Разновидности коробок передач: Коробка передач. Сравнение трансмиссий, плюсы и минусы

Содержание

Коробка передач. Сравнение трансмиссий, плюсы и минусы

Что такое коробка передач (трансмиссия) и для чего она нужна.

                Коробка переключения передач является неотъемлемой частью любого автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Назначение коробки передач – это передача и преобразование крутящего момента с двигателя на колеса, а так же осуществление отбора мощности на привода других агрегатов и дополнительного оборудования. Этот процесс позволяет обеспечить оптимальную силу тяги и скорость движения автомобиля, а так же движение задним ходом. Более того коробка помогает разъединять коленчатый вал двигателя от ведущих колес, что обеспечивает холостой ход автомобиля или его полную остановку.

Нужно отметить, что коробки передач получили распространение не только в транспортных средствах. Широко применяют коробки переключения в промышленных механизмах, станках на производстве.

С момента появления автомобилей на дорогах производители совершенствовали не только двигатели, но и коробки переключения передач. Развитие данного направления привело к появлению современных автомобилей с разными видами трансмиссий.

Виды трансмиссий

Более чем столетняя история развития автомобилестроения принесла в современный мир не только экологичные и мощные двигатели, но и усовершенствованные коробки переключения передач. На сегодняшний день на автомобили устанавливаются четыре основных типа коробок переключения передач:

1.       Механическая коробка переключения передач

2.       Автоматическая коробка переключения передач

3.       Роботизированная коробка переключения передач

4.       Вариативная (бесступенчатая) коробка переключения передач

Разберем подробнее каждый тип коробки.

Механическая коробка передач (Механика, МКПП)

                Особенность работы двигателя внутреннего сгорания в том, что рабочая мощность развивается только в небольшом диапазоне оборотов. По этой причине для изменения крутящего момента необходим дополнительный механизм.

История создания уходит более чем на сто лет назад, а изобретение принадлежит Карлу Бенцу. Конструктивно, устройство первой коробки было примитивным и крайне простым. Механизм коробки был реализован из пары шкивов разного диаметра, которые были расположены на ведущем валу, шкивы соединялись с валом двигателя при помощи ремня. В зависимости от условий движения ремень при помощи специально предусмотренного рычага переставлялся с одного шкива на другой. Это позволяло изменять крутящий момент, передающийся на ведущие колеса. Такой простой механизм нашел применение и в современном мире, передачи на велосипедах переключаются по тому же принципу.


Современные механические коробки значительно дальше шагнули от такого механизма. Конструктивно коробка состоит из набора шестерен, а изменение передаточного осуществляется путем введения шестерен в зацепление при помощи рычага.

Механические КПП могут оснащаться разным количеством ступеней. Самой популярной является пятиступенчатая коробка. В свою очередь коробки переключения передач механического типа подразделяются на двухвальные и трехвальные коробки.

Двухвальные механические коробки переключения передач устанавливаются на автомобили, оснащенные передним приводом. Трехвальные коробки переключения передач устанавливаются на легковые и грузовые автомобили, которые могут комплектоваться как передним так и задним приводом.

Плюсы МКПП:

·      Простая и надежная конструкция

·      Более легкое управление автомобилем в условиях бездорожья

·      Движение в экономичном режиме

·      Недорогое обслуживание

Минусы МКПП:

·      Неудобство управления в сложном городском режиме

Автоматические коробки передач (Автомат, АКПП)

Идея комфортного управления автомобилем родилась практически сразу с появлением самого автомобиля. Такой комфорт могло бы обеспечить автоматическое переключение передач. Но реализовать данную идею смогли не сразу. В серию, автомобили с автоматической коробкой переключения передач попали только в 1947 году, АКПП стали комплектовать автомобили фирмы Buick.

Хотя на самом деле серийные автоматические коробки переключения передач появились немного раньше. АКПП оснащались городские автобусы в Швеции еще в 1928 году.

Нужно отметить что, к появлению гидромеханической коробки передач привели три независимые линии разработок, позже которые были объединены в ее конструкции. В основу АКПП встал гидротрансформатор, изобретение профессора Феттингера, патент на который им был получен еще в 1903 году. Два других элемента – это планетарный редуктор и гидравлическая система управления.

Современная автоматическая коробка переключения передач, в отличие от классической механики, работает в иных условиях и по другому принципу, хоть и основное назначение неизменно.

Гидротрансформатор или преобразователь крутящего момента, включает в себя насос, турбину и статор. Все детали гидротрансформатора заключены в общем корпусе. Гидротрансформатор заполнен специальным маслом, насос создает внутри гидротрансформатора поток масла, который вращает колесо статора и турбину. Тем самым передавая крутящий момент с двигателя.

Планетарная передача состоит из нескольких шестерен (они называются планетарными или сателлитами), вращающихся вокруг центральной шестерни. Планетарные шестерни фиксируются вместе с помощью водила. Кроме этого, дополнительная внешняя кольцевая шестерня имеет внутреннее зацепление с планетарными шестернями. Сателлиты, закрепленные на водиле, вращаются вокруг центральной шестерни, внешняя шестерня – вокруг сателлитов. Передаточные отношения достигаются путем фиксации различных деталей относительно друг друга. Для получения большего диапазона передаточных чисел в современных коробках используется несколько планетарных передач.


Гидравлика работает в полном симбиозе с остальными частями АКПП и ее работу можно сравнить с кровеносной системой. Жидкость, используемая в качестве рабочей, помимо создания давления в системе, обладает так же набором полезных функций. Таких как смазывание, отвод тепла и очищение внутренностей АКПП от загрязнений.

Плюсы АКПП:

·         Комфорт и удобство управления

·         Способность менять передачи при полной мощности двигателя

·         Плавность хода во время переключения передач

·         Защита деталей двигателя от перегрузок при выборе неверной передачи

Минусы АКПП:

·      Стоимость и периодичность обслуживания

·      Больший расход топлива

·      Низкий КПД

·      Меньшая динамика автомобиля

Роботизированные коробки передач (Роботы)

Роботизированная коробка передач – это логическое продолжение развития механической коробки. Робот это не что иное, как механическая КПП, в которой выжим сцепления и переключение передач выполняют два сервопривода (актуатора), управляемые электронным блоком. По факту робот впитал в себя все положительные стороны механической кпп и удобство автомата.

Первый прототип робота появился в 1939 году, Адольф Кегресс создал трансмиссию с двойным сцеплением, но дальнейшее развитие этого перспективного изобретения остановилось на следующие 40 лет. Всему виной отсутствие финансирования проекта.

В серию роботизированные коробки передач попали очень нескоро, но обкатать технологию решились инженеры Porsche. Роботы внедрили на модели 956 и 962С, машины предназначались для кольцевых гонок. К сожалению, недоработка конструкции и значительный вес коробки не позволил технологии выйти за пределы трека.


Серийная роботизированная коробка появилась только в 2003 году. Отважилась на такой шаг компания Volkswagen, установив преселективную трансмиссию на спорт версию модели Golf 4 R32. Производителем коробки была компания BorgWarner. По сей день концерн VAG активно продвигает этот тип коробок на своих моделях.

Особенность такой коробки заключается в конструкции, а именно в наличии двух сцеплений. Принцип работы такой коробки состоит в том, что на одно сцепление завязаны четные передачи, а на второе нечетные. В процессе движения крутящий момент передается по одному сцеплению, т.е. диск сомкнут. В это же время диск второго сцепления разомкнут, но внутри самой коробки следующая передача уже сформирована и когда приходит время переключения, первый диск просто размыкается, а второй синхронно смыкается. Такая схема работы обеспечивает плавность переключения и отсутствие рывков.

В свою очередь, роботизированные коробки делятся на два типа:

·   С мокрым сцеплением – используют на автомобилях с мощным двигателем, крутящий момент которых превышает 350 Нм.

·   С сухим сцеплением – используют на автомобилях с маломощными двигателями до 250 Нм крутящего момента.

Плюсы Робота:

·         Плавность переключения и хода

·         Высокий КПД

·         Экономичный расход топлива

·         Высокая динамика

·         Возможность выбора режима работы трансмиссии

Минусы Робота:

·         Малая надежность, как самой конструкции, так и мехатроника

·         Стоимость обслуживания и ремонта

·         Чувствительность к тяжелым дорожным условиям

Вариаторные трансмиссии (Вариаторы)

Вариаторные трансмиссии (CVT) считаются прямыми последователями классических гидромеханических кпп. Есть устойчивое мнение, что за CVT – коробками будущее, опять таки, учитывая городскую эксплуатацию автомобилей. Особенный упор на трансмиссии CVT делают японские производители, такие как Nissan и Subaru. Первая вариаторная коробка серийно появилась на автомобиле марки DAF в 50-е годы XX-века. Этим автомобилем оказался не грузовик, как многие могли подумать, а маленький легковой автомобиль.

К сожалению, особой надежностью и длительным ресурсом конструкция не отличалась. Компания Volvo в свою очередь, долгие годы пыталась развить технологию, но все закончилось сворачиванием разработок. Неожиданное продолжение истории вариатора дала Япония.

Причиной возврата и доработки вариатора послужила необходимость адаптации автоматических коробок к условиям эксплуатации в режиме городских пробок. Работа переключений передач на АКПП напрямую завязана на обороты двигателя. Классический автомат в режиме городских пробок, на малом расстоянии и на малом ходу начинал переключать передачи с первую на вторую, когда этого совершенно не нужно. В другом случае, двигаясь «накатом», АКПП держала передачу, не уходя на пониженную, долгое время ожидая от водителя команды на разгон. Такое поведение коробки давало большую нагрузку на собственные узлы, что вело к увеличенному расходу топлива, повышенному износу и раннему выходу из строя. Все это привело к интенсивной доработке акпп, но результатом стал принципиально новый тип кпп – CVT.

Самое удивительное, что первый вариатор был придуман Леонардо да Винчи в 1490 году. На чертежах изобретателя можно увидеть схему из параллельных конусов и перекинутого между ними ремня, способного перемещаться поперек оси вращения конусов, что позволяло менять передаточное отношение пары.

Коробка типа CVT или Вариатор представляет собой бесступенчатую коробку передач. Основные детали коробки CVT – это гидротрансформатор и два раздвижных шкива, плюс, соединяющий их (шкивы) ремень. Сечение ремня имеет трапециедальную форму. Принцип работы заключается в следующем – сдвигающиеся половинки ведущего шкива выталкивают ремень наружу, что приводит к увеличению радиуса шкива, по которому работает ремень, это действие увеличивает передаточное отношение. Когда требуется снижение передаточного числа, ведомый шкив раздвигается, ремень перемещается на меньший радиус. Гидротрансформатор в этой конструкции обеспечивает трогание с места, после чего блокируется. Управление шкивами выполняет электроника.

Плюсы Вариатора:

·         Переключение передач происходит незаметно, без рывков

·         Экономичный расход топлива

·         Высокая динамика

Минусы Вариатора:

·         Несовместимость с мощными моторами

·         Стоимость обслуживания и ремонта

·         Большое количество датчиков влияющих на работу CVT

·         Чувствительность к тяжелым дорожным условиям, буксировке

Итог.

Мы рассмотрели основные виды коробок переключения передач. Определили главные минусы и плюсы каждого типа. Но дать однозначный ответ, какой агрегат будет лучше всех, невозможно. Каждый хорош в своем диапазоне задач, и выбор агрегата, которым будет оснащен автомобиль, учитывая диапазон задач, уже ложится на плечи конструкторов автомобиля и потребителя.


Виды коробок передач – устройство, цена, принцип работы🥇

Каждый водитель так или иначе слышал о существовании в автомобиле такой системы, как коробка передач. Те, кто разбирается в строении автомобиля немного лучше, знают, что коробок передач есть как минимум несколько типов.

Читай также: Как ездить на автомате: инструкция как правильно трогаться и тормозить

Сама коробка передач служит для того, чтобы передавать крутящий момент с двигателя на колеса. Благодаря коробке передач, автомобиль всегда может ехать в режиме оптимальной тяги и скорости.

Помимо всего прочего, коробка передач позволяет автомобилю ездить задним ходом. В случае если вы хотите остановить автомобиль, но при этом не глушить двигатель, коробка передач помогает временно прервать связь между колесами и двигателем, когда вы переводите рычаг переключения КПП в нейтральный режим.

На сегодняшний день существует несколько видов коробок передач, которые среди автомобилистов условно делят на механические и автоматические.


Какие бывают коробки передач


Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / depositphotos

Читай также: Что такое Типтроник: принцип работы, плюсы и минусы

Все трансмиссии можно поделить на 4 основных группы:

  1. Механическая коробка переключения передач
  2. Автоматическая коробка переключения передач
  3. Роботизированная коробка переключения передач
  4. Вариативная (бесступенчатая) коробка переключения передач

Отметим, что среди автолюбителей автоматическую, роботизированную и вариативную коробку передач относят к одному типу коробок – автоматическому (когда коробка сама переключает передачи), хотя с технической точки зрения это не совсем верно.


Механическая коробка передач (Механика, МКПП)


Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / Wikipedia

Читай также: Почему нельзя буксировать машину с АКПП: видео

Самый простой механизм для изменения крутящего момента, который передается с двигателя на колеса – это МКПП. Современные коробки представляют собой набор шестеренок, которые приводят в зацепление специальные валы. Если говорить о видах механических коробок передач, то они бывают двухвальные и трехвальные.

Плюсы МКПП:

  • Надежность и простота
  • Более удобное управление автомобилем на бездорожье
  • Возможность двигаться в максимально экономичном режиме
  • Минимальная стоимость обслуживания

Минусы МКПП:

  • Низкое удобство управления коробкой в режиме города

Коробка передач автомат (Гидротрансформатор, АКПП)


Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / Wikipedia

Читай также: Как тронуться с места на механике: 3 действенных способа

Классическую автоматическую коробку передач еще иногда называют гидротрансформатором. Такое название пошло от того, что коробка передает (трансформирует) крутящий момент двигателя при помощи специального диска, наполненного жидкостью (маслом).

Такая коробка передач считается наиболее надежной среди своих одноклассников.

Плюсы АКПП:

  • Повышенные удобство и комфорт в сравнении с МКПП
  • Можно менять передачи на максимальной мощности двигателя
  • Трогание с места и переключение передач на ходу достаточно плавное
  • Двигатель защищен от перегрузок при выборе не той передачи.

Минусы АКПП:

  • Покупка и обслуживание АКПП дороже, чем МКПП
  • Увеличенный расход топлива
  • Низкий КПД, за счет потери крутящего момента
  • Ухудшение динамики автомобиля

Коробка передач робот


Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / Wikipedia

Читай также: Как часто менять масло в коробке передач: что нужно знать

Своего рода роботизированная КП является усовершенствованной МКПП. Так, в данном типе коробки к классической МКПП добавили два сервопривода, которые отвечают за выжим сцепления и выбор передачи. По задумке, робот должен был сохранить все удобства МКПП и прибавить к ним простоту использования АКПП.

Впервые в серию коробка пошла относительно недавно: в 2003 года Volkswagen установил такую коробку на спортивный Golf 4 R32. Роботизированные КП имеют два сцепления, а передачи поделены на четные и нечетные. Так, когда автомобилю необходимо перейти с одной передачи на другую, одно сцепление размыкается, а второе замыкается.

Сами же роботизированные коробки можно поделить на два типа:

  1. С мокрым сцеплением (авто с крутящим моментом больше 350 Нм).
  2. С сухим сцеплением (авто с крутящим моментом ниже 350 Нм).

Плюсы Робота:

  • Плавность и скорость переключений
  • Высокий КПД
  • Небольшой расход топлива
  • Хорошая динамика автомобиля

Минусы Робота:

  • Надежность конструкции
  • Стоимость ремонта и обслуживания
  • Чувствительность к сильным нагрузкам и перегреву.

Коробка передач вариатор


Классификация коробок передач: виды и особенности эксплуатации / depositphotos

Читай также: Как правильно тормозить двигателем

Вариаторная коробка передач (CVT) появилась вследствие развития идеи классической АКПП. Главный упор на такие коробки сейчас делают японские производители: Nissan, Subaru и Toyota.

Необходимость развития данного типа КПП была обусловлена особыми условиями движения по городу. Так классическая АКПП постоянно переключала передачи, в то время как вариатор был более подходящим решением для езды в городе.

В данной коробке применены два раздвижных шкива, которые могут менять натяжение и положение ремня. Управление шкивами полностью осуществляет компьютер.

Плюсы Вариатора:

  • Переключение передач происходит незаметно
  • Малый расход топлива при грамотной настройке коробки
  • Неплохие показатели динамики

Минусы Вариатора:

  • Небольшой ресурс (невозможность установки с мощными двигателями)
  • Проблемность и стоимость обслуживания
  • Множество датчиков, которые не отличаются особой надёжностью
  • Чувствительность к тяжелым дорожным условиям, буксировке

Подпишись на наш Telegram-канал, если хочешь первым узнавать главные новости


Вам также может быть интересно:

  • Как правильно тормозить двигателем
  • Как тронуться с места на механике: 3 действенных способа
  • Как часто менять масло в коробке передач: что нужно знать

  • Теги:
  • АКПП
  • коробка передач
  • робот
  • МКПП
  • вариатор

6 типов промышленных редукторов и их наиболее частое использование

6 типов промышленных редукторов и их наиболее типичное использование

Дата: 30 октября 2017 г.


Промышленный редуктор представляет собой закрытую систему, передающую механическую энергию на выходное устройство. Коробки передач могут изменять свою скорость, крутящий момент и другие параметры для преобразования энергии в пригодный для использования формат. Редукторы используются в различных устройствах для самых разных целей. Эти машины могут замедлять скорость вращения для увеличения крутящего момента и скорости. Далее будут объяснены некоторые из различных типов промышленных редукторов и то, как они обычно используются.

Цилиндрический редуктор

Цилиндрический редуктор является маломощным потребителем и имеет компактные размеры. Это оборудование используется для широкого спектра промышленных применений, но, как правило, в тяжелых условиях эксплуатации. Винтовой редуктор популярен в производстве пластмасс, цемента, резины и других тяжелых промышленных установок. Это полезно в дробилках, экструдерах, охладителях и конвейерах, которые являются приложениями с низким энергопотреблением.

Винтовой редуктор уникален тем, что он фиксируется под углом, который при движении позволяет большему количеству зубьев взаимодействовать в одном направлении. Это обеспечивает постоянный контакт в течение заданного периода времени. Винтовой редуктор экструдера используется, когда необходимо максимизировать жесткость на кручение и обеспечить низкий уровень шума. Экструзионные редукторы используются в производстве пластмасс и в машинах, требующих большой механической мощности.

Коаксиально-цилиндрический рядный редуктор

Коаксиально-цилиндрический редуктор идеально подходит для тяжелых условий эксплуатации. Коаксиальные спиральные ряды известны своим качеством и эффективностью. Они изготавливаются с высокой степенью спецификации, что позволяет максимально увеличить нагрузку и передаточное число.

Коническо-цилиндрический редуктор

Важнейшей особенностью этого типа редуктора является изогнутый набор зубьев, расположенных на конусообразной поверхности рядом с ободом узла. Коническо-винтовой редуктор используется для обеспечения вращательных движений между непараллельными валами. Они обычно используются в карьерах, в горнодобывающей промышленности и на конвейерах.

Косозубый редуктор

Косозубый косозубый редуктор отличается жесткой и монолитной конструкцией, что делает его пригодным для использования при больших нагрузках и других применениях. Эти промышленные редукторы обладают механическими преимуществами, если они установлены на правильном выходном валу двигателя. Они легко настраиваются в зависимости от количества зубов и шестерен. Поэтому обычно можно найти подходящий для ваших нужд.

Червячные редукторы

Червячные редукторы используются для работы в тяжелых условиях. Червячные редукторы применяют, когда требуется повышенное снижение скорости между непересекающимися валами со скрещенными осями. В этом типе промышленного редуктора используется червячное колесо большого диаметра. Червяк или винт входит в зацепление с зубьями на периферийной части редуктора. Вращательное движение червяка заставляет колесо двигаться аналогично из-за винтового движения. Большинство этих промышленных редукторов используются в тяжелой промышленности, такой как производство удобрений, химикатов и полезных ископаемых.

Планетарный редуктор

Планетарный редуктор идеален благодаря своей долговечности, точности и отличной функциональности, а также отличается высокой точностью применения. Этот тип редуктора увеличивает срок службы вашего оборудования и оптимизирует производительность. Планетарные редукторы бывают сплошного полого формата или с различными вариантами монтажа, включая фланец, вал или опору.

Для получения дополнительной информации о промышленных редукторах

В Amarillo Gear Service мы работаем с нашими клиентами, чтобы их промышленные редукторы оставались в рабочем состоянии в течение всего срока их службы. Мы гарантируем, что каждая единица, которую мы отремонтируем и отремонтируем, покинет наши объекты практически в новом состоянии. Если мы замечаем потенциальные причины сбоя на этапе ремонта, мы немедленно уведомляем клиентов. В результате многие из наших промышленных редукторов работают лучше после их возврата и менее подвержены повреждениям или дальнейшим проблемам.

Amarillo Gear Service является подразделением компании Amarillo Gear Company, которая непрерывно работает с 1917 года. Если вам нужен недорогой и качественный ремонт или замена коробки передач, обратитесь к специалистам Amarillo Gear Service в Амарилло, штат Техас. Вы можете позвонить нам по телефону (806) 622-1273 или связаться с нами по электронной почте, чтобы получить дополнительную информацию о наших услугах по ремонту редукторов Amarillo Gear™ и Marley™. Мы будем рады рассказать вам больше о регионах, которые мы обслуживаем, и о качестве работ, которые мы можем обеспечить при ремонте или обновлении вашего привода.

Полное руководство по редуктору | Анахайм Автоматизация

  • Что такое коробка передач?
  • Физические свойства коробки передач
  • Как работают коробки передач?
  • Как контролируются коробки передач?
  • Где используются коробки передач?
  • Типы редукторов
  • Как выбрать соответствующую коробку передач
  • Стоимость коробки передач
  • Формулы коробки передач
  • Глоссарий

Что такое коробка передач?

Промышленные редукторы, также называемые «редукторами» и «редукторами», представляют собой механические устройства, которые передают энергию от приводного устройства (обычно двигателя) к остальной части системы. Редуктор крепится к валу двигателя и благодаря внутренней конфигурации сопряженных шестерен в корпусе обеспечивает повышенный выходной крутящий момент и пониженную выходную скорость.

Развитие технологий и развитие производства зубчатых передач привели к разработке и производству более эффективных и мощных коробок передач с меньшими затратами. Из простых зубчатых передач с фиксированной осью зубчатые передачи превратились в новые и улучшенные типы передач, включая косозубые, конические, цилиндрические, червячные и планетарные системы передач, каждая из которых доступна в различных конфигурациях, таких как линейная, прямоугольная и вращающаяся. стили фланцев.

Преимущества коробки передач
  • Низкий уровень шума
  • Высокая эффективность
  • Высокие передаточные числа
  • Увеличенный выходной крутящий момент
  • Пониженная выходная скорость
  • Прочный
Недостатки коробки передач
  • Дороже, чем другие приводные системы
  • Для бесперебойной работы необходимы надлежащая смазка и техническое обслуживание
  • Плохо нарезанные зубья могут привести к чрезмерной вибрации и шуму во время работы

Физические свойства коробки передач

Большинство редукторов изготовлены из стальных материалов, таких как железо, алюминий и латунь. В отличие от других типов редукторов, цилиндрические редукторы также могут быть изготовлены из пластика, такого как поликарбонат или нейлон. Помимо используемого сырья, ориентация зубьев шестерни играет важную роль в общей эффективности, крутящем моменте и скорости системы. Редукторы с прямыми коническими зубьями обычно используются на низких скоростях, поскольку они могут быть шумными и иметь более низкую общую эффективность. Цилиндрические и спирально-конические редукторы обычно используются в высокоскоростных приложениях, поскольку они работают тише и с большей общей эффективностью, чем редукторы с прямыми зубьями.

Как работают коробки передач?

Все редукторы работают по похожему принципу: направление вращения шестерен зависит от входного направления и ориентации шестерен. Например, если начальная шестерня вращается по часовой стрелке, шестерня, в которую она входит, будет вращаться против часовой стрелки. Это продолжается вниз по линии для нескольких передач.

Комбинация различных размеров шестерен и количества зубьев на каждой шестерне играет важную роль в выходном крутящем моменте и скорости вала. Высокие передаточные числа обеспечивают больший выходной крутящий момент и более низкие скорости, в то время как более низкие передаточные числа обеспечивают более высокую выходную скорость и меньший выходной крутящий момент.

Планетарная коробка передач работает примерно так же. Система планетарного редуктора состоит из трех основных компонентов: центральной солнечной шестерни, водила планетарной передачи (несущего одну или несколько планетарных шестерен) и кольца (внешнего кольца). Центральная солнечная шестерня приводится в движение планетарными шестернями (того же размера), установленными на водиле планетарной передачи. Планетарные шестерни сопрягаются с солнечной шестерней, а зубья наружных колец сопрягаются с планетарными шестернями.

Существует несколько конфигураций коробки передач. Типовые конфигурации состоят из трех компонентов: входа, выхода и одного стационарного компонента. Например, в одной из возможных конфигураций солнечная шестерня используется в качестве входа, кольцевое пространство – в качестве выхода, при этом водило планетарной передачи остается неподвижным. В этой конфигурации входной вал вращает солнечную шестерню, планетарные шестерни вращаются вокруг своих осей, одновременно прикладывая крутящий момент к вращающемуся водилу планетарной передачи, которое, в свою очередь, передает крутящий момент на выходной вал (в данном случае на кольцо).

Скорость вращения шестерен (передаточное отношение) определяется количеством зубьев в каждой шестерне. Таким образом, добавление редуктора 3:1 к двигателю со скоростью 300 об/мин приведет к выходной скорости 100 об/мин, при этом выходной крутящий момент увеличится обратно пропорционально. Крутящий момент (выходная мощность) определяется как количеством зубьев, так и тем, какой компонент планетарной системы является неподвижным.

Как контролируются коробки передач?

Выход двигателя (например, шаговый, бесщеточный двигатель постоянного тока, двигатель переменного тока, серводвигатель и двигатель постоянного тока с щеткой) используется в качестве входа редуктора. Скорость вращения редуктора полностью зависит от вращения вала двигателя, к которому он прикреплен. Кроме того, скорость и направление двигателя контролируются водителем. В результате, когда на привод подается питание, вал двигателя вращается внутри редуктора, заставляя вращаться выходной вал редуктора. Конечная выходная скорость и крутящий момент зависят от внутренней конфигурации редуктора.

Шаговый двигатель NEMA 23 с контроллером и редуктором

Где используются редукторы?

В зависимости от требований применения одни типы редукторов могут быть более подходящими, чем другие. Например, планетарные редукторы широко используются в станкостроении. Редукторы всех типов используются в различных отраслях промышленности:

Отрасли, в которых используются редукторы
  • Аэрокосмическая промышленность — В аэрокосмической промышленности редукторы используются в космонавтике и авиаперевозках, т. е. в самолетах, ракетах, космических вездеходах и транспортных средствах, космических шаттлах и двигателях.
  • Сельское хозяйство – В сельском хозяйстве редукторы используются для вспашки, орошения, борьбы с вредителями и насекомыми, тракторов и насосов.
  • Автомобильная промышленность – В автомобильной и транспортной промышленности коробки передач используются в автомобилях, вертолетах, автобусах и мотоциклах.
  • Строительство — В строительной отрасли редукторы используются в тяжелой технике, такой как краны, вилочные погрузчики, бульдозеры и тракторы.
  • Пищевая промышленность — В пищевой промышленности редукторы используются в конвейерных системах, при переработке мясных и овощных продуктов, при упаковке и т. д.
  • Судоходство – В судоходстве редукторы используются на лодках и яхтах.
  • Медицина – В медицинской промышленности редукторы используются в хирургических столах, кроватях для пациентов, медицинских диагностических машинах, стоматологическом оборудовании, а также в аппаратах для МРТ и компьютерной томографии.
  • Энергетика – В энергетике редукторы используются в электростанциях, трансформаторах, генераторах и турбинах.
Тип коробки передач Подходящие отрасли и области применения Преимущества Недостатки

Фаска

Печатная пресса

Электростанции

Автомобили

Сталелитейные заводы

Ручные дрели

Дифференциальные приводы

Конфигурация под прямым углом

Прочный

Оси должны быть в состоянии поддерживать силы

Плохо нарезанные зубья могут привести к чрезмерной вибрации и шуму во время работы.

Спиральный

Нефтяная промышленность

Воздуходувки

Еда и маркировка

Каттеры

Лифты

Может быть сеткой в ​​параллельной или поперечной ориентации

Плавная и тихая работа

Эффективный

Высокая мощность

Сопротивляющая тяга по оси шестерни

Присадки к смазке

Ответвление

Обрезка по длине

Упаковка

Контроль скорости

Строительство

Электростанции

Экономически эффективным

Высокие передаточные числа

Компактный

Высокий выходной крутящий момент

Шумный

Склонен к износу

Червяк

Добыча

Прокатные станы

Прессы

Системы привода лифтов/эскалаторов

Высокая точность

Конфигурации под прямым углом

Тихий шум

Бесплатная поддержка

Необратимый

Низкая эффективность

Планетарная передача

Поворотные приводы

Лифты

Краны

Станки

Автомобильный

Высокая удельная мощность

Компактный

Высокая эффективность передачи энергии

Повышенная стабильность

Распределение нагрузки между планетарными передачами

Высокие нагрузки на подшипники

Недоступность

Типы коробок передач

В мире производится множество типов редукторов. Одним из основных отличий между отдельными коробками передач являются их рабочие характеристики. Выбор из различных типов редукторов зависит от области применения. Редукторы доступны во многих размерах, передаточных числах, эффективности и характеристиках люфта. Все эти конструктивные факторы будут влиять на производительность и стоимость редуктора. Редуктор бывает нескольких видов:

Конические редукторы

Конические шестерни Спиральные конические шестерни

Существует два типа конических редукторов, которые включают шестерни с прямыми или спиральными зубьями. Прямые конические шестерни имеют прямые и конические зубья и используются в приложениях, требующих малых скоростей. Спиральные конические шестерни имеют изогнутые и наклонные зубья и используются в приложениях, требующих высокой производительности и высокой скорости. Конические шестерни обычно изготавливаются из чугуна, алюминиевого сплава или других стальных материалов, но различаются между производителями. Конические редукторы в основном используются в прямоугольных передачах с перпендикулярным расположением валов.

Цилиндрические редукторы

Косозубые шестерни

Косозубые шестерни нарезаны под углами, которые обеспечивают постепенный контакт между каждым из зубьев косозубой шестерни. Этот тип инноваций обеспечивает плавную и тихую работу. Редукторы с косозубыми шестернями применимы в высокопроизводительных и эффективных приложениях. Косозубые шестерни обычно изготавливаются из чугуна, алюминиевого сплава или железа, но могут различаться в зависимости от производителя. Косозубые шестерни широко используются в приложениях, требующих эффективности и высокой мощности.

Цилиндрические редукторы

Цилиндрические шестерни

Цилиндрические зубчатые колеса Цилиндрические зубчатые колеса изготовлены с прямыми зубьями, установленными на параллельном валу. Уровень шума цилиндрических шестерен относительно высок из-за столкновения зубьев шестерен, что делает зубья цилиндрических шестерен склонными к износу. Цилиндрические зубчатые колеса бывают разных размеров и передаточных чисел, чтобы соответствовать приложениям, требующим определенной скорости или выходного крутящего момента.

Червячные редукторы

Червячные передачи

Червячные передачи способны выдерживать высокие ударные нагрузки, имеют низкий уровень шума и не требуют технического обслуживания, но менее эффективны, чем другие типы передач. Червячные передачи могут использоваться в прямоугольной конфигурации. Конфигурация червячного редуктора позволяет червяку легко вращать шестерню; однако шестерня не может вращать червяк. Недопущение передачи червяку к движению может быть использовано в качестве тормозной системы. Когда червячный редуктор не активен, он удерживается в заблокированном положении. Червячные передачи обычно изготавливаются из алюминия, нержавеющей стали и чугуна. Используемый материал зависит от производителя. Червячные передачи используются в приложениях с большой нагрузкой, требующих высоких скоростей. Эти редукторы также могут быть сконфигурированы для работы под прямым углом.

Планетарные редукторы

Солнечная шестерня и планетарная шестерня

Планетарные редукторы названы так из-за их сходства с солнечной системой. Компоненты планетарного редуктора включают солнечную шестерню, зубчатый венец и планетарные шестерни. Солнечная шестерня – это центральная шестерня, закрепленная в центре, кольцевая шестерня (кольцевое кольцо), представляющая собой внешнее кольцо с обращенными внутрь зубьями, и планетарные шестерни, которые вращаются вокруг солнечных шестерен и входят в зацепление как с солнцем, так и с зубчатым венцом. .

Мотор-редукторы

Мотор-редуктор представляет собой комбинацию электродвигателя и навесного редуктора, объединенных в простой блок. Комбинация мотор-редукторов снижает сложность, экономит время на согласование компонентов и снижает затраты в конструкциях, требующих высокого крутящего момента на низкой скорости. Мотор-редукторы могут быть изготовлены как цельные или объединенные в виде отдельных компонентов. Мотор-редукторы, в которых двигатель и редуктор имеют общий вал, называются интегральными.

Мотор-редукторы используются во многих приложениях и отраслях, даже в бытовой технике. Промышленное применение включает краны, подъемники, домкраты и конвейерные машины. В бытовой технике мотор-редукторы используются в стиральных машинах, миксерах, часах, ручных инструментах, таких как дрели и сушилки.

Anaheim Automation предлагает широкий выбор шаговых мотор-редукторов, бесщеточных мотор-редукторов, щеточных мотор-редукторов постоянного тока и мотор-редукторов переменного тока, интегрированных с прямозубыми, планетарными или червячными редукторами.

Как выбрать подходящий редуктор

При выборе редуктора необходимо учитывать множество факторов, чтобы соответствовать конкретным требованиям применения:

Передаточное число

Передаточное отношение определяется как соотношение между количеством зубьев двух или более различных шестерен. Как правило, количество зубьев шестерни пропорционально ее окружности. Это означает, что шестерня с большей окружностью будет иметь больше зубьев. Соотношение между окружностями двух шестерен также может дать точное передаточное число. Например, если у одной шестерни 36 зубьев, а у другой шестерни 12 зубьев, передаточное число будет 3:1.

Крутящий момент на выходе

Выходной крутящий момент зависит от используемого передаточного числа. Для получения высокого выходного крутящего момента следует выбирать высокое передаточное число. Это снизит скорость вращения выходного вала двигателя. И наоборот, использование более низкого передаточного отношения приведет к меньшему значению выходного крутящего момента, передаваемому в систему, с большей скоростью двигателя на выходном валу. Этот принцип иллюстрирует обратно пропорциональную зависимость между крутящим моментом и скоростью.

Скорость (об/мин)

Скорость обратно пропорциональна передаточному числу системы. Например, чем больше число зубьев на выходной шестерне, тем больше скорость на выходном валу. И наоборот, чем больше зубьев шестерни на выходе по сравнению с входом, тем меньше скорость на выходном валу. Обычно выходную скорость можно определить, разделив входную скорость на передаточное число. Чем выше коэффициент, тем ниже будет выходная скорость, и наоборот.

Зубчатая передача

Механизм зубчатой ​​передачи предлагает различные преимущества по сравнению с традиционной конструкцией системы зубчатой ​​передачи с фиксированной осью. Уникальное сочетание эффективности передачи мощности и компактного размера позволяет снизить потери эффективности. Чем эффективнее зубчатая передача (т. е. прямозубая, косозубая, планетарная или червячная), тем больше энергии будет передано и преобразовано в крутящий момент, а не потеряно в виде тепла.

Еще один фактор применения, который необходимо учитывать, — это распределение нагрузки. Поскольку передаваемая нагрузка распределяется между несколькими сателлитами, крутящий момент увеличивается. Большее количество планет в зубчатой ​​передаче повысит нагрузочную способность и повысит плотность крутящего момента. Зубчатые передачи улучшают стабильность и жесткость при вращении за счет создания сбалансированной системы.

Система с фиксированной осью и планетарной передачей

На рисунке выше зубчатая передача слева представляет собой традиционную систему зубчатой ​​передачи с фиксированной осью, в которой шестерня приводит в движение большую шестерню по оси, параллельной валу. Справа представлена ​​система конструкции планетарной передачи с солнечной шестерней (шестерней), окруженной более чем одной шестерней (планетарными шестернями) и заключенной во внешнее зубчатое колесо. Эти две системы похожи по передаточному числу и объему, но конструкция планетарной передачи имеет в три раза большую плотность крутящего момента и в три раза большую жесткость из-за увеличенного числа контактов шестерни.

Планетарная передача

Зубчатая передача с фиксированной осью:

Объем = 1, Крутящий момент = 1, Жесткость = 1

Система планетарной передачи:

Объем = 1, Крутящий момент = 3, Жесткость = 3

Другие механизмы зубчатых передач, упомянутые в разделе «Типы редукторов» настоящего руководства, включают конические, винтовые, циклоидальные, цилиндрические и червячные.

Люфт

Люфт – это угол, на который выходной вал редуктора может вращаться без движения входного вала или зазора между зубьями двух соседних шестерен. Нет необходимости учитывать люфт для приложений, которые не предполагают реверсирования нагрузки, однако в прецизионных приложениях с реверсированием нагрузки (робототехника, автоматизация, станки с ЧПУ и т. д.) люфт имеет решающее значение для точности и позиционирования.

Чтобы получить помощь в выборе редуктора, наиболее подходящего для вашей области применения, отправьте нашим инженерам по применению Лист применения редуктора.

Стоимость коробки передач

Цена редуктора варьируется и обычно определяется размером, характеристиками точности, люфтом и передаточным числом. Стоимость редукторов со значением люфта менее 5 угловых минут будет выше, чем у редукторов с высокими значениями люфта. Anaheim Automation предлагает широкий ассортимент редукторов. Подробные характеристики и цены доступны на нашем сайте для каждого из предлагаемых типов:

  • Экономичные редукторы
  • Высококачественные редукторы
  • Прямоугольные планетарные редукторы
  • Редукторы с вращающимся выходным фланцем

Формулы редуктора

Крутящий момент двигателя * Передаточное число * КПД = Крутящий момент на выходном валу

Пример:

Крутящий момент двигателя = 175 унций-дюйм
Передаточное число = 5:1
КПД = 0,95
175 * 5 * 0,95 = 831,25

Крутящий момент выходного вала = 831,25 унций на дюйм

Скорость входного вала (об/мин) / Передаточное число = Скорость выходного вала

Пример:

Скорость входного вала = 1500 об/мин
Передаточное число = 5:1
1500 / 5 = 300

Скорость выходного вала = 300 об/мин.

Передаточное отношение = Зубья первой передачи : Зубья второй передачи

Пример:

Первая шестерня имеет 60 зубьев
Вторая шестерня имеет 20 зубьев
Передаточное число 60:20 (уменьшается до 3:1)

Передаточное отношение = 3:1

Глоссарий

Приложение:
высота зуба шестерни над диаметром делительной окружности
Люфт:
угол, на который выходной вал редуктора может двигаться без движения входного вала
Базовый круг:
воображаемая окружность, используемая в эвольвентном зацеплении для создания эвольвент, образующих профили зубьев
Конические шестерни:
используется для прямоугольных приложений. Существует два типа конических шестерен: прямые и спиральные
.
Отверстие:
диаметр отверстия в звездочке, шестерне, втулке и т.п.
Межосевое расстояние:
расстояние между осями двух зацепленных шестерен
Толщина круга:
толщина зуба на делительной окружности
Дедендум:
глубина зуба ниже диаметра делительной окружности
Диаметральный шаг:
зубьев на дюйм диаметра делительной окружности
Дифференциал:
коническая шестерня, позволяющая двум валам вращаться с разной скоростью
Шестерня:
колесо с зубьями, которое входит в зацепление с другим колесом с зубьями для передачи движения
Центр шестерни:
центр круга поля
Передаточное число:
соотношение между числами зубьев зацепления шестерен
Зубчатая передача:
две или более шестерен, зацепившихся своими зубьями. Зубчатая передача создает скорость вращения за счет зацепления шестерен, вращающихся 90 548
Винтовая шестерня:
шестерня с зубьями, нарезанными под углом
Контактная информация:
линия или кривая, по которой две поверхности зуба касаются друг друга
Эвольвента:
кривая, описывающая линию, отматываемую от окружности шестерни
Шестерня:
маленькое зубчатое колесо, которое подходит к большей шестерне или гусенице
Круг поля:
кривая пересечения делительной поверхности вращения и плоскости вращения
Делительный диаметр:
диаметр делительной окружности
Радиус шага:
радиус делительной окружности
Планетарные передачи:
система, состоящая из трех основных компонентов: солнечной шестерни, зубчатого венца и двух или более планетарных шестерен.

Вам может понравится

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *