Редуцент — компонент системы передачи¶

Редуцент — это элемент в кинематической паре или механизмов, который воспринимает вращение от ведущего звена (ведущего звена) и преобразует его в требуемую угловую скорость или крутящий момент. Термин происходит от латинского reducere — «приводить обратно», «сокращать», и отражает основную функцию редуцента — приведение (редукцию) угловой скорости вращения к нужному значению.

¶Определение и место в механике

В теории механизмов и машин редуцент (редуктор) — это замкнутая кинематическая пара или система кинематических пар, служащая для изменения (обычно уменьшения) угловой скорости и соответствующего увеличения крутящего момента. Редуцент работает совместно с ведущим звеном (электродвигателем, турбиной, ручным приводом) и ведомым звеном (исполнительным механизмом, колесом, рабочим органом машины).

Основные характеристики редуцента:

• передаточное отношение (число) — отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого;
• КПД — отношение полезной мощности на выходе к мощности, подведенной на входе;
• крутящий момент на выходном валу;
• диапазон рабочих оборотов.

¶Классификация

По типу кинематической пары, обеспечивающей передачу движения, редуценты подразделяются на:

• зубчатые — передача осуществляется за счёт зацепления зубчатых колёс (цилиндрические, конические, червячные, планетарные);
• червячные — частный случай зубчатой передачи с осью червяка, перпендикулярной или скрещивающейся с осью червячного колеса;
• цепные — передача через приводную цепь и звёздочки;
• ременные — через клиновой или поликлиновой ремень и шкивы;
• гидравлические — использование гидромуфты или гидротрансформатора;
• электрические — электродвигатель, работающий в режиме понижающего преобразователя (например, электродвигатель постоянного тока с тахогенератором).

По числу ступеней передачи различают одноступенчатые и многоступенчатые редуценты. По взаимному расположению валов — с параллельными, пересекающимися и скрещивающимися осями.

¶Устройство зубчатого редуцента

Наиболее распространённый тип — цилиндрический одноступенчатый редуцент. Он состоит из корпуса, в котором на подшипниках установлены два вала: ведущий (первичный) с шестерней и ведомый (вторичный) с зубчатым колесом большего диаметра. За счёт разницы чисел зубьев шестерни и колеса обеспечивается понижение угловой скорости и увеличение крутящего момента в пропорции, обратной передаточному отношению.

Передаточное отношение одноступенчатого цилиндрического редуцента определяется как:

i = z₂ / z₁

где z₁ — число зубьев шестерни, z₂ — число зубьев колеса. Для цилиндрической передачи обычно i = 3…10, для червячной — до 80 и более, для планетарных механизмов — до 100 и выше.

¶Применение

Редуценты применяются в широком спектте техники:

• Промышленность — редукторы электроприводов конвейеров, кранов, прокатных станов, мельниц;
• Транспорт — коробки передач автомобилей, тракторов, тепловозов, турбины;
• Энергетика — редукторы ветроустановок, гидроагрегатов;
• Робототехника и точная механика — планетарные и волновые редукторы с малым люфтом;
• Бытовая техника — миксеры, стиральные машины, электродрели.

В российской промышленности производством редукторов и мотор-редукторов занимаются предприятия, входящие в холдинги «Редуктор-Пром» (г. Ижевск), «Волгоградский редукторный завод» и другие.

¶Редуктор и мотор-редуктор

Следует различать понятия «редуктор» и «мотор-редуктор». Редуктор — отдельный механизм, который устанавливается на машину и соединяется с двигателем через муфту или шкив. Мотор-редуктор — это моноблочное изделие, в котором электродвигатель и редуктор объединены в единый корпус и не требуют дополнительной наладки соосности.

¶Интересные факты

• Термин «редуктор» в русском языке закрепился в советское время, когда на заводах массово выпускались стандартные серии червячных и цилиндрических редукторов (серии Ч, Ц, 1М, 2М и др.).
• Волновые редукторы, разработанные в СССР в 1950-х годах инженером В. Н. Артоболевским и его коллегами, позволяют достичь передаточных отношений до 300 при высокой точности и малых габаритах.
• Планетарные редукторы используются в марсоходах «Надежда» и «Кьюриосити»NASA, а также в отечественных луноходах.

¶История

Первые зубчатые передачи, выполнявшие функцию редуктора, появились ещё в Древней Греции и Китае. В Европе зубчатые механизмы получили распространение в XIV–XV веках в мельницах и часовых механизмах. Промышленное производство редукторов началось в XIX веке с развитием паровых машин и железнодорожного транспорта. В России первые заводы по выпуску редукторов были созданы в 1930-е годы в рамках индустриализации.