвержены перегреву при эксплуатации в режимах с повышенными нагрузками. Отметим и более сложное техническое обслуживание редуктора по сравнению с одноступенчатыми модификациями.

Область применения

Учитывая особенности конструкции, червячные редукторы получили наибольшее применение в следующих промышленных механизмах:

• Конвейерное оборудование различного типа.
• Подъемники и лифтовое хозяйство.
• Электроприводы раздвижных и распашных ворот.
• Механизмы систем автоматического управления технологическими процессами.
• Насосы и компрессорные установки.

В большинстве случаев червячные редукторы используются в условиях ограниченного рабочего пространства при необходимости обеспечить значительное повышение крутящего момента и снижение скорости вращения вала. Чаще всего это характерно для компактных тихоходных механизмов.

Преимущества и недостатки

Среди основных преимуществ червячного редуктора выделяют следующие эксплуатационные характеристики:

• Увеличенное передаточное число механизма, которое может достигать 1 к 110 и даже более для спецмодификаций.

• Высокая плавность хода, отсутствие рывков при запуске электропривода.

• Малошумность редуктора, позволяющая использовать его даже в жилых помещениях.
• Эффект самоторможения, обеспечивающий остановку и фиксацию выходного вала в требуемом положении.

Отметим, что при соизмеримом передаточном числе и передаваемой мощности червячные редукторы имеют более компактные габариты. Благодаря этому могут использоваться в приводах установок, к которым предъявляются жесткие требования по размерам.

Но следует отметить и негативные моменты, обусловленные конструкцией червячного редуктора:

• Повышенное трение между рабочими элементами редуктора приводит к снижению КПД механизма.
• По этой же причине существенно увеличен и нагрев редукторов червячного типа.
• Увеличенный люфт выходного вала, который растет на протяжении всего периода эксплуатации. Это обусловило меньший рабочий ресурс механизма.
• Червячные редукторы целесообразно использовать только при передаваемой мощности не более 60 кВт. При этом большинство импортных модификаций имеют еще более жесткие ограничения в пределах 15 кВт.
• Не рекомендуется применять оборудование этого типа в механизмах, работающих в режиме с частыми пусками.

Обращаем внимание — из-за высоких значений сил трения механизм чувствителен к качеству и соблюдения периодичности смазки, качеству используемых смазочных материалов. Нарушение регламента техобслуживания приводит к повышению рабочей температуры механизма, снижению его надежности и сокращению общего рабочего ресурса.

На что обращать внимание при выборе червячного редуктора

При выборе червячного редуктора обязательно обращайте внимание на следующие конструкционные особенности и технические характеристики:

• Необходимое взаимное расположение входного и выходного валов.
• Допустимые габаритные размеры с учетом особенностей оборудования, к которому предполагается подключение.
• Требуемое передаточное число и величину мощности с которой придется работать.
• Создаваемый при работе уровень шума.

Обращаем внимание на тот факт, что в промышленных установках различного назначения большее применение получили именно отечественный редукторы червячного типа, так как они обладают большим запасом прочности и рабочим ресурсом. А вот в системах автоматизации с редукторами небольших габаритных размеров лучше себя зарекомендовали импортные механизмы.