История первого редуктора

Первые редукторы стали применяться в водяных и ветряных мельницах. При этом имя конкретного изобретателя редуктора неизвестно, но часто, авторство такой зубчатой передачи предписывают Архимеду. Очевидно, что в разных частях света по мере распространения водяных и ветряных двигателей одновременно додумались до передачи вращения с помощью редуктора. Первый редуктор представлял собой два деревянных диска, по краям, которых были вбиты деревянные колышки, выполняющие функции зубьев шестерен. Такая конструкция дошла до наших дней. Деревянное зубчатое колесо имеет сборный обод и «пальцы». Именно такой вариант есть в Архимедовом винте.

Понятно, что предпосылкой к созданию редуктора послужило наблюдение передачи вращения от катков, которые часто использовались для перемещения различных грузов. Такие свойства замечались при изготовлении колес для колесниц. Вероятно, было много попыток построить фрикционную передачу, и зубчатая появилась, как способ устранения главного недостатка более простой фрикционной передачи — малого передаваемого момента. В те времена не было хороших фрикционных материалов.

Первые редукторы использовались для передачи вращения. Они не увеличивали и не уменьшали крутящий момент на значительную величину. Это свойство зубчатой передачи станет использоваться намного позже. Выяснится закономерность, что увеличение (либо уменьшение) крутящего момента кратно числу зубьев. Например, в зубчатой передаче с шестернями 50 и 25 зубьев, передаточное число будет 1:2.

Использование редукторов в Средние века

От эпохи древнего Египта и Древней Греции зубчатая передача прошла без изменений к средним векам. Это были всё те же примитивные массивные деревянные диски с вбитыми в ободья «пальцами» — зубьями. Значительно усовершенствованная форма зубьев изображена на очень многих чертежах Леонардо да Винчи. Именно в его чертежах мы увидим первую червячную передачу. Появилась также усовершенствованная цевочная и глобоидная передача. Есть даже гибкие шестерни. Первые законы классической механики сформированы Леонардо да Винчи, в этих трудах есть раздел «теория передаточных механизмов», оставленная в основном в виде чертежей и рисунков.

Дальнейшая эволюция редуктора

Значительный рост КПД и продление срока службы редуктор получит только после введения в широкий оборот литья металлов. Бронзовые и латунные шестерни уже имели отличные технические характеристики, очень близкие к современным редукторам. Башенные часы 1300-1500 годов оснащены металлическими и деревянными шестернями. Первые карманные часы (1510 год) уже имели исключительно металлические шестерни, изготовленные с очень высокой точностью. Многие экземпляры редукторов из того времени представлены в музеях Европы.

Промышленные редукторы

К моменту появления парового двигателя в 1777 году, зубчатые и ременные передачи уже были практически идентичны современным. Математическую схему, теорию зубчатого зацепления с тонкой проработкой кинематики движения сделали Л. Эйлер и М. Камус. Примечательно, что Л. Эйлер был профессором Петербургской академии. Следующее усовершенствование редуктора (не материалов шестерен, а именно формы зубьев) произойдет только в 1950-х годах. Это будет зубчатая передача с зацеплением Новикова. Зубья в ней имеют сферическую форму в продольном профиле. Такая форма повысила нагрузочную способность на 50%. Сейчас выпускаются шестерни с двумя формами зубьев: классической и Новикова.

Третий важный момент в истории редуктора — волновая передача с гибкими шестернями. Сейчас продолжается усовершенствование редуктора в плане новых материалов (легированные стали и пластмассы), кинематических схем. Компьютерами промоделировано значительное количество форм зубьев. Усовершенствование техники продолжается.