При совместной установке зубчатых передач с их подшипниками и валами в корпусе, который одновременно служит масляной ванной, получают устройство, называемое редуктором.
Редуктор простым путем передает энергию (с незначительной потерей эффективности), однако вращающий момент на валу с низкой скоростью равен вращающему моменту на валу с высокой скоростью, умноженному на передаточное отношение рассматриваемой передачи. Другими словами, редуктор, предназначенный для понижения скорости, является устройством для увеличения вращающего момента. Он представляет собой вращающий момент на валу, имеющем низкую скорость, который определяет «размер» редуктора.
Однако снижение скорости не является единственной задачей редуктора. Его характеристики как передачи и его роль в качестве посредника и соединительного звена между приводным устройством и приводимой машиной заставляют производителя при разработке программы конструирования редукторов принимать во внимание условия как на входе редуктора, так и выходе из него.
Полная программа редукторов должна отвечать шести основным требованиям:
редукторы с передаточным отношением, характеризующимся величинами различного порядка, вызывают необходимость иметь одну, две или три ступени понижения, даже если они связаны с наиболее часто используемыми отношениями;
редукторы с параллельно и перпендикулярно расположенными входными и выходными валами;
редукторы, в которых один вал горизонтальный или вертикальный;
редукторы в коробках, которые могут быть горизонтальными,
установленными на полу или в подвешенном состоянии, или вертикальными — крепящимися к стене;
редукторы, которые представляют собой независимые механизмы, т. е. имеют входные валы, и редукторы, в которых входные валы заменены фланцевыми электродвигателями;
редукторы, выпускаемые в большом числе типоразмеров, существенно отличающихся при прочих равных условиях передаваемой мощностью и вращающим моментом.
Конечно, все эти требования существуют одновременно и включают в себя большое число комбинаций. На практике производителям редукторов приходится делать выбор между возможными вариантами, которые в какой-то мере обедняют их программу в целом. Несмотря на это, они вынуждены проектировать большое число редукторов, сильно отличающихся друг от друга.
Очевидно, что качество редукторов зависит от их конструкции и использованных методов расчета. Зубья зубчатых колес должны быть тщательно рассчитаны как на изгиб, так и на прочность; размеры валов и их форма должны выбираться так, чтобы снизить их усталость; подшипники необходимо рассчитывать на соответствующий срок службы; условия смазки и рассеивания тепла следует тщательно анализировать, а запас безопасной работы должен быть достаточным, чтобы обеспечить и гарантировать нормальную эксплуатацию. В дополнение к хорошей конструкции важно, чтобы все узлы были изготовлены на первоклассном оборудовании с высочайшим мастерством и с учетом допусков. Стандартизация механической конструкции предполагает условия, необходимые для серийного производства, с целью получения узлов с высоким и стабильным качеством и при низкой стоимости.
В редукторах наиболее важными узлами являются зубчатые колеса и корпуса. Качество и точность зубчатых колес достигаются с помощью зуборезных, зубошевинговальных и зубошлифовальных станков; для выдерживания точности на уровне стандарта зубчатые колеса необходимо проверять соответствующими методами измерений. Это условие также применимо к корпусам, где точность диаметра отверстий, концентричность и параллелизм обеспечиваются высокоточными расточными станками. Эти требования к высокой точности могут быть реализованы только при серийном производстве и стандартизации отдельных деталей. На практике невозможно представить себе стандартизацию, предусматривающую соответствующий редуктор одно — или многоцелевого назначения. Как правило, редуктор устанавливают между стандартным электродвигателем и приводимой машиной, характеристики которой изменяются в зависимости от отрасли назначения.
Редукторы значительно отличаются один от другого не только по передаточному отношению, но также и по передаваемой энергии, положению валов (горизонтальное или вертикальное, параллельное или под прямым углом) и методам монтажа (горизонтальное или вертикальное крепление).
Стандартизация большого числа редукторов различного назначения и такого же числа различных типов в полной мере решена рядом редукторов «Hansen Power Plus». Метод заключается в одновременной стандартизации корпусов и зубчатых колес.
Три неодинаковых и последовательно увеличивающихся расстояния между центрами в корпусе редуктора соответствуют трем ступеням уменьшения скорости, и такие же расстояния между центрами приняты в трех последовательных размерах корпусов, так что различные размеры корпусов связаны друг с другом по «закону межцентровых расстояний». Три величины межцентровых расстояний четырех пар отверстий, имеющихся в корпусе, предусмотрены в возрастающем порядке так, что наименьшее межцентровое расстояние равно большему расстоянию в корпусе меньшего размера и большее межцентровое расстояние равно меньшему в корпусе большего размера.
Одинаковое расстояние между центрами зубчатых колес трижды встречается в редукторах различных размеров. Для каждого межцентрового расстояния имеется больше стандартных комплектов зубчатых колес с различными передаточными отношениями. Универсальная конструкция корпуса, обычно изготовляемого из чугуна, позволяет использовать один и тот же тип редуктора с горизонтальными или вертикальными валами, или с перпендикулярными горизонтально расположенными валами и с одной, двумя и тремя ступенями уменьшения скорости.
В редукторах «Hansen Power Plus» энергия передается с помощью косозубых передач с параллельными осями и конических передач с перпендикулярными осями; все они изготовляются из специальной ковкой стали на автоматических станках методом обкатки. Зубья шлифуются или шевингуются после соответствующей термической обработки. Очень большое значение придается геометрии и особенно проверке и контролю зубьев колеса. Валы изготовляются из специальной стали, тщательно рассчитываются на усталостную прочность и обеспечиваются правильно подобранными шариковыми и роликовыми подшипниками.