Мотор редуктор – это механизм, в котором совмещены мотор и редуктор. В качестве привода обычно используются электродвигатели – асинхронные переменного тока или синхронные постоянного. Основным его достоинством являются компактность, простота монтажа и обслуживания. Такие устройства распространены повсеместно, они встречаются в конструкциях самого различного назначения. Многие из нас сталкиваются с ними ежедневно, даже не замечая их. Они используются, например, для приведения в действие стеклоочистителей – дворников – автомобиля.
Задачи, решаемые мотор-редукторами
Эти агрегаты используются с тремя целями:
-
Изменение величины вращающего момента.
-
Изменение положения оси вращения.
-
Регулирование частоты вращения.
-
Изменение типа движения.
Электродвигатель развивает полную мощность на высоких оборотах, однако вращающий момент на его валу невелик, его может быть недостаточно для выполнения специфических задач. Например, подъема тяжелых грузов или перекачивания вязких сред. Его увеличивают, снижая обороты.
Бывает и так, что стандартных для асинхронной электрической машины 3 тыс. оборотов минуту мало. Например, в борфрезах, применяемых стоматологами, скорость вращения рабочей насадки выше двухсот тысяч оборотов в минуту. Изменением частоты питающего напряжения такого результата не достичь.
Редуктор изменяет количество оборотов на выходном валу за счет так называемого передаточного числа редуктора – соотношения числа зубьев ведущей и ведомой шестерни. При его целочисленном значении они увеличиваются. При дробном – снижаются.
Регулирование частоты вращения производится путем подключения к ведущей шестерне разных по числу зубьев ведомых. Положение оси изменяется за счет геометрии зубчатых колес.
Изменение типа движения заключается в переходе с вращения на поступательное перемещение. Реализуется сопряжением выходного вала редуктора с кривошипно-шатунным механизмом или применением зубчатых реек.
Какими бывают мотор-редукторы
Существует множество видов мотор-редукторов. Основным признаком, по которым производится их квалификация, является тип самого редуктора или шестерен, в нем работающих.
Они бывают:
— Цилиндрическими.
— Коническими.
— Червячными.
— Реечными.
— Планетарными.
— Волновыми.
В то же время мотор-редукторы различаются по взаимному расположению входного и выходного вала на соосные, параллельные и угловые.
Цилиндрические
Агрегаты, в которых электродвигатель вращает редуктор с цилиндрическими шестернями. Само по себе это название является парадоксальным, поскольку настоящая форма – диск. Однако такова традиция. Наиболее простой и часто применяемый вид редуктора, обладающий самым высоким КПД.
Рис. 2. Цилиндрический мотор-редуктор с косозубыми шестернями
В зависимости от формы зубьев они бывают прямые и косозубые. Шестерня с прямым зубом имеет малую площадь зацепления, поэтому она не может передать больших крутящих моментов. Кроме того, наблюдается большая шумность и возможность рывков в начале движения. Этих недостатков лишена шестерня косозубая. Однако из-за большей площади зацепления она обладает и большим трением. Ведомый вал редукторов с цилиндрическими шестернями может располагаться соосно или параллельно с ведущим.
Конические редукторы
Мотор редукторы, в которых работают конические шестерни. По своей сути они мало отличаются от цилиндрических, бывают и прямые, и косозубые. Их использование позволяет повернуть ведомый вал на 900 относительно ведущего.
Рис. 3. Угловой мотор-редуктор с коническими шестернями
Червячные редукторы
Вид передачи мотор-редуктора, в которых одна шестерня имеет вид винтового шнека, а другая косозубая. Они способны развить самый большой вращающий момент, поэтому такие редукторы используются в тяговых механизмах и насосах для перекачки вязких сред. Еще одно их достоинство – высокая точность определения положения вала, который можно повернуть на десятую долю градуса. Поэтому они широко применяются в измерительной аппаратуре. Например, в так называемом следящем приводе.
Рис. 4. Червячный мотор-редуктор
Недостатком таких редукторов является тихоходность и большая площадь соприкосновения шестерен, из-за чего они склонные к заклиниванию.
Реечные редукторы
Мотор-редукторы, преобразующие круговое движение в поступательное. Состоят из ведомой прямой зубчатой рейки и ведущей цилиндрической шестерни. Они способны развивать большое усилие, однако их движение не может быть бесконечным – амплитуда перемещения равна длине рейки. Поэтому в их конструкции есть концевые выключатели, которые выключают привод или реверсируют его по достижению максимального расстояния перемещения. Главный недостаток данныйх редукторов – тихоходность.
Рис. 5. Реечный мотор-редуктор
Планетарные редукторы
Такой вид мотор-редукторов, расположение шестерен, в которых похоже на положение планет в звездной системе. Они состоят из четырех основных элементов:
-
Периферийного зубчатого колеса, называемого короной.
-
Центрального зубчатого колеса – солнца.
-
Промежуточных шестеренок, так называемых эпициклов или сателлитов.
-
Водила, объединяющего сателлиты в один блок.
Рис.6. Планетарный мотор-редуктор с пятью сателлитами
В таком редукторе один из элементов – водило, корона или солнце должен быть жестко закреплен. Это определяет направление вращения и величину передаточного числа. Достоинством этих механизмов является легкость управления скоростью и направлением вращения выходного вала. А также высокий КПД.
Волновые редукторы
Редукторы, состоящие из жесткого внешнего зубчатого колеса и гибкого внутреннего. Принцип работы состоит в том, что внутреннее колесо деформируется эксцентриковым генератором волн, и входит в зацепление с зубьями внешнего. Волна, которую гонит перед собой эксцентрик, заставляет внутреннее колесо. Эта передача всегда понижающая. Ее достоинством являются небольшие размеры, низкий уровень вибрации и устойчивость к перегрузкам. В зависимости от количества выступов эксцентрика бывает двух или трехволновым. Особенность конструкции – герметичность, вал электромотора не сообщается напрямую с выходным валом редуктора. Поэтому их применяют в космических аппаратах, на подводных лодках, в химических производствах.
Рис. 7. Волновой мотор-редуктор с двойным эксцентриком
