Jaké typy převodovek existují?

Nejčastěji se převodovky používají ke zvýšení točivého momentu snížením rychlosti otáčení. Jsou široce používány v pohonech různých zařízení a strojů, a to jak jako samostatná jednotka, tak jako součást převodových motorů s již připojeným motorem.

Převodovky rozlišuji podle těchto vlastností:

• Typ převodovky.
• Počet stupňů snižování (zvyšování) otáček nebo točivého momentu.
• Poloha os vstupního a výstupního hřídele vůči sobě navzájem.
• Způsob upevnění.

Podívejme se podrobněji na klasifikaci převodovek, konstrukční vlastnosti, výhody a nevýhody každého typu mechanismu.

Klasifikace podle typu přenosu

Mechanická převodovka je hlavní jednotkou každé převodovky. Jeho funkcemi je přenos rotace se změnami točivého momentu a otáček z pohonné jednotky (motoru) na výkonný orgán. U převodovek je přenos prováděn vzájemně zabírajícími díly. Podle GOST 29067-91 existuje 10 typů převodovek podle typu převodovky.

Šnekové převodovky

Převodový mechanismus se skládá ze šroubu s trapézovým závitem (šnekem) a kola se šikmými zuby. Šnek slouží jako hnací prvek, kolo jako hnaný prvek. Když se šroub otáčí, ozubené kolo se také začíná otáčet, přenos se provádí přes zuby v záběru se závitem. Úhlová rychlost a kroutící moment hnaného prvku závisí na rychlosti šroubu, stoupání závitu a počtu zubů.

Tvar vodícího šroubu je válcový nebo konvexní.

Mechanismy s konvexním červem se nazývají globoidní. Zařízení této konstrukce jsou odolnější vůči dynamickému zatížení. Za takových provozních podmínek nedochází k zpětnému prokluzování nebo škubání výstupního hřídele.

Šneková převodovka je jedním z nejběžnějších hnacích mechanismů. Zařízení mají následující výhody:

• Široký rozsah převodových poměrů. Mechanismy mohou měnit rychlost a točivý moment v rámci 1:100, v zařízeních s lehkým zatížením – až 200 nebo více.
• Nízká hladina hluku během provozu. Záběr závitů hnacího článku a zubů hnaného článku je proveden plynule, pohyb kinematických prvků není doprovázen hlasitým zvukem.
• Vysoká kinematická přesnost. Maximální chyba v úhlu natočení hnaného článku vzhledem k hnacímu článku je relativně malá.
• Samobrzdění. Pokud se šnek neotáčí, hnané kolo brzdí. To znamená, že otáčení převodovky v opačném směru ve šnekovém mechanismu je vyloučeno.

Mezi nevýhody zařízení patří velké výkonové ztráty v důsledku klouzání záběrových ploch, které se zvyšují s rostoucím převodovým poměrem. Použití mechanismů také omezuje výrazné zahřívání a opotřebení kinematických prvků při značné zátěži. Ozubení je také potřeba periodicky seřizovat, jak se zvyšuje opotřebení převodového páru, zvětšuje se vůle výstupního hřídele. Průměrná životnost šnekových převodovek je 10 tisíc hodin.

Čelní převodovky

Jako převod v takových mechanismech se používají přímá, spirálová a chevronová válcová kola. Transformace točivého momentu a otáček se provádí v důsledku různých průměrů a různého počtu zubů převodových kol. Ozubené kolo na vstupním hřídeli se nazývá hnací hřídel, ozubené kolo na výstupním hřídeli se nazývá hnané.

Mezi výhody spirálových převodovek patří:

• Vysoká účinnost. Převodovka zajišťuje nízké ztráty výkonu.
• Mírné zahřívání. Při provozu mechanismu se 98 % energie přenese na výstupní hřídel, množství energie přeměněné na teplo je zanedbatelné.
• Možnost zpětného chodu. Pár ozubených kol se může otáčet v libovolném směru bez ohledu na převodový poměr.
• Stabilní provoz s častými zastávkami, starty, proměnnou zátěží. Provoz v opakovaném krátkodobém režimu nezpůsobuje zrychlené opotřebení mechanismu.

• Otáčky výstupního hřídele 0,13~1116 ot./min
• Výstupní točivý moment až 32000 XNUMX Nm
• Výkon motoru 0,18~200 kW
• Možnosti montáže patky/příruby

Mezi nevýhody čelních převodovek patří nízké převodové poměry, které jsou až 1:10. Pro rozšíření rozsahu změn otáček a točivého momentu je nutné přidat druhý, třetí a dokonce i čtvrtý stupeň, který výrazně zvětšuje rozměry mechanismů. Válcová zařízení jsou hlučnější než zařízení šnekového typu. To je způsobeno záběrovými charakteristikami ozubených kol.

Kuželové převodovky

Mechanismus tvoří dvojice ozubených kol ve tvaru komolého kužele. Zuby mohou být rovné nebo kruhové. Jedno z kol je namontováno na vstupní hřídeli, nazývá se hnací kolo. Kolo s ním spojené na výstupním hřídeli se nazývá hnané kolo. Princip činnosti kuželové převodovky je podobný činnosti válcových mechanismů. Hnané kolo zajišťuje změnu otáček a točivého momentu díky menšímu či většímu průměru.

Existují 2 typy kuželových převodovek:

• Široký. Šířka kinematického prvku ozubeného kola je 1/4 vzdálenosti vnějšího kužele. Počet zubů na kolech je 20-23. Převodový poměr je do 5.
• Úzký. Šířka ozubeného kola je 2/5 vzdálenosti vnějšího kužele. Počet zubů – až 28. Převodový poměr – až 2,5.

U kuželových převodovek je možné umístit vstupní a výstupní hřídel kolmo. Přenos kinematické energie může být také proveden v pravém úhlu. Mechanismy jsou odolné vůči dynamickému zatížení a lze je použít k pohonu široké škály zařízení. Mezi nevýhody kuželových převodovek patří malý převodový poměr, nízká účinnost a riziko zadření kola.

Kuželovo-čelní převodovky

Mechanismy této konstrukce jsou dvoustupňové. Jeden z jejich stupňů je kuželový, druhý je válcový.

Převodovky kombinují výhody válcových a kuželových zařízení:

• Schopnost pracovat s konstantním a proměnlivým zatížením.
• Umístění výstupního hřídele je v úhlu ke vstupu.
• Vícesměrné otáčení.

• Otáčky výstupního hřídele 0,11~276 ot./min
• Výstupní točivý moment až 50000 XNUMX Nm
• Výkon motoru 0,18~200 kW
• Možnosti montáže patky / příruby / torzního ramene

Pro zmenšení rozměrů převodovek je vysokorychlostní stupeň vyroben kónický, nízkootáčkový je válcový. Pro zařízení s vysokými požadavky na nízkou citlivost na chybu lze pomaloběžná soukolí vyrobit jako kuželová, ale rozměry takových převodovek jsou mnohem větší.

Planetové převodovky

Mechanismy tohoto typu se skládají z centrálního (centrálního) ozubeného kola, několika pomocných ozubených prvků (satelitů), spojených dohromady unášečem, a prstencového (věcového) ozubeného kola.

Ke vstupní hřídeli lze připojit unašeč, centrální kolo nebo věnec. V závislosti na obvodu lze k výstupu připojit také jeden ze tří kinematických prvků.

Když je převodovka v provozu, centrální, věnec nebo unašeč zůstávají nehybné. Přepočet točivého momentu a otáček v důsledku rozdílu průměrů pohyblivých a stacionárních prvků.

Planetové převodovky se vyznačují:

• Malé rozměry ve srovnání s mechanismem se stejným převodovým poměrem a výkonem.
• Značný rozsah převodových poměrů v rámci 1:600 ​​pro jeden stupeň.
• Nižší hmotnost ve srovnání s převodovkami jiných konstrukcí s podobnými technickými parametry.
• Prodloužená životnost díky rovnoměrnému rozložení zatížení mezi pomocná ozubená kola.
• Nízké zatížení podpěr v důsledku kompenzace síly díky symetrickému uspořádání dílů.
• Nízká hladina hluku.

• Převodový poměr 25-4000
• Výstupní točivý moment 22-2600 kNm
• Výkon motoru 0,19~12934 kW

Mezi nevýhody patří vysoká cena, vysoké požadavky na rozměrovou přesnost součástí, konstrukční složitost a značné zahřívání při provozu při vysoké zátěži. Účinnost planetových převodovek je 90-95%.

Reduktory vln

Mechanismus se skládá z kinematické dvojice: kolo s vnitřními zuby, které je stacionární vzhledem ke skříni převodovky, pružné pružné ozubené kolo s vnějšími zuby a mechanismus, který napíná pružný prvek (generátor vln).

Ten je spojen se vstupním hřídelem, pružný prvek je spojen s výstupním hřídelem. Když se generátor vln otáčí, pružné kolo se deformuje a jeho zuby zabírají se zuby tuhého prvku. Rychlost a točivý moment výstupního hřídele se tedy mění v závislosti na frekvenci deformačních vln.

• Zajistěte převodové poměry 75 – 320.
• Mají účinnost 90 %.
• Vydržet vysoké zatížení.

Mechanismy se dále vyznačují vysokou kinematickou přesností, klidným chodem a malými rozměry. Mezi nevýhody patří vysoké napětí ohebného prvku a generátoru vln, což vede ke snížení životnosti. Kromě toho mají vlnová zařízení sníženou torzní tuhost.

Kombinované mechanismy

Existují také dvoustupňové kombinované převodovky:

• Válcovo-planetární zařízení.
• Kuželovo-planetární mechanismy.
• Šnekové planetové převodovky.

Zařízení kombinují výhody a nevýhody planetových a jiných převodů.

Klasifikace podle jiných parametrů

Přenosový stupeň se nazývá konjugovaný kinematický pár nebo jednotka. Například šnekové kolo, ozubený pár čelních ozubených kol, kuželová a čelní ozubená kola. Převodovka s jedním párem nebo jednotkou se nazývá jednostupňová.

Pro zvýšení převodových poměrů se přidá jeden nebo více stupňů. To poněkud komplikuje konstrukci, ale umožňuje výrazně zvýšit točivý moment nebo otáčky na výstupní hřídeli.

Podle počtu kroků se rozlišují:

• Jednostupňové mechanismy.
• Dvoustupňové převodovky.
• Třístupňová zařízení.
• Čtyřstupňové mechanismy.

Přenosy v různých fázích mohou být stejného typu nebo různých typů. Vybavení různými převody umožňuje získat technické vlastnosti požadované pro určité podmínky. Kuželočelní převodovky například spojují výhody obou typů ozubených kol.

Podle umístění vstupního a výstupního hřídele se rozlišují:

• Koaxiální převodovky. Vstupní a výstupní hřídel jsou umístěny na stejné ose. Hřídele takových mechanismů mohou být umístěny svisle a vodorovně.
• Mechanismy s rovnoběžnými osami. Hřídele přístrojů jsou umístěny pod sebou, v jedné vodorovné rovině, v jedné nakloněné rovině svisle nebo vodorovně.
• Převodovky s protínajícími se osami. Obě hřídele mohou být umístěny horizontálně nebo vstupní hřídel může být horizontální, výstupní hřídel může být vertikální nebo výstupní hřídel může být horizontální a vstupní hřídel může být vertikální.
• Zařízení se zkříženými osami. Hřídele mohou být překříženy ve stejné horizontální rovině nebo umístěny následovně: vstupní hřídel je ve vodorovné ose a výstupní hřídel je ve vertikální ose nebo vstupní hřídel je ve vertikální ose a výstupní hřídel je v horizontální osa.

Převodovky se také odlišují způsobem montáže. Zařízení se upevňují na patky nebo desku, příruby nebo se montují na hřídel pohonné jednotky. Na tlapkách a desce jsou otvory pro šrouby. Tato metoda vyžaduje přesné nastavení výšky hřídelí motoru a pohonu. K tomu použijte těsnění, která jsou umístěna pod upevňovacími zařízeními.

Upevnění na příruby je jednodušší a nevyžaduje seřízení. Současně jsou spojeny skříně převodovky a zařízení. Tato metoda nevyžaduje seřízení, nicméně přesnost vyrovnání os závisí na souladu příruby se zadanou velikostí. Při upevnění touto metodou bude zatížení rozloženo nerovnoměrně, bude větší na straně pohonné jednotky.

Spojení s tryskou nezvětšuje rozměry díky upevňovacím prvkům. Výstupní hřídel převodovky je vyroben ve formě objímky s drážkou. Je připojen k hřídeli zařízení a zajištěn klíčem, načež je tělo mechanismu zajištěno k základní desce. Fixace se provádí ve 2 rovinách.