Вал редуктора

Редуктор – это механизм, который позволяет получить момент и скорость вращения на выходном валу, отличающиеся от момента и скорости на входном. Момент на выходном валу редуктора может быть как больше входного момента – это собственно редуктор, так и меньше – это мультипликатор. Один из главных и ответственных элементов редуктора – это вал, а в простейшем случае два отдельных вала – входной и выходной, соединенные зубчатыми шестернями. В общем случае у редуктора могут быть входной, выходной и промежуточные валы.

Назначение вала редуктора

Вал редуктора – основной элемент передачи крутящего момента. На валу располагаются практически все детали редуктора – шестерни, звездочки, также валы сочленяются с внешними механизмами, для этого концы валов выполняются со шпоночными пазами или коническими. В корпусе вал редуктора устанавливается в подшипниковые гнезда. Выходной вал редуктора обеспечивает момент и скорость для основного рабочего механизма, входной вал сочленен с исходным механизмом (двигателем) и воспринимает его момент и скорость. В некоторых источниках выходной вал называют ведущим валом редуктора, а входной именуется ведомым валом редуктора.

Валы редуктора несут на себе существенную нагрузку, как от собственного веса, деталей самого редуктора, так и нагрузку со стороны исходного и основного механизмов, она может быть и осевой и радиальной. При проектировании особое внимание уделяется тщательным расчетам прочности валов на кручение, изгиб для обеспечения нормальной работы продолжительное время. В процессе расчетов выбираются необходимые диаметры валов редуктора, как главного геометрического параметра, определяющего его работоспособность, его форма и другие размеры, также возможно различное взаимное расположение валов относительно друг друга.

Область применения

Область применения редукторов включает в себя практически все сферы деятельности человека, где необходима передача момента. Это приводы различного применения – в строительстве, на нефтегазовых предприятиях, в сельскохозяйственной технике.

Классификация валов редукторов

Вал редуктора относят к валам передач. Классификация их довольно условна, но можно выделить следующие типы

• Ступенчатые валы. Это основной тип валов редукторов. У вала несколько ступеней с различными диаметрами и длинами под посадку необходимых элементов. Это соединение с механизмом (электродвигатель или исполнительное устройство), посадочное место под подшипник, под звездочку или шестерню.
• Вал-шестерня редуктора. Вал шестерня редуктора это, как правило, входной (ведомый вал) цилиндрического или коническо-цилиндрического редуктора. Вал-шестерню можно считать сборной конструкцией, так как в нем два элемента – собственно вал и шестерня. Эта конструкция может быть изготовлена как из единой заготовки, так и из отдельных, которые затем соединяются между собой шлицевым соединением или другими способами. Первый вариант будет прочным, но есть ограничение по диаметру шестерни – не более двух диаметров вала. У сборного вала можно сделать шестерню с большими диаметрами.
• Вал червячного редуктора. Особенность этого вала в том, что на прямо нем формируется червячное зацепление. Оси валов в ней перпендикулярны.
• Эксцентриковый вал. Используется в планетарных редукторах. На валу закрепляется эксцентрик, который заставляет перемещаться по сложной траектории основной элемент редуктора – циклоидный диск.
• Полый вал. Применяется в насадных редукторах (червячные и некоторые другие типы), в которых сочленение с основным механизмом осуществляется насадкой редуктора на вал механизма, такие редукторы компактны и немного весят. Но они требуют довольно равномерной нагрузки во избежание поломки приводного устройства или дополнительных защитных мер.
• Торсион. Используется в качестве промежуточного вала редуктора, когда нужна компенсация неточности зацепления зубьев. Редукторы с такими валами используются достаточно редко, когда требуется передача больших моментов при небольших габаритах самого редуктора.
• Вал с зубчатой полумуфтой. Вал с предустановленной на него зубчатой полумуфтой для жесткого соединения с внешним механизмом. От проворота полумуфта фиксируется шпонкой на валу.
• Вал-водило. Используется в редукторах с планетарной передачей, передает движение от сателлитов редуктора на выходной вал.

Технические характеристики, описывающие параметры устройства включают:

• максимальный вращающий момент на входном валу (Мвх);
• частота вращения на входном валу (пвх);
• максимальный вращающий момент на выходном валу (Мвых);
• частота вращения на выходном валу (пвых);
• передаточное отношение (i);
• коэффициент полезного действия.

Технические характеристики определяют максимально допустимые нагрузки на валы редуктора и позволяют рассчитать его параметры – момент и скорость выходного вала по следующим зависимостям:

Мвых =Мвх i ; пвых = пвх/i.

Материалы, применяемые для изготовления вала редуктора

Если нет каких-либо специальных требований, то для изготовления вала редуктора берут круглый прокат или поковки из среднеуглеродистых сталей Ст 5, Ст 40Х, Ст 45Х с возможным улучшением в виде закалки нагревом и последующим отпуском.