Что такое Редуктор и как работает? Принцип работы и для чего нужен.

Сварка в защитной атмосфере инертных газов — одни из наиболее универсальных способов создания сварных соединений. С его помощью можно сварить нержавеющую сталь и цветные металлы – самые сложные для сварки материалы, требующие высокой квалификации сварщика. Для работы этим способом понадобится аппарат аргонодуговой сварки и вспомогательное оборудование. Несмотря на сложность устройства, его простую версию можно собрать своими руками.

Особенности использования композитных газовых баллонов

Композитные газовые баллоны в последнее время приобретают все большую популярность. Это обусловлено их преимуществами над стальными собратьями.

  • Вес. Легче стального почти вдвое.
  • Удобство обращения. Есть удобные ручки.
  • Прозрачность. Уровень заполнения можно легко увидеть.
  • Удобство хранения. Можно ставить один на другой и штабелировать.
  • Срок службы. Срок службы практически неограничен.
  • Безопасность эксплуатации. Обуславливается отсутствием искрообразования и встроенными в газовый баллон предохранительным клапаном и плавкой вставкой.

Поставляемые на российский рынок композитные баллоны производятся в Чехии, Норвегии ив Индии. При покупке такого баллона нужно обязательно уточнить стандарт присоединения. Если газовый баллон укомплектован по российскому стандарту — можно использовать обычный редуктор под газовый баллон. Если же газовый баллон поставляется с европейским разъемом, то потребуется либо заказать переходник, либо приобрести импортный редуктор. Следует учитывать, что каждое дополнительное соединение повышает риск утечки газа.

Особенности приборов

Благодаря редуктору рабочее давление остается постоянным даже тогда, когда изменяется величина давления газа в баллоне.

Приборы различаются по принципу действия (прямого или обратного) и производятся для редуцирования различных газов: водорода, пропан-бутана, кислорода, ацетилена. Конструктивно они имеют две или одну ступень и возможность установки рабочего давления пневматическим или пружинным устройством.

В зависимости от вида регулируемого газа, редукторы для газового баллона с регулятором давления окрашивают в различные цвета.

Особенности приборов

Подсоединение прибора происходит с помощью гаек, соответствующих по резьбе нарезке штуцера на вентиле. Исключение составляют редукционные устройства для ацетилена, крепящиеся к баллону с помощью хомутов с упорными винтами.

Важно, что редукторы для баллонов с горючими газами имеют левую резьбу, что исключает присоединение их к кислороду. Баллоны с инертными газами или кислородсодержащие имеют правостороннюю резьбу.

Редуктор подбирается в зависимости от расхода газа и параметров входного и выходного давления.

Устройство и ключевой принцип работы

Газовый редуктор – это сочетание нескольких камер, между которыми установлены специальные клапаны. Одну из основных функций выполняет клапан, установленный на выходе редуктора. Производители могут применять разные варианты таких устройств – механические и электрические. Некоторые из них также могут использоваться для предотвращения хлопков.

Принцип работы

Газовая смесь в сжиженном состоянии проходит по трубкам и попадает в полость первой ступени редуктора. Здесь происходит снижение её давления. Количество ступеней зависит от особенностей конкретного редуктора и технологий, применяемых производителем.

Достаточно востребованными среди отечественных автолюбителей считаются редукторы ГБО Ловато и Томасетто. Их очень часто можно увидеть на автомобилях с карбюраторными двигателями.

Преимуществами таких изделий являются доступная стоимость и простота настройки. Не менее важным для любителей экономичной езды считается и наличие в магазинах ремкомплектов. Многие автолюбителей выбрали выбирают также редукторы Атикер и Аляска, имеющие неплохие эксплуатационные характеристики.

Устройство и ключевой принцип работы

После подогрева газовой смеси и её перехода в газообразное состояние она проходит через выпускной клапан и подаётся к впускному коллектору (в зависимости от типа ГБО, способ подключения может быть разным). В коллекторе происходит смешивание газа с воздухом, после чего он подаётся в двигатель. По сути, редуктор газобаллонного оборудования по принципу своей работы напоминает обычный рефрижератор. А это значит, что в процессе работы его температура заметно падает.

Во избежание различных неприятностей рекомендуется соблюдать рекомендации производителей по подключению редуктора к системе охлаждения автомобиля. Очень важным параметром является температура редуктора. Если при его подключении были допущены ошибки и редуктор плохо прогревается, о стабильной работе двигателя придётся только мечтать. Также по причине необходимости прогрева данного узла специалисты не советуют запускать двигатель на газу. Оптимальный вариант – первоначальный прогрев на бензине и последующее переключение на пропан либо метан.

Важно!Иногда механизм замерзает настолько сильно, что поверхность редуктора покрывается инеем. Это признак того, что система работает неправильно и её необходимо настроить или подключить иным способом.

Отметим, что при покупке редуктора очень важно правильно подобрать производительность. Покупка слишком слабой модели приведёт к тому, что узел не сможет нормально прогреваться, работая при этом на максимальной мощности. Обычно это заканчивается визитом на специализированный сервис для ремонта ГБО.

Виды и типы редукторов

По месту установки и назначения различают два типа редукторов:

  • Передний, интегрированный в КПП. Предназначен для передачи момента на передние колеса полноприводных авто и машин с передним приводом;

  • Задний, устанавливаемый в задней оси. Узел приводит в движение задние колеса полноприводных машин и автомобилей с задним приводом.

Виды и типы редукторов

В главной передаче авто используются многоступенчатые приводы, в которых используется несколько последовательно соединенных шестеренок. В классической конструкции заднего редуктора таких ступеней две — ведущая и ведомая шестерни.

Читайте также:  Душевое оборудование

В зависимости от способа сопряжения шестеренок, различают коническую, цилиндрическую и гипоидную редукторную передачу. В рулевых механизмах авто также используются червячные редукторы.

Конический

В устройстве используется пара конических шестерен, установленных под углом 90 градусов. Такие узлы применяются на заднеприводных и полноприводных машинах.

Виды и типы редукторов

Цилиндрический

Устройство состоит из пары прямых цилиндрических шестерен, сцепленных вместе и установленных параллельно друг другу. Такая главная передача используется в КПП переднеприводных автомобилей.

Гипоидный

Две соединенные шестерни, установленные под углом 45 градусов, используются для передачи момента на полноприводных и заднеприводных авто.

Виды и типы редукторов

Планетарный

Устройство выполнено в виде нескольких шестерен, расположенных в одной плоскости и сцепленных между собой.

Червячный

Виды и типы редукторов

Узел, применяющийся только лишь в рулевом управлении, представляет собой червячную и ведомую шестерни, установленные перпендикулярно.

В трансмиссии авто зачастую применяются комбинированные цилиндрическо-конические узлы, ведущий и ведомый валы которых могут пересекаться или располагаться параллельно.

Автомобильные редукторы характеризуются передаточным числом. Это соотношение угловых скоростей ведущего и ведомого вала. На машинах с большой снаряженной массой, устанавливаются редукторы с большим передаточным числом. Это обеспечивает им высокий крутящий момент в сочетании с небольшой максимальной скоростью. Для обеспечения высокой скорости на легких автомобилях устанавливаются механизмы с передаточным числом порядка 5.

Виды и типы редукторов

Редуктор и дифференциал имеют принципиально разное назначение: первый повышает или понижает крутящий момент, второй — распределяет его между осями и колесами.

Назначение и устройство газового редуктора

В процессе передачи газа из емкости для хранения (баллона, газгольдера и т.п.) к потребителю используется редуцирующее приспособление. Рассмотрим основное назначение и устройство газового редуктора, а также особенности его использования для разных целей.

Зачем применяется газовый редуктор

В любом сосуде газ находится под высоким давлением. Это упрощает его транспортировку и эксплуатацию. Однако, к потребителю, будь то плита, котел, сварочное или газопламенное оборудование, он должен поступать под низким давлением. Для такого преобразования существует специальное механическое устройство – газовый редуктор.

На рисунке изображена схема внутреннего устройства

Возьмем, к примеру, пропан-бутановую смесь. Для того, чтобы ее хранить в жидком состоянии, создается давление порядка 16 бар. Вместе с тем, потребителю, в большинстве случаев, достаточно несколько десятков миллибар. Кроме того, выходное давление должно поддерживаться на определенном уровне в процессе опустошения резервуара.

Именно для таких целей необходим редуктор. Любая баллонная установка оснащена подобным устройством, без которого невозможна ее безопасная эксплуатация, вне зависимости от того, используется она в промышленных или бытовых целях.

Больше узнать о работе газобаллонного оборудования можно в статье: эксплуатация баллонных установок в автономной системе газоснабжения.

Устройство газового редуктора и его принцип действия

Подобные механизмы могут отличаться цветом, корпусом, иметь индивидуальные особенности, однако, базовое устройство и принцип действия у них одинаков.

Основными деталями данного оборудования являются:

  1. запорная пружина;
  2. мембрана;
  3. редуцирующий клапан.

С одной стороны, пружина стремится перекрыть клапан, прервав подачу газа, а с другой – мембрана действует на клапан, пытаясь открыть его. Одновременно с этим, мембране противодействует редуцированный газ с рабочим (низким) давлением. Как только рабочее давление падает ниже нормы, сила воздействия мембраны на клапан превышает силу запорной пружины, и он открывается.

Представлен принцип работы в разрезе редуктора

Кроме базовых деталей, устройство газового редуктора может иметь манометр и вентиль, которые выполняют функцию контроля входного/выходного давления и дополнительной регулировки выходной подачи газа.

Вот видео, которое показывает принцип работы газового редуктора:

Назначение и устройство газового редуктора

Защита от избыточного давления

Соблюдение норм безопасности – одна из главных составляющих работы системы газоснабжения.

Превышение показателей давления в несколько раз выше номинального может создать аварийную ситуацию с любыми возможными последствиями.

С целью предотвращения аварии некоторые модели оснащаются дополнительным клапаном безопасности, который сбрасывает излишек газа в случае превышения номинальных показателей в 2,5-3 раза.

При организации газификации на базе групповой баллонной установки желательно каждую единицу оснастить подобным устройством. Более подробно о принципе работы и соблюдении техники безопасности в системе автономного газоснабжения читайте в статье: автономная газификация – газовые баллонные установки.

Так подключен редуктор в баллонной установке

Применение оборудования для разных типов газа

По виду редуцируемого газа редукторы делятся на следующие типы:

  • ацетиленовые;
  • водородные;
  • кислородные;
  • пропан-бутановые;
  • метановые.

На рисунке показаны разные виды редукторов

Вместе с тем, все варианты можно условно разделить на устройства для горючих и негорючих газов. Баллоны с горючей газовой смесью имеют левую резьбу, тогда как емкости для инертных газов и кислорода оснащены правой резьбой.

Это сделано для того, чтобы предотвратить случайное присоединение редуцирующего элемента, предназначенного, например, для метана, к баллону с кислородом.

Кстати, больше информации об автономной газификации Вы найдете в этом разделе.

Для сжиженных углеводородных газов устройство газовых редукторов может иметь одну конструктивную особенность. С целью предотвращения замерзания газа на выходе, корпус приспособления выполняется с развитым оребрением.

На долговечность работы редуктора большое значение оказывает качество газа. Поэтому заправку резервуаров необходимо осуществлять у надежных компаний, таких как «Промтехгаз», где помимо хорошего обслуживания можно получить профессиональную консультацию по работе с любым газовым оборудованием.

Как работает редукционный клапан

Попробуем разобраться, как работают редукционные клапаны.

Рассмотрим подробнее устройство и работу клапанов прямого и непрямого действия.

Редукционный клапан прямого действия

Принципиальная схема редукционного клапана прямого действия показана на рисунке. Рассмотрим основные элементы и принцип работы редукционного клапана.

Давление жидкости на выходе редукционного клапана в линии отводимой от основной называют редуцируемым.

Золотник 1 расположен в корпусе 2, в котором также установлена пружина 3, ее поджатие регулируется винтом 4.

Давление в напорной линии (Рн) подводится к рабочей полости золотника, не оказывая на него силового воздействия, так как площади поясков золотника равны. Осевыми силами, действующими на золотник являются сила пружины и сила, обусловленная давлением на выходе клапана (Рред). Положение золотника будет определяться силой действия пружины и редуцируемым давлением Рред. Настройка давления на выходе редукционного клапана осуществляется винтом, поджимающим пружину.

Читайте также:  Буры для перфоратора по бетону: параметры и правила выбора

При увеличении редуцируемого давления (Рред), золотник, под действием этого давления будет смещаться (вверх по схеме), уменьшая площадь проходного сечения S, увеличивая гидравлическое сопротивление. В результате возросших потерь редуцируемое давление снизиться до величины первоначальной настройки.

При уменьшении редуцируемого давления (Рред) золотник под действие усилия пружины переместится вниз, увеличивая проходное сечение. В результате снижения потерь, давление в отводимой линии достигнет величины настройки.

В редукционном клапане прямого действия на золотник с одной стороны воздействует пружина, а с другой — редуцируемое давление. Усилие пружины зависит от степени ее сжатия, то есть от положения золотника, которое, в свою очередь, зависит от расхода на выходе клапана. В связи с этим при увеличении расходе через редукционный клапан прямого действия будет уменьшаться редуцируемое давление.

Эта особенность работы клапанов прямого действия может оказывать существенное влияние на работу клапана при больших величинах расхода. Поэтому для работы при больших расходах используют редукционные клапаны непрямого действия.

Редукционный клапан непрямого действия

Использование редукционных клапанов непрямого действия позволяет уменьшить влияние расхода на давление.

Схема клапана редукционного непрямого действия показана на рисунке.

Жидкость подводится в клапан через отверстие 9, пройдя через зазор между золотником 5 и седлом в корпусе, жидкость поступает в отовдимую линию 10. Давление жидкости в отводимой линии воздействует на нижний торец золотника. Жидкость из отводимой линии, к тому же, через постоянный дроссель 4 подводится к верхнему торцу золотника и к шарику 1, поджатому пружиной 2, усилие поджатия регулируется винтом 6. Линия 7 соединяется со сливом.

Положение золотника 5 определяется соотношением сил давления в отводимой линии (редуцируемого) и давления в камере 8.

Величина давления в камере 8 зависит от настройки пружины 2, то есть величину давления настройки клапан можно регулировать винтом 6.

В случае увеличения давления в линии отводимой от основной выше давления настройки, шарик отодвинется от седла, пропуская часть жидкости на слив. В результате появления расхода через дроссель 4, давление на верхний торец золотника снизится (из-за потерь на дросселе), золотник под действием редуцируемого давления переместится вверх, уменьшая проходное сечение, что вызовет снижение редуцируемого давления до величины настройки.

Выбор редуктора для сварки

Редуктор, в глобальном смысле слова, это устройство, изменяющее какой-либо физический показатель, обычно в сторону его уменьшения или понижения (редуцирование).

Редуктор для сварки представляет собой устройство, которое предназначено для выпуска газа из сопла под пониженным давлением, так как в баллоне он сильно сжат. Конкретные показатели давления зависят от вида газа или газовой смеси.

Цветовая маркировка

По сути своей редуктор — это регулятор давления смеси для сварки. Он в обязательном порядке входит в состав оборудования для сварочного полуавтомата, использующего принцип сварки в защищенной газовой среде. Минимум два редуктора (каждый к своему баллону) используют в установке газовой сварки и резки.

Безусловно, лучшим решением будет выбирать для баллона с определенным газом только специально предназначенный для него редуктор. Существует строгая система цветовой маркировки:

  • голубой цвет с черной надписью — кислород;
  • белый с красным текстом — ацетилен;
  • черный с синей надписью — технический аргон;
  • черный с белой надписью — сырой аргон;
  • черный с желтой надписью — углекислота (СО2).

В зависимости от того, применяется ли вами газовая сварка, аргонодуговая либо сварка в углекислоте, выбирайте соответствующий редуктор.

На рынке или в магазине это легко сделать по цвету — цвет редуктора ля сварки соответствует цвету баллона, для которого он предназначен. Голубой — для кислорода, черный — для аргона (он же подойдет для углекислого газа), и так далее.

Возможна ли взаимозаменяемость

Некоторые виды сварочных редукторов взаимозаменяемы, но далеко не все. Так, вместо специализированного редуктора СО2 для сварки допустимо использовать кислородный, но обратную замену производить категорически нельзя.

Кислород — химически активное вещество, сильнейший окислитель, поэтому для работы с ними используются специальные металлы и сплавы. К тому же кислород закачивается в газовые баллоны под давлением, превышающим этот же параметр для углекислоты более чем в 2 раза.

Сварочный редуктор для углекислого газа, накрученный на кислородный баллон, может продержаться, в зависимости от его качества, от нескольких часов до пары недель. Но в нем неминуемо произойдет полное разрушение уплотняющих мембран — основного элемента конструкции, вследствие чего прибор начнет травить.

Во избежание ошибочных действий сварщика на редукторах для горючих и негорючих газов делается разная резьба. Для горючих — левая, для негорючих, соответственно, правая.

Аналогичная резьба и в баллонах ля резки и сварки. При этом кислородный редуктор имеет правую резьбу. Кислород не горит сам по себе, но поддерживает горение. В некоторых условиях он взрывоопасен.

Кислородный редуктор, используемый во время сварки с углекислотным баллоном, ждет другая угроза. Углекислота вызывает промерзание контактирующих с ней деталей до -60 °C. Поскольку регулятор давления, предназначенный для кислорода, и не должен выдерживать такого режима работы, он также начнет разрушаться.

Что выбрать

Считается, что для бытовых условий сварки — кратковременных, эпизодических операций — подойдет любое устройство, которое совпадет по резьбе с баллоном.

Операцию вроде сварки мангала для дачи может выдержать даже углекислотный редуктор, накрученный на кислородный баллон (если используется газовая сварка) или на баллон для сварочной смеси из 80% аргона и 20% углекислоты. Другое дело, что впоследствии это механизм придется выбросить.

Читайте также:  Гидравлический дровокол: принцип работы и устройство колуна

Типичным примером такого редуктора, предназначенного для работы с СО2, является очень известный и популярный среди сварщиков старой закалки УР 6-6.

Он компактный, недорогой, а благодаря наличию двух манометров позволяет довольно удобно определять расход «на глаз». Для бытовой сварки высокая точность не нужна. Один манометр при этом показывает остаточное давление в баллоне, а второй ориентирован на демонстрацию расхода газа — литр в минуту.

Кислородный и аргоновый регуляторы ля сварки теоретически взаимозаменяемы. При этом кислородный будет работать хуже с падением давления в баллоне до критической точки около 1 атмосферы.

В качестве примера аргонового редуктора для сварки можно назвать АР-40-2 отечественного производства. Существует и действительно универсальный регулятор давления — АР-40/У-30 (аргоновый редуктор/углекислотный). Он выдержит и перепады температур, и высокое давление.

Если нет ограничений по финансам, а объем сварочных работ предполагается высоким, то стоит предпочесть устройство не с дополнительным манометром, а с ротаметром.

Ротаметр значительно точнее показывает расход газовой смеси, поскольку работает по иным принципам — он делает измерения в режиме реального времени. Такими приборами пользуются профессионалы.

Зубчатая передача

Не так давно инженерами был создан новый вид зубчатой передачи, которая по своим параметрам, а также конструкции схожа с планетарной передачей, однако при этом обладает принципиально новой передачей вращения. Эти новые изобретения — волновые зубчатые редукторы. Для того чтобы передавать вращательное движение в этих устройствах, была достигнута волновая бегущая деформация, которой поддается одно из зубчатых колес редуктора. Данное изобретение отлично зарекомендовало себя в некоторого вида следящих системах, а также в системах автоматического управления с высоким требованием к точности. Такое специфическое предназначение эти редукторы получили из-за своих характеристик: небольшой физический вес, а также малые размеры всего устройства в целом, которое при этом обладает большим показателем передаточного отношения, характеризуется более высоким коэффициентом полезного действия, то есть КПД, небольшими люфтами, а также малым износом деталей редуктора. Именно эти параметры и стали решающими в определении цели работы для волновых зубчатых редукторов.

Дополнительно

Чтобы завершить формирование комплекса сварочного оборудования, потребуется также комплектующие для проведения аргонодуговой сварки:

  • газовый баллон для хранения запаса аргона;
  • аргонный редуктор с фильтрами газовым клапаном;
  • средства индивидуальной защиты: маску-хамелеон и спилковые краги;
  • горелка под аргон;
  • компоненты редуктора;
  • Потребуются также привычные аксессуары сварщика – угловая шлифмашина для зачистки и растворитель для обезжиривания.

Источники питания

Специализированные источники питания используются на средних и крупных предприятиях, при серийном и массовом производстве.

К таким устройствам относят:

  • осциллятор;
  • приборы для контроля рабочего цикла;
  • источник тока;
  • блоки поджига и стабилизации дуги.

В частных мастерских и небольших бизнесах стараются применять универсальные многорежимные устройства. В них все эти блоки интегрированы в качестве основных или дополнительных функций.

Шланги

Приобретаемый шланг должен по назначению и разъемам соответствовать сварочному аппарату и горелке.

Если планируется выполнение строго определенных видов работ, то можно сэкономить и купить шланг, постоянно присоединенный к горелке.

Для сохранения универсальности набора оборудования лучше потратиться на универсальный шланг со сменными горелками, каждая из которых наилучшим образом выполняет свою операцию.

Электроды

Электроды для сварки в среде аргона различаются по своему составу и назначению. Интернациональная система обозначений расходников выделяет следующие популярные виды:

  1. WP зеленый. Это стержни сделаны из вольфрама практически без примесей, чистота 99, 5%. Они оптимизированы для работы переменным синусоидальным напряжением с осциллятором. Рекомендованы для сварки алюминия, магния.
  2. WZ-8 белый. В них добавлен оксид циркония. Обеспечивает высокостабильную электродугу, рекомендован для алюминиевых, бронзовых и никелевых сплавов.
  3. WT-20 красный. С добавлением небольших количеств тория. Демонстрируют большую стабильность электродуги, чем чисто вольфрамовые. Ввиду радиоактивности тория необходимо исключить риск вдыхания сварщиком паров или аэрозолей. Следует обеспечить мощную вытяжную вентиляцию или автономное дыхание в маске. Ториевые электроды оптимизированы для работы постоянным током и используются для сварки нержавейки, титана и других цветных и редких металлов.
  4. WY -20 темно-синий. С добавлением около 2% иттрия. Оптимизирован для сварки особо нагруженных швов постоянным током.

Подбор чисел зубьев планетарных передач

Число зубьев колёс подбирают на первом этапе расчёта планетарной схемы по заранее установленному передаточному отношению. Особенность проектирования планетарного ряда заключается в соблюдении требований правильной сборки, соосности и соседства механизма:

  • зубья сателлитов должны совпадать с впадинами солнца и эпицикла;
  • планеты не должны задевать друг друга зубьями. На практике более 6 сателлитов не используют из-за трудностей равномерного распределения нагрузки;
  • оси водила, солнечного и коронного колёс должны совпадать.

Основное соотношение подбора зубьев передачи через передаточное число выглядит так:

Подбор чисел зубьев планетарных передач

i = 1+Zкорона/Zсолнце,

где i — передаточное число;

Zn — количество зубьев.

Условие соосности соблюдается при равных межосевых расстояниях солнечного колеса, короны и водила. Для простой планетарной зубчатой передачи проверяют межосевые расстояния между центральными колёсами и сателлитами. Равенство должно удовлетворять формуле:

Читать

Что лучше типтроник или автомата: выбор и в чем отличие

Zкорона= Zсолнце+2×Zсателлит.

Подбор чисел зубьев планетарных передач

Чтобы между планетами оставался зазор, сумма радиусов соседних шестерней не должна превышать осевое расстояние между ними. Условие соседства с солнечным колесом проверяют по формуле:

sin (π/c)> (Zсателлит+2)/(Zсолнце+Zсателлит),

где с — количество сателлитов.

Планетные колёса размещаются равномерно, если соотношение зубьев короны и солнца к количеству сателлитов окажется целым:

Zсолнце/с = Z;

Zкорона/с = Z,

Подбор чисел зубьев планетарных передач

где Z — целое число.