Редукторный привод — это механическое устройство для изменения скорости вращения. Планетарный редукторный привод — это малогабаритная версия, использующая шарикоподшипники в планетарной установке вместо зубчатых шестерен .
Редукционные приводы используются в двигателях всех типов для увеличения крутящего момента за один оборот вала: коробка передач любого автомобиля является повсеместным примером редукторного привода. Обычно в быту используются стиральные машины, блендерные машины и стеклоподъемники. Редукционные приводы также используются для уменьшения скорости вращения входного вала до соответствующей выходной скорости. Редукционные приводы могут быть сконструированы с использованием зубчатой передачи или ременного привода.
Планетарные редукторные приводы обычно крепятся между валом переменного конденсатора и ручкой настройки любого радиоприемника , чтобы обеспечить точную настройку настроечного конденсатора плавными движениями ручки. Планетарные приводы используются в этой ситуации, чтобы избежать «люфта», что упрощает настройку. Если привод конденсатора имеет люфт, то при попытке настроиться на станцию ручка настройки будет казаться неаккуратной, и будет трудно выполнять небольшие настройки. Зубчатые приводы можно сделать так, чтобы они не имели люфта, используя разрезные шестерни и пружинное натяжение, но подшипники вала должны быть очень точными.
Легкие самолеты с поршневым двигателем могут иметь прямой привод на винт или могут использовать редукторный привод. Преимуществами прямого привода являются простота, легкость и надежность, но двигатель с прямым приводом может никогда не достичь полной мощности, так как винт может превысить максимально допустимые обороты в минуту . Например, авиационный двигатель с прямым приводом (такой как Jabiru 2200 ) имеет номинальную максимальную мощность 64 кВт (85 л. с. ) при 3300 об./мин , [1] но если винт не может превысить 2600 об./мин, максимальная мощность составит всего около 70 л. с. Напротив, Rotax 912 имеет мощность двигателя всего 56% от Jabiru 2200, но его редуктор (1 : 2,273 или 1 : 2,43) позволяет использовать полную мощность 80 л. с. Двухроторный двигатель Ванкеля компании Midwest имеет эксцентриковый вал, вращающийся со скоростью до 7800 об/мин, поэтому используется редуктор 2,96:1.
Редукторы авиационных двигателей обычно шестеренчатого типа, но в небольших двухтактных двигателях, таких как Rotax 582, используется ременной привод с зубчатыми ремнями, что является дешевым и легким вариантом со встроенным демпфированием скачков мощности.
Большинство судов в мире оснащены дизельными двигателями , которые можно разделить на три категории: низкоскоростные (<400 об/мин), среднескоростные (400-1200 об/мин) и высокоскоростные (1200+ об/мин). Низкоскоростные дизели работают на скоростях в оптимальном диапазоне для использования гребного винта. Таким образом, допустимо передавать мощность напрямую от двигателя к гребному винту. Для средне- и высокоскоростных дизелей скорость вращения коленчатого вала двигателя должна быть снижена, чтобы достичь оптимальной скорости для использования гребным винтом.
Редукционные приводы работают, заставляя двигатель вращать высокоскоростную шестерню против шестерни , превращая высокую скорость вращения от двигателя в более низкую скорость вращения для винта. Величина редукции основана на количестве зубьев на каждой шестерне. Например, шестерня с 25 зубьями, вращающая шестерню со 100 зубьями, должна повернуться 4 раза, чтобы большая шестерня повернулась один раз. Это снижает скорость в 4 раза, одновременно увеличивая крутящий момент в 4 раза. Этот коэффициент редукции меняется в зависимости от потребностей и рабочих скоростей оборудования. Редуктор на борту учебного судна Golden Bear имеет передаточное отношение 3,6714:1. Таким образом, когда два дизельных двигателя Enterprise R5 V-16 работают на своих стандартных 514 об/мин, винт вращается со скоростью 140 об/мин.
В промышленности используется большое разнообразие редукторных схем. Наиболее часто используются три схемы: двойная редукция с использованием двух вложенных шестерен, двойная редукция с использованием двух сочлененных шестерен и двойная редукция с использованием двух запертых шестерен. [2]
Шестерни, используемые в судовых редукторах, обычно представляют собой двойные косозубые шестерни . [2] Такая конструкция помогает снизить объем необходимого обслуживания и увеличить срок службы шестерен. Косозубые шестерни используются, поскольку нагрузка на них распределена более равномерно, чем в других типах. Двойную косозубую шестерню также можно назвать шевронной шестерней , она состоит из двух противоположно расположенных наборов зубьев. Один набор косозубых зубьев будет создавать тягу, параллельную оси шестерни (известную как осевая тяга) из-за угловой природы зубьев. При добавлении второго набора, противоположного первому набору, осевая тяга, создаваемая обоими наборами, компенсирует друг друга. [3]
При установке редукторов на судах выравнивание зубчатых передач имеет решающее значение. Правильное выравнивание помогает обеспечить равномерное распределение нагрузки на каждую шестерню и шестерню. При изготовлении шестерни собираются таким образом, чтобы получить равномерное распределение нагрузки и контакт зубьев. После завершения строительства и доставки на верфь требуется, чтобы эти шестерни достигли надлежащего выравнивания при первой работе под нагрузкой. Некоторые судостроители будут транспортировать и устанавливать шестерни как полную сборку. Другие будут демонтировать шестерни, отправлять, собирать заново в своих цехах и опускать как полную сборку на судно. В то время как, наконец, другие будут демонтировать шестерни, отправлять и собирать заново на судне. Эти три метода являются наиболее распространенными, используемыми судостроителями для достижения надлежащего выравнивания, и каждый из них работает на основе предположения, что надлежащее выравнивание было правильно достигнуто на заводе-изготовителе. [2]
Из-за вовлеченности в процесс выравнивания редукторных приводов, есть два основных источника ответственности за достижение надлежащего выравнивания. Судостроитель и производитель редукторов. Судостроитель должен обеспечить достаточно прочное и жесткое основание, чтобы монтажная поверхность редуктора не сильно прогибалась в рабочих условиях, чертеж выравнивания валов, в котором подробно указаны положения подшипников линии и метод выравнивания передней части линейного вала с муфтой редуктора, а также расположение дейдвудной трубы таким образом, чтобы нормальный износ дейдвудной трубы не вызывал значительного смещения муфты редуктора от ее надлежащего выравнивания.
Затем производитель зубчатых передач несет ответственность за обеспечение базовой центровки зубчатых передач, чтобы окончательные сборочные измерения были тщательно выполнены и зарегистрированы для правильной установки редукторного привода, надлежащего контакта зубьев на заводе, где производитель аккуратно и точно собирает зубчатые колеса и шестерни, и обозначения всех выполненных шагов, проведения измерений деталей на различных этапах и окончательной сборки, а затем передачи этих данных судостроителю, чтобы они могли гарантировать степень точности, требуемую конструктором зубчатых передач в итоговой судовой сборке. [2]
Упорные подшипники обычно не встречаются в редукторах на судах, поскольку осевая нагрузка обрабатывается упорным подшипником, отдельным от узла редуктора. Но на меньших редукторах, прикрепленных к вспомогательным механизмам или если того требует конструкция судна, можно найти упорные подшипники как часть узла. [4]
Для обеспечения плавной работы и длительного срока службы редуктора жизненно важно иметь смазочное масло . Редуктор, работающий на масле без примесей, таких как вода, грязь, песок и хлопья металла, требует меньше ухода по сравнению с другими типами машинного оборудования. Для того чтобы гарантировать, что смазочное масло в редукторах остается таким, с приводом будет установлен очиститель смазочного масла. [4]