Редукторы червячные 63 мм: технические характеристики, конструкция и применение
Червячный редуктор с межосевым расстоянием 63 мм представляет собой механический агрегат, предназначенный для преобразования крутящего момента и угловой скорости двигателя. Ключевой особенностью является червячная передача, состоящая из червяка (винт с резьбой специального профиля) и сопряженного с ним червячного колеса. Данный типоразмер (1Ц2У, 1Ц3У по старому ГОСТу, или общепромышленные серии) является одним из наиболее востребованных в промышленности благодаря оптимальному балансу между габаритами, передаточным числом, стоимостью и мощностными характеристиками. Межосевое расстояние 63 мм является основным параметром, определяющим размеры и нагрузочную способность редуктора.
Конструктивные особенности и принцип действия
Корпус редуктора 63 мм традиционно изготавливается из алюминиевых сплавов (АЛ9, АК7ч) для облегчения веса и улучшения теплоотвода, либо из чугуна (СЧ20) для применения в условиях повышенных ударных нагрузок и необходимости повышенной жесткости. Конструкция является неразъемной или разъемной в плоскости валов. Основные компоненты:
- Червяк. Изготавливается из высококачественных цементируемых сталей (например, 20Х, 18ХГТ, 15ХН). После механической обработки подвергается цементации, закалке и шлифовке витков до высокой степени точности (обычно 6-7 степень по ГОСТ 3675-81) и чистоты поверхности. Червяк может быть однозаходным или многозаходным, что напрямую влияет на передаточное число и КПД.
- Червячное колесо. Венец колеса выполняется из антифрикционных бронз (БрА10Ж4Н4, БрА9Ж3Л, БрО10Ф1). Реже, для малонагруженных передач, используются латуни или чугун. Центр колеса (ступица) – из стали или чугуна. Соединение венца со ступицей осуществляется по посадке с натягом и дополнительным креплением штифтами или винтами. Зубья колеса обрабатываются на специальных червячно-фрезерных станках.
- Валы. Входной (червячный) и выходной (вал колеса) изготавливаются из углеродистых или легированных сталей (45, 40Х). Места установки подшипников и выходной части шлица/шлицев проходят термообработку (ТВЧ) и шлифовку. На валах предусмотрены канавки для отвода масла и уплотнений.
- Подшипниковые узлы. На червяке, как правило, устанавливаются радиально-упорные шарикоподшипники (например, 36208, 36210), воспринимающие значительные осевые нагрузки. На валу колеса применяются радиальные шариковые (208, 210) или, для тяжелых условий, роликовые подшипники.
- Система смазки. Применяется картерная (окунанием) система смазки. Масло заливается до уровня контрольной пробки. Для работы в условиях низких температур или при переменном режиме работы могут устанавливаться маслонасосы и системы принудительной циркуляции. В качестве смазочного материала используются трансмиссионные масла типа ISO VG 220, VG 320.
- Уплотнения. Для предотвращения утечек масла и защиты от попадания абразива используются манжетные уплотнения (сальники) типа TC, DH, DHS. В качестве дополнительной защиты могут применяться лабиринтные крышки или контактные уплотнения из фторкаучука.
- Момент может варьироваться у разных производителей в зависимости от материала венца и класса передачи.
- Редуктор (собственно редуктор). Без нижней опорной поверхности, крепление через лапы или фланец.
- Редуктор-мотор (мотор-редуктор). Агрегат, собранный в едином корпусе с электродвигателем. Для размера 63 мм чаще используются асинхронные двигатели типа АИР 56, 63, 71.
- Насадной редуктор. Крепление осуществляется через полый выходной вал на приводной вал механизма, с дополнительной стяжной гильзой или без нее.
- Приводы задвижек и запорной арматуры. Основная область в энергетике и ЖКХ. Редуктор выступает в роли многооборотного электропривода или ручного дублера.
- Конвейеры и транспортеры легкого типа. Привод роликовых, ленточных и скребковых конвейеров с небольшой нагрузкой.
- Приводы смесителей, мешалок. В химической и пищевой промышленности.
- Системы вентиляции и климатической техники. Привод заслонок и шиберов.
- Подъемно-транспортное оборудование. Лебедки с малой грузоподъемностью, тали, шлагбаумы.
- Станкостроение. Приводы подач, поворотные механизмы.
- Определение требуемых параметров: выходной крутящий момент (T2, Нм), выходная частота вращения (n2, об/мин), режим работы (S1-S9), коэффициент эксплуатации (К).
- Расчет требуемой мощности двигателя: Pтреб = (T2 n2) / (9550 η), где η – КПД редуктора (предварительно 0.75-0.8).
- Выбор передаточного числа: i = nдв / n2, где nдв – стандартная частота вращения двигателя (обычно 1500 об/мин).
- Проверка по тепловой мощности: Для червячных редукторов критичен нагрев. Необходимо убедиться, что фактическая мощность на входе P1 не превышает допустимую тепловую мощность Pт для выбранного редуктора в данных условиях (тип охлаждения, температура окружающей среды).
- Проверка пиковой нагрузки: T2макс ≤ T2доп
- 1.8 (коэффициент перегрузки).
- Проверка радиальной нагрузки: Fрад на выходном валу от действия муфты или цепи/ремня должна быть меньше табличного значения.
- Обкатка. Первые 200-300 часов работы под нагрузкой не более 80% от номинала.
- Контроль уровня и замена масла. Первая замена – после обкатки. Последующие – каждые 4000-5000 часов работы. Использовать масла, рекомендованные производителем.
- Контроль температуры. Рабочая температура масла в картере не должна превышать +80…+85°С. Превышение указывает на перегруз, недостаток масла или его несоответствие.
- Контроль вибрации и шума. Повышенный шум часто свидетельствует о износе подшипников или нарушении зацепления.
Основные технические параметры и таблицы характеристик
Редукторы 63 мм характеризуются рядом ключевых параметров, которые определяют область их применения.
Таблица 1. Стандартный ряд передаточных чисел и КПД
Примечание: КПД указан для одной червячной пары, для двухступенчатых редукторов (например, 1Ц3У-63) КПД перемножается.
| Номинальное передаточное число (i) | Рекомендуемый диапазон | Примерное КПД (одноступенчатый, при i=20…40) |
|---|---|---|
| 5, 7.5, 10 | Быстроходные передачи, многозаходный червяк | 0.85 — 0.92 |
| 12.5, 15, 20 | Стандартный диапазон | 0.78 — 0.85 |
| 25, 30, 40 | Наиболее распространенный диапазон | 0.72 — 0.78 |
| 50, 60, 80 | Тихоходные передачи, однозаходный червяк | 0.65 — 0.72 |
Таблица 2. Допускаемые моменты на выходном валу и мощность
Значения приведены для режима работы S1 (продолжительный), при скорости червяка 1500 об/мин и коэффициенте эксплуатации К=1.0. Фактический момент зависит от передаточного числа и ресурса.
| Типоразмер (Межосевое расстояние), мм | Номинальный крутящий момент на выходном валу, Нм* | Допускаемая радиальная нагрузка на выходном валу, Н | Мощность на входе, кВт (при 1500 об/мин, i~20) |
|---|---|---|---|
| 63 | 120 — 250 | 4500 — 7000 | 0.55 — 1.5 |
Монтажное исполнение и варианты сборки
Редукторы 63 мм поставляются в различных монтажных исполнениях, что обеспечивает их универсальность. Основные варианты по ГОСТ 20373-94 (ИСО 10051-91):
Положение червяка относительно колеса может варьироваться: червяк под колесом, над колесом, сбоку (горизонтальное расположение осей). Наиболее распространенная схема – червяк под колесом, что обеспечивает хорошее смазывание зацепления, но требует качественных уплотнений.
Области применения и типовые приводы
Благодаря компактности, большому передаточному числу в одной ступени и свойству самоторможения (при определенных условиях), червячные редукторы 63 мм находят широкое применение:
Расчет и подбор червячного редуктора 63 мм
Процедура подбора включает несколько этапов:
Эксплуатация, обслуживание и типовые неисправности
Правильная эксплуатация – залог длительного ресурса (который для редукторов 63 мм при правильных условиях может превышать 10 000 часов).
Типовые неисправности: износ-выкрашивание зубьев червячного колеса (перегруз, некачественная смазка); задиры на витках червяка (масляное голодание); люфт выходного вала (износ подшипников); течь масла через уплотнения (износ сальников, повышенное давление в картере); перегрев (неправильный подбор, загрязнение ребер корпуса).
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос: При каких условиях червячный редуктор 63 мм обладает свойством самоторможения?
Ответ: Самоторможение (необратимость передачи) теоретически возникает при угле подъема винтовой линии червяка меньше угла трения. Практически, для редукторов с i > 35-40 (однозаходный червяк) можно говорить о самоторможении. Однако в ответственных случаях (грузоподъемные механизмы) необходимо использовать отдельный механический тормоз, так как при вибрации или реверсе самоторможение может не сработать.
Вопрос: Можно ли использовать редуктор 63 мм для непрерывной работы (круглосуточно)?
Ответ: Да, но с критическим учетом теплового режима. Для режима S1 (продолжительный) необходимо выполнить расчет по тепловой мощности. Часто для таких задач требуется редуктор с принудительным охлаждением (вентилятор на быстроходном валу) или выбор большего типоразмера. Стандартный редуктор 63 мм в таком режиме, как правило, работает с нагрузкой 50-70% от номинального момента.
Вопрос: Чем отличается червячный редуктор 1Ц2У-63 от 1Ц3У-63?
Ответ: 1Ц2У – одноступенчатый редуктор с одним червячным зацеплением. 1Ц3У – двухступенчатый, где последовательно соединены две червячные пары. Второй вариант позволяет получить значительно большее общее передаточное число (до 10000) при компактных габаритах, но имеет более низкий общий КПД (произведение КПД каждой ступени).
Вопрос: Как правильно выбрать муфту для соединения двигателя с редуктором 63 мм?
Ответ: Рекомендуются упругие муфты (например, MUVP, MUV) с резиновым упругим элементом («пауком»). Они компенсируют несоосность, демпфируют толчки и рывки. Ключевые параметры выбора: номинальный крутящий момент муфты (должен быть больше момента двигателя), посадочные диаметры под валы двигателя и редуктора, максимальные смещения, которые может компенсировать муфта.
Вопрос: Что означает «коэффициент эксплуатации» (К, SF) и как его определить?
Ответ: Коэффициент эксплуатации (service factor) – это поправочный коэффициент, учитывающий тяжесть работы привода. Он перемножается на расчетный момент для выбора редуктора. Определяется по таблицам производителя, учитывая: тип нагрузки (равномерная, умеренные толчки, сильные толчки), количество стартов/остановок в час, продолжительность работы в сутки. Типовые значения для равномерной нагрузки – 1.0-1.2, для приводов конвейеров с умеренными толчками – 1.3-1.5.
Вопрос: Какое масло заливать в червячный редуктор 63 мм и в каком объеме?
Ответ: Объем масла указывается в паспорте и обычно составляет 0.4-0.7 литра для типоразмера 63 мм. Тип масла: для большинства условий подходит трансмиссионное масло для гипоидных передач с классом вязкости по ISO VG 220 или VG 320 (например, Mobilgear 630, Shell Omala 220). Для низких температур (ниже -10°С) применяют синтетические масла с низкой температурой застывания. Важно соблюдать рекомендации конкретного производителя редуктора.
Вопрос: Какой реальный ресурс у червячного редуктора 63 мм?
Ответ: Ресурс до капитального ремонта (замены червячной пары) при правильной эксплуатации, своевременном обслуживании и нагрузке, не превышающей номинальную, составляет 10 000 – 15 000 часов. На ресурс критически влияет температура масла: повышение на каждые 10°С выше нормы сокращает срок службы смазки и, как следствие, передачи в 1.5-2 раза.