Сталь для корпуса редуктора

Обновлено: 08.01.2025

Качество мотор-редуктора зависит от ряда факторов. Помимо таких параметров как качество и тип передач в редукторе и тип используемого двигателя, материал корпуса также играет определенную роль в определении качества и производительности редуктора.

Типичный мотор-редуктор с алюминиевым корпусом.

Существует несколько распространенных материалов, используемых в корпусах мотор-редукторов. К ним относятся различные алюминиевые сплавы, чугун и нержавеющая сталь. Алюминиевые корпуса отличаются своей технологией изготовления. Некоторые распространенные варианты алюминиевых корпусов - отливка из песка, литье под давлением, постоянное литье под давлением и даже работа из алюминия заготовки.

Другие варианты материалов могут включать чугун и нержавеющую сталь, но также более дорогие варианты, такие как литой цинк и даже литьевый магний. Так, например, чугун является хорошим корпусом общего назначения, тогда как корпуса из нержавеющей стали более подходят для агрессивных сред или когда требуются высокие уровни гигиены. Однако специальные корпуса из нержавеющей стали для промывки пищевых продуктов и напитков могут стоить в два раза больше, чем традиционные и обычные алюминиевые или чугунные корпуса

Другие факторы помимо самого материала также могут определять качество и производительность. Например, толщина материала и арматуры влияет на прочность корпуса мотор-редуктора и, следовательно, его срок службы.

Литые корпуса из чугуна наиболее распространены в изготовлении корпусных деталей. Это связано с хорошими литейными свойствами чугуна, хорошей обрабатываемостью на металлорежущих станках, низкой стоимостью и высокой износостойкостью.

Несмотря на то, что прочность чугуна ниже, чем у стали, этого вполне достаточно для корпусов подавляющего большинства редукторов. Это утверждение основано на том, что редукционные тела обычно являются низковольтными частями, и основным критерием их эффективности является, как уже отмечалось, не прочность, а жесткость, необходимая для обеспечения нормальной работы кинематических пар редукторных двигателей. Существенным недостатком чугуна в качестве материала корпуса является его низкая ремонтопригодность.

Стальные отливки используются только в тех случаях, когда прочность деталей из чугуна недостаточна. Это связано со следующими обстоятельствами.

Литейные свойства стали значительно ниже литейных свойств чугунов. Сталь имеют низкую текучесть, поэтому формы менее заполнены; проявляют большую склонность к сегрегации (образование неметаллических включений в структуре при кристаллизации при охлаждении расплавленного металла) и образование пузырьков; имеют значительную (в 1,5 . 2 раза большую) усадку. Из-за большой усадки стальных отливок существует очень высокая вероятность деформации и образования усадочных трещин и оболочек. Стальные отливки намного сложнее очистить от пригара. Таким образом, сталь не подходит для отливок сложных конструкций с тонкими стенками, повышенными требованиями к их внешнему виду и точности размеров.

В связи с вышеизложенным отливки корпусов редукторов, которые имеют простую конфигурацию и воспринимают значительные динамические (ударные) нагрузки (например, редукторы горных дробилок, горное оборудование), изготавливаются из стали, так как чугун в таких условиях намного хуже, чем сталь. Стены из стальных литых тел могут быть сделаны намного тоньше, чем чугунные.

Корпуса из алюминиевых сплавов из-за низкой плотности намного меньше весят, чем из стали и чугуна. Такие корпуса легко обрабатываются на станах, а ремонтопригодность с использованием сварки примерно такая же, как чугун. Стенки корпусов из не упрочняемых алюминиевых сплавов должны быть толще, чем чугунные.

Пластмассы, полиамид и композиционные материалы на сегодняшний день являются перспективными. Корпуса из этих материалов, полученные литьем или прессованием в условиях массового производства, являются дешевыми, легкими, достаточно прочными и хорошо подходят для требований современного дизайна.

Корпус редуктора из нержавеющей стали, разработан специально для минимизации загрязнения пищевых продуктов и напитков.

Конструирование корпуса редуктора

Металлический корпус редуктора – единая конструкция, в которую помещаются все его составляющие элементы. Выполняет важную защитную функцию и отвечает за правильность размещения деталей оборудования – нормальную работу всех узлов в червячном, цилиндрическом, планетарном и других видах редукторов.

Особенности изготовления

Способ изготовления корпуса редуктора определяется его типом. Большинство коробов делают разъемным. Чаще всего их конструкция разделена в части осей валов на 2 части – основание (ее называют еще и картером), крышку. Но есть исключения:

Коробку вертикального цилиндрического редуктора можно сделать и из трех частей для удобства сборки (там, где это в приоритете). В этом случае при конструировании изделия предусматривается 2 разъема, которые делят корпусную конструкцию на три части – крышку, основание, средний блок.
Другая «крайность» – отсутствие разъема. Такой короб называется неразъемным, а технология его изготовления применяется при сборке корпусов червячных редукторов малых мощностей (габаритов) или легких зубчатых механизмов.

В плане выбора материала наиболее оправданным в производстве редукторной техники остается серый чугун (метод литья). Хотя в каталоге ПТЦ «Привод» есть и стальные корпуса для редукторов различного конструирования из проверенных марок стали.

Выбор формы

Форма зависит от условий будущей эксплуатации и определяется:

с учетом требуемой прочности корпуса редуктора;
с соблюдением требований к жесткости;
по технологическим требованиям к корпусу мотор-редуктора;
по эксплуатационным условиям;
по эстетическим предпочтениям.

Наиболее популярной формой корпуса редуктора остается прямоугольный вариант с гладкими стенами. Внутри предусмотрены ребра жесткости, бобышки для монтажа подшипников, стяжные болтовые крепежи (располагаются в нишах по продольной стороне), крышки подшипникового блока, фундаментные лапы. Последние обычно выполняют так, чтобы они не выступали за короб, а крышки для узлов с подшипниками чаще делают врезными.

Прямоугольная форма является наиболее распространенной, но к нам часто поступают заказы на изготовление коробов других видов (квадратных, сложных форм). При этом конструирование изделий любой формы включает подготовку элементов корпуса редуктора, общих для всех. Сюда относятся:

Ребра жесткости. Располагаются под подшипниками возле приливов.
Бобышки под подшипники.
Фланцевые соединения.

Размер

Размер корпуса зависит от количества и размеров комплектующих, располагаемых внутри него. На него влияет кинематическая схема оборудования.

Габариты корпуса определяется на этапе проектирования (проектные размеры корпуса редуктора). Эскизное конструирование мотор-редуктора (передачи, подшипниковых узлов, осей и самих валов) привязывается к проектным размерам корпуса для него. Важные моменты:

вертикальные стенки короба располагаются – под прямым углом к горизонтальным;
поверхность крышки корпуса редуктора – параллельна картеру;
внутри короба образуется параллелепипед, куда и ставится редукторная пара (его размеры учитываются при ее проектировании).

Конструирование корпусных деталей

Неправильным было бы отделять корпусные детали – элементы корпуса цилиндрического редуктора или любого другого, – от самого механизма. Они часть системы, которая выполняет ряд важных задач:

создание условий для нормальной работы сопряженных конструктивных элементов;
профилактика выброса масла вовне;
обеспечение правильного расположения компонентов сборки (валов) в пространстве корпуса редуктора и относительно друг друга;
защита комплектующих от грязи, влаги и пыли;
теплоотвод от вращающихся валов;
устройство масляной ванны.

Производство корпусных деталей зависит от проекта редукторной техники, с которой они будут использованы. Общее условие – рациональное применение ребер жесткости (жесткость корпусных деталей в первую очередь должна работать на функционирование валов).

Если это конвейер, производитель может использовать отливки сложной конфигурации – за счет объема техники их стоимость придет к норме, а покупатель получит оптимизированную форму корпусной конструкции для оборудования (часто за счет использования таких отливок удается снизить вес конструкции).

В мелкосерийном производстве акцент делается на простых формах отливок и небольших размерах корпусных деталей. Так изготовитель снижает цену итоговой продукции без потери качества.

Корпусные детали собираются в единый узел на заводе-изготовителе. Их размеры, форму, выбор материала корпуса редуктора задает компоновка оборудования – тип, габариты, положение подшипников, системы смазки, элементов передачи.

Соединение на фланцах

Для стяжки корпусных деталей используют фланцы. Их количество может отличаться. При конструировании 1-ступенчатых механизмов предусматривают 5 фланцев.

Фланец закрывающего элемента смотрового люка.
Стяжки картера с крышкой корпуса редуктора.
Фланец крышки блока с подшипниками.
Фланец бобышки под подшипники.
Фундаментный.

Исполнение фланцевого соединения корпусных деталей зависит от диаметра крепежной системы – болта, который, в свою очередь, подбирается по ключевому геометрическому параметру редуктора. По назначению соединения определяют количество болтовых крепежей, зазор между отверстиями под них и высоту самого фланца.

Общие сведения о редукторах

В современном машиностроении существует большое разнообразие кинематических схем редукторов, их форм и конструкций.

Редукторы делятся на цилиндрические (оси ведущего и ведомого валов параллельны), конические (оси валов пересекаются), червячные (оси валов перекрещиваются в пространстве). Встречаются и комбинированные редукторы, представляющие сочетание зубчатых (цилиндрических и конических) и червячных передач.

По числу пар передач редукторы делятся на одноступенчатые и многоступенчатые.

Обширный класс машин составляют производственные машины, которые преобразуют механическую работу, получаемую от двигателя, в работу, связанную с выполнением определенных технологических процессов. К ним, в частности, относятся машины по обработке металлов, древесины, почвы и др.

В производственных машинах необходим большой вращающий момент при угловой скорости, меньшей, чем у двигателя.

Слово «редуктор» корнями уходит в латинский язык и обозначает механизм который имеет в наши дни широчайшее применение практически во всех сферах деятельности современного человека. Дословно в переводе с латыни «редуктор» - это механизм отводящий назад приводящий обратно. На современном же техническом языке «редуктор» - это механизм входящий в приводы машин и служащий для снижения угловых скоростей ведомого вала с целью повышения крутящего момента. Ежедневно в мире работают сотни миллионов редукторов. Иногда необходимо получить различные угловые скорости выходного вала. Для этого в корпусе размещают несколько пар зубчатых колес с различными передаточными числами и специальный механизм переключения, который может включать по мере надобности ту или иную пару зубчатых колес. Такие передаточные механизмы называют коробками передач.

Кинематическая схема привода может содержать, кроме самого редуктора, открытые червячные и зубчатые передачи, цепные или ременные передачи. Указанные устройства являются наиболее распространенной тематикой курсового проектирования.

Устройства для повышения крутящего момента, исполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами.

Редуктор как правило состоит из корпуса (чугунного, стального или алюминиевого), в котором помещены: валы зубчатые или червячные колеса, подшипники и другое. В некоторых случаях в корпусе редуктора помещены механизмы для смазывания зацеплений и подшипников, а также механизмы для охлаждения. Размещение опор валов редуктора в одном общем жестком корпусе обеспечивает постоянство относительного расположения осей валов, а это позволяет применять широкие колеса с малым модулем. Применение малых модулей, в свою очередь, приводит к увеличению точности и уменьшению шума при работе передачи, к снижению стоимости ее изготовления. Обильное смазывание способствует малому износу и повышает КПД редукторной передачи. Наличие корпуса обеспечивает безопасность работы редукторов. Этими достоинствами редукторов объясняется их вытеснение ими открытых передач.

Редуктор разрабатывают для привода определенного оборудования или по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу. Второй вариант свойственен для специализированных заводов, на которых образовано серийное производство редукторов. Планетарные и волновые редукторы позволяют создавать большие передаточные числа при малых габаритах.

Редукторы могут быть:

зубчатые или червячные;
одноступенчатые, двухступенчатые, трехступенчатые и т.д.
конические, цилиндрические, коническо-цилиндрические и т.д.

Смазка редукторов:

Смазка зубчатых (червячных) зацеплений и подшипников уменьшает потери мощности на трение, износ и нагрев деталей редуктора. В редукторах с небольшими мощностью и скоростью зацепления смазываются из масляной ванны окунанием или разбрызгиванием. С этой целью зубчатое (червячное) колесо, червяк или вспомогательная деталь (разбрызгивающее кольцо) частично погружают в масло, заливаемое в корпус редуктора. Редукторы большой мощности и быстроходные смазывают путем подачи масла насосом из ванны в зону зацепления. Подшипники смазывают разбрызгиванием жидкого масла из общей масляной ванны или густыми (консистентными) смазками, периодически закладываемыми в пространство подшипникового узла, защищенное от ванны редуктора и внешней среды уплотнениями. Зацепления:

Если профиль зуба выполнен по эвольвенте окружности, такая передача называется - эвольвентной. С помощью эвольвентного зацепления можно сохранять при движении постоянное передаточное отношение, данный вид зацепления является зубчатым.

При этом закалены и подвергнуты финишной обработке зубья колес.

Эвольвентное зацепление при нагрузке передач имеет небольшой радиус кривизны и соответственно достаточно низкое контактное напряжение.

Когда профиль зуба выполнен только по окружности применяют зацепление Новикова, которое используют для передачи больших усилий с помощью зубчатых механизмов.

Главным недостатками передач с зацеплением Новикова являются следующие:

высотность стабилизации пятна контакта;
в один момент контактируют головка и ножка зуба

Вторую проблему, возможно, решить, нарезая колесо и шестерню с помощью одной червячной фрезы, таким образом, чтобы контактирующие стороны зубьев колеса и шестерни нарезались одной и той же стороной зуба этой же червячной фрезы.

Соединения:

Шпонкой называют стальной стержень, вводимый между валом и посаженной на него деталью - зубчатым колесом, шкивом, муфтой - для взаимного соединения и передачи вращающего момента от вала к детали или от детали к валу.

Шпонки делятся на две основные группы:

клиновые (с уклоном), дающие напряженные соединения

призматические (без уклонов), при применении которых получаются ненапряженные соединения.

Напряженными называют соединения, в деталях которых возникают напряжения в процессе монтажа, т. е. до приложения внешних сил.

По форме торцов различают клиновые шпонки с головкой, и без головки. Головка используется для выбивания шпонки при разборке с помощью клина. На вращающемся валу во избежание несчастных случаев головка шпонки должна быть закрыта. У клиновых шпонок рабочими являются широкие грани; по боковым граням имеется зазор.

Основной недостаток соединения деталей при помощи клиновых шпонок - наличие радиального смещения оси насаживаемой детали по отношению к оси вала, что вызывает дополнительное биение, Поэтому они применяются сравнительно редко - в основном в тихоходных передачах.

Призматические шпонки не имеют уклона. Их закладывают в паз на валу. Такие шпонки не удерживают деталь от осевого смещения по валу; с этой целью используют заплечики на валу, установочные кольца, стопорные винты и т. п. Призматические шпонки применяют в неподвижных и подвижных шпоночных соединениях. В последнем случае шпонку крепят к валу винтами; такая шпонка называется направляющей. По форме торцов различают призматические шпонки со скругленными и плоскими торцами.

Кроме перечисленных широкое распространение имеют шпонки сегментные, тангенциальные и специальной конструкции. Эти шпонки удобны при сборке и разборке, просты в изготовлении, но применимы при сравнительно небольших вращающих моментах. В отличие от клиновых, у призматических шпонок рабочими являются узкие грани.

Размеры шпонок должны обеспечивать передачу определенного вращающего момента. Размеры вала также зависят от передаваемого момента, поэтому размеры сечения шпонок и диаметров валов должны быть увязаны. Клиновые врезные, призматические и сегментные шпонки стандартизованы.

Канавки для шпонок вызывают существенное ослабление валов, так как создают значительную концентрацию напряжений. Для снижения концентрации напряжений, а также для лучшего центрирования деталей на валу и уменьшения напряжений смятия в шпоночном соединении (что особенно важно для подвижных соединений) применяют шлицевое (или зубчатое) соединение деталей с валом. Этот вид соединений получил в последнее время большое распространение.

Зубчатые соединения образуются выступами на валу и соответствующими впадинами насаживаемой детали. Вал и деталь с отверстием обрабатывают так, чтобы боковые поверхности шлицев или участки цилиндрических поверхностей (по внутреннему или наружному диаметру шлицев) плотно прилегали друг к другу. Соответственно различают шлицевые соединения с центрированием по внутреннему или наружному диаметру или по боковым поверхностям. Между цилиндрическими поверхностями, не являющимися центрирующими, оставляют зазор.

Конструирование корпусов редукторов:

В корпусе редуктора размещаются детали зубчатых и червячных передач. При его конструировании должны быть обеспечены прочность и жесткость, исключающие перекосы валов. Для повышения жесткости служат ребра, располагаемые у приливов под подшипники. Корпус обычно выполняют разъемным, состоящим из снования и крышки. В вертикальных цилиндрических редукторах разъемы делают по двум даже по трем плоскостям. При конструировании червячных и легких зубчатых редукторов иногда применяют неразъемные корпуса со съемными крышками. Материал корпуса обычно чугун СЧ 10 или СЧ 15. Сварные конструкции из листовой стали Ст 2 и Ст 3 применяют редко, главным образом для крупногабаритных редукторов индивидуального изготовления. Толщина стенок сварных редукторов на 20-30 % меньше, чем чугунных.

Для предотвращения протекания масла плоскости разъема смазывают герметиком. Ставить прокладку между основанием и крышкой нельзя, так как при затяжке болтов она деформируется, и посадка подшипников нарушается.

Для захватывания редукторов при подъеме делают под фланцем основания приливы в виде крюков. Для снятия крышки делают крюки или петли на ней.

Для заливки масла и осмотра в крышке корпуса имеется окно, закрываемое крышкой. Для удаления загрязненного масла и для промывки редуктора в нижней части корпуса делают отверстие под пробку с цилиндрической и конической резьбой. Под цилиндрическую пробку ставят уплотняющую прокладку из кожи, маслостойкой резины, алюминия или меди. Надежнее уплотняет коническая резьба.

Маслоспускное отверстие выполняют на уровне днища или несколько ниже его. Желательно, чтобы днище имело наклон 1-2 ° в сторону маслоспускного отверстия. Для облегчения отделения крышки от основания корпуса при разборке на поясе крышки устанавливают два отжимных болта.

Подшипники закрывают крышками глухими и сквозными, через которые проходят концы валов. По конструкции различают крышки врезные и на винтах; материалом служит обычно чугунное литье СЧ 10 или СЧ 15. Редуктор и электродвигатель обычно устанавливают на литой плите или на сварной раме.

При конструировании корпусов редукторов в некоторых случаях стремятся к устранению выступающих элементов с наружных поверхностей. Бобышки подшипниковых гнезд убирают внутрь корпуса; крепежные болты размещают в нишах, располагая их вдоль длинных сторон. Крышки подшипниковых гнезд врезные.

Читайте также: