Редукторные валы испытывают два вида деформации — изгиб и кручение. Деформация кручения возникает на валах под действием крутящих моментов, приложенных со стороны двигателя и рабочей машины. Деформация изгиба валов вызывается силами в червячном зацеплении закрытой передачи и консольными силами со стороны открытых передач и муфт.
В проектируемом приводе конструируется конический редуктор с круговым зубом – β=35 о
На рисунке дана схема сил в зацеплении конической передачи при различных направлениях наклона зубьев и вращения двигателя. За точку приложения сил принимают точку зацепления в средней плоскости колеса.
1. Определяем силы в зацеплении закрытой конической передачи с круговыми зубьями:
на шестерне
на колесе
на шестерне
где δ1 – угол делительного конуса шестерни, равный 14,24136 0
на колесе
на шестерне
на колесе
Видео:Прочность и жесткость валов. (Зубчатый редуктор). Часть 3: Расчетные схемы валов.Скачать
Конструкция редукторов
Видео:3. Узлы зубчатых редукторов, опоры валов, расчетные схемы валов, корпуса, конструкции редукторовСкачать
КЛАССИФИКАЦИЯ, ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
Редукторы служат для уменьшения числа оборотов и увеличения крутящих моментов и состоят из ряда последовательно соединенных зубчатых и червячных передач, собранных в отдельном жестком корпусе. Размещение передач в корпусе дает возможность расположить опоры валов со строго выдержанной соосностью и точными межосевыми расстояниями, защитить передачи от попадания грязи и создать условия для эффективной смазки.
Для увеличения числа оборотов применяются мультипликаторы. В настоящей работе рассматриваются конструкции и расчет только редукторов, однако конструкция и расчет основных узлов мультипликатора аналогичны расчету редуктора.
Редукторы могут служить для передачи вращения между параллельными, пересекающимися и перекрещивающимися валами. Для передачи вращения между параллельными валами служат редукторы с цилиндрическими зубчатыми передачами — так называемые цилиндрические редукторы. В тех случаях, когда необходимо передать вращение между пересекающимися валами, используются конические зубчатые передачи (конические редукторы). Для передачи вращения между перекрещивающимися валами в редукторах применяются червячные передачи (с цилиндрическим и глобоидным червяком, спироидные, тороидные), зубчато-винтовые цилиндрические передачи и винтовые конические зубчатые колеса (гипоидные).
Редукторы, состоящие только из одной передачи (одноступенчатые), применяются редко. Большее распространение получили двух-, трех- и многоступенчатые редукторы, причем они могут состоять из однотипных передач и быть комбинированными, т. е. состоять из передач разного типа (цилиндро-конические, червячно-цилиндрические редукторы и др.).
Общее передаточное отношение редуктора зависит от числа ступеней и типа передач и может доходить до 100 тыс.По количеству возможных скоростей вращения выходного вала редукторы можно разделить на односкоростные с постоянным передаточным отношением, двухскоростные и многоскоростные с изменяющимся передаточным отношением.
Конструктивно редукторы выполняются как самостоятельный узел, который устанавливается на общей раме с двигателем и другими узлами машины, или в виде встроенной конструкции, в которой редуктор объединяется с другими узлами в одном корпусе или имеет фланцевое соединение.
Редукторы выпускаются общего назначения с определенными параметрами, ограниченными гостами и нормалями, для использования на различных машинах и специального назначения, к которым предъявляются специфические требования эксплуатации и режима работы машины.
Основное количество цилиндрических и конических редукторов выпускается с эвольвентным профилем зубьев зубчатых колес.
Рис. 1. Типы зубчатых цилиндрических передач.
Профили таких колес при работе перекатываются друг по другу со скольжением (за исключением полюса зацепления, где происходит чистое качение). Скорости скольжения сопряженных профилей малы, радиусы кривизны в точках контакта велики, что обеспечивает высокий коэффициент полезного действия, прочность и долговечность зубчатых колес. Кроме того, при эвольвентном зацеплении сопряженные профили зубьев шестерни и колеса, обеспечивающие постоянное передаточное отношение, получаются одинаковыми, несложными и могут быть легко изготовлены простым инструментом, независимо от числа зубьев колес.
В зависимости от типа применяемых зубчатых колес цилиндрические редукторы могут быть с прямозубыми (Рис. 1 ,а), косозубыми (Рис. 1,б) и шевронными (Рис. 1,в) колесами. В ряде редукторов применяются прямозубые и косозубые передачи с внутренним зацеплением (Рис. 1,г). В конических и цилиндро-конических редукторах применяются конические зубчатые передачи с прямым (Рис. 2,а), косым (Рис. 2,б) и криволинейным (Рис. 2,в) зубом, а также конические гипоидные (Рис. 2,г) передачи.
Зубчатые редукторы могут применяться для передачи больших мощностей (до 100 тыс. л. с.).
Таким образом, зубчатые редукторы получили преобладающее распространение в различных отраслях машиностроения благодаря своим преимуществам перед другими видами передач — высоким к. п. д., большой долговечностью, компактностью, постоянством передаточного отношения, простотой в эксплуатации и надежностью в работе.
К некоторым недостаткам зубчатых редукторов можно отнести большие габариты при значительных передаточных отношениях и шум при работе с большими скоростями.
Червячные редукторы служат для передачи вращения между перекрещивающимися валами при большом передаточном отношении.
Читайте также: Паджеро спорт передний редуктор люфт
В червячных редукторах могут применяться передачи с цилиндрическими (Рис. 3,а) и глобоидными (Рис. 3,б) червяками, спироидные (Рис. 3,в), тороидно-дисковые (Рис. 3,г) и тороидные (Рис. 3,д) передачи внутреннего зацепления.
Все эти червячные передачи теоретически могут иметь любой угол между осями, но распространение получили исключительно передачи с взаимно-перпендикулярными осями.
Червячные передачи относятся к типу зубчато-винтовых с линейным контактом зубьев (в отличие от винтовых зубчатых передач).
Основными преимуществами червячных редукторов перед зубчатыми является высокое передаточное отношение при меньших габаритах редуктора, большая плавность и бесшумность в работе. Плавность работы червячной передачи объясняется хорошей прирабатываемостью червячной пары.
Одной из особенностей червячной передачи является самоторможение при изменении направления передачи мощности через редуктор, что очень важно при работе ряда машин, особенно грузоподъемных. Поэтому в редукторах некоторых машин используют самотормозящие червячные передачи, хотя принципиально можно было бы обойтись и без них.
Основной недостаток червячных передач — низкий коэффициент полезного действия вследствие больших потерь на трение скольжения в зацеплении, которые могут доходить до 70%. При этом выделяется большое количество тепла и происходит быстрый нагрев редукторов.
Коэффициент трения сильно зависит от скорости скольжения, что связано с условиями образования масляных клиньев в зацеплении. С увеличением скорости скольжения резко падает коэффициент трения и, следовательно, возрастает коэффициент полезного действия передачи. Поэтому, с этой точки зрения, целесообразно применение червячных передач на быстроходных валах. Некоторые значения коэффициента трения между стальным червяком и колесом из оловянистой бронзы для различных значений скорости скольжения приведены в табл. 1.
Особенно чувствуются большие потери при увеличении передаваемой мощности. Поэтому червячные редукторы применяются чаще всего для передачи мощностей от долей киловатт до 50 кВт.
Видео:9.1 Расчет валов приводаСкачать
Цилиндрические редукторы
Цилиндрические редукторы являются наиболее простыми и наиболее распространенными в машиностроении и применяются для передачи вращения между параллельными или соосными валами. Валы зубчатых колес редукторов могут быть горизонтальными и все лежать в горизонтальной и в вертикальной плоскостях. В последнем случае редуктор представляет собой вертикальную конструкцию с валами, расположенными один над другим. Возможна также конструкция редуктора с вертикальными валами.
Рис. 4. Схемы одноступенчатого (а) и двухступенчатого (б) редукторов с одним и тем же передаточным отношением
Общее передаточное отношение цилиндрических редукторов зависит от числа ступеней передач.
Передаточное отношение одной пары зубчатых колес может доходить до 25, однако в одноступенчатых редукторах передаточное отношение не выбирается более 10. При большем передаточном отношении, исходя из условий минимального веса и габаритов редуктора, а также допустимых деформаций быстроходных валов, выбирают двухступенчатые редукторы. Это объясняется тем, что при большом передаточном отношении зубчатой пары габариты редуктора в основном определяются величиной последнего зубчатого колеса. Поэтому, если габариты редуктора имеют решающее значение, рационально применить большее число ступеней, тем самым
уменьшив последнее зубчатое колесо и, следовательно, габариты редуктора (Рис. 4).
Двухступенчатые редукторы могут иметь общее передаточное отношение 10—60.
При передаточном отношении 60—400 применяются трехступенчатые, а при передаточном отношении 400—1800—четырехступепча-тые редукторы.
Цилиндрические передачи в редукторах могут применяться в довольно широком диапазоне окружных скоростей, величины которых зависят от точности изготовления зубчатых колес. Допуски па цилиндрические передачи регламентирует ГОСТ 1643-56. Стандарт распространяется на цилиндрические зубчатые колеса с внешними и внутренними прямыми, косыми и шевронными зубьями с диаметром по делительной окружности до 5000 мм и модулями от 1 до 50 мм.
Установлено 12 степеней точности в порядке убывания точности, причем на 1-, 2- и 12-ю степени допуск не предусматривается. Это объясняется тем, что первые две степени точности предполагается использовать в будущем, при дальнейшем развитии техники, а 12-я степень необходима при распространении стандартов на зубчатые колеса, не подвергающиеся механической обработке.
Наибольшее распространение получили 6-, 7-, 8- и 9-я степени точности передач. Значения окружных скоростей, рекомендуемые для зубчатых колес различной степени точности, и область их применения приведены в табл. 2.
Хотя максимальные окружные скорости прямозубых колес могут доходить до 15 м/сек, наиболее часто применяются скорости до 5 м/сек. Одним из достоинств прямозубой передачи является отсутствие осевых усилий.
Косозубые и шевронные зубчатые колеса в зависимости от качества изготовления могут применяться при окружных скоростях до 30 м/сек. Следует указать, что в последнее время особенно широкое распространение в редукторах получили косозубые передачи даже при малых окружных скоростях. Это объясняется их некоторыми преимуществами перед прямозубыми.
В косозубых передачах одновременно в зацеплении находится несколько зубьев, передача вращения происходит более плавно, уменьшаются динамические нагрузки, возникающие вследствие неточности изготовления колес.
Кроме того, в ряде случаев редукторы с косозубыми зубчатыми колесами имеют наименьший весовой показатель (отношение веса редуктора к крутящему моменту на тихоходном валу). В то же время изготовление косозубых колес не требует специального оборудования и оснастки.
Одним из недостатков косозубых передач является наличие осевого усилия, что вызывает необходимость усиления подшипниковых узлов и вала. Поэтому при больших осевых усилиях при передаче больших мощностей рационально применение более сложных шевронных передач, в которых осевые усилия скомпенсированы. Аналогично шевронным будут работать две параллельные косозубые передачи с разным направлением угла спирали зуба. Такие передачи, кроме перечисленных преимуществ, характерных для косозубых передач, создают равномерную нагрузку на опоры валов ввиду симметричного расположения колес на валу, что важно при больших сильно разнящихся величинах реакций в опорах.
Иногда в цилиндрических редукторах могут применяться зубчатые передачи с внутренним зацеплением. По сравнению с передачами наружного зацепления они имеют во много раз меньшее относительное скольжение рабочих поверхностей зубьев, поскольку относительная скорость слагается из разности абсолютных скоростей, меньшее удельное давление между рабочими поверхностями зубьев, так как контакт чаще всего происходит между вогнутой и выпуклой поверхностями зубьев и меньшие размеры при сравнительно большом передаточном отношении и малом межцентровом расстоянии. Однако зубчатые передачи с внутренним зацеплением не получили большого распространения, поскольку они более сложны в изготовлении и при их применении не обеспечивается достаточная жесткость валов вследствие консольного крепления колеса и шестерни. (Это указание не относится к редукторам некоторых специальных машин, например горных, где особое значение имеет сокращение габаритов).
Читайте также: Течет масло из редуктора лодочного мотора tohatsu
Кинематические схемы некоторых наиболее распространенных цилиндрических редукторов общего назначения приведены на Рис. 5. На всех схемах ведущий и ведомый валы соответственно обозначены Б и Т (быстроходный, тихоходный).
На Рис. 5,а показана схема самого простого одноступенчатого редуктора. Редуктор может иметь четыре различных исполнения,
Рис. 5. Кинематические схемы цилиндрических редукторов общего назначения
отличающихся взаимным расположением выведенных концов ведомого и ведущего валов. Более сложные многоступенчатые редукторы (кроме соосных) также могут иметь различные сборки.
Наиболее простая конструкция двухступенчатого редуктора (Рис. 5,б) имеет несимметричное расположение зубчатых колес относительно опор, что вызывает увеличение неравномерности распределения нагрузки по ширине колеса, вследствие чего увеличивается расчетный крутящий момент передачи. Для уменьшения неравномерности распределения нагрузки валы зубчатых колес должны обладать достаточной жесткостью, причем это особенно необходимо при высоких твердостях рабочих поверхностей зубьев или при резко меняющейся по величине нагрузке, так как в этих случаях отсутствуют условия выравнивания нагрузки в результате приработки.
Редуктор, приведенный на Рис. 5,б, может, быть выполнен с прямозубными и косозубыми колесами. В случае применения последних углы наклона зубьев на колесах промежуточного вала принимаются одинакового направления, как показано на фигуре, так как при этом осевые усилия на колесах направлены в противоположные стороны, вследствие чего уменьшается суммарное осевое усилие, воспринимаемое подшипником.
На Рис. 5,в изображена схема трехступенчатого редуктора. Первый вал быстроходной передачи здесь изготовлен с двумя шестернями, из которых работает только одна. Однако при износе зубьев шестерни (шестерня, вращаясь быстрее колеса, изнашивается быстрее) можно вал повернуть и ввести в зацепление с колесом вторую резервную шестерню. Этим достигается повышение долговечности редуктора.
Такую же резервную шестерню на валу можно установить (или изготовить заодно с валом) и в редукторе, схема которого приведена на Рис. 5,б.
На Рис. 5,г представлена схема соосного редуктора, которая во многих случаях предпочтительней других схем, так как дает большие преимущества при компоновке машин. Однако, если редукторы, приведенные на Рис. 5,а, б, в, легко выполнить двухсторонними, выведя концы входных и выходных валов на обе стороны, то соосные редукторы этого не допускают. Поэтому редукторы первых трех типов более универсальны с точки зрения расположения на машине, чем соосные. Кроме того, недостатком соосного редуктора являются большая ширина и несимметричное расположение колес относительно опор.
Схема, представленная на Рис. 5,д, выгодно отличается от схемы, приведенной на Рис. 5,б, так как здесь осуществлено симметричное расположение опор наиболее нагруженной тихоходной передачи относительно колес. Для обеспечения равномерного распределения передаваемой мощности между обеими параллельными парами быстроходной передачи обе половины раздвоенной шестерни выполняются косозубыми с противоположными углами наклона зубьев, а подшипники конструируются таким образом, чтобы вал шестерни имел возможность осевого перемещения. При этом осевые усилия на обеих половинах шестерни направлены в противоположные стороны, как показано па Рис. 5,б, и шестерня сама находит положение, при котором осевые силы на обеих половинах уравновешиваются. Так как окружные усилия в косозубой передаче пропорциональны осевым, то передаваемая мощность распределяется при этом равномерно между параллельными парами быстроходных передач.
Читайте также: Как лучше подключить редуктор гбо
Это же равенство передаваемой мощности на параллельных парах колес имеет место и в редукторе, схема которого приведена на Рис. 5,е, где раздвоена тихоходная передача. При этом колеса быстроходной передачи должны быть приняты прямозубыми, чтобы промежуточный вал имел возможность свободно перемещаться в осевом направлении и находить себе положение, при котором нагрузки, передаваемые параллельными парами колес тихоходной передачи, будут равны.
Однако так как динамические усилия возрастают с увеличением окружной скорости, а в косозубых передачах динамические усилия значительно меньше, чем в прямозубых, то быстроходную передачу выгодней конструировать косозубой. По этим причинам схема, приведенная на Рис 5,е, менее рациональна, чем та, что приведена на Рис. 5д по она может быть улучшена, если первую быстроходную передачу принять шевронной и дать возможность осевого перемещения также и валу шестерни быстроходной ступени.
Соосный редуктор также может быть выполнен с раздвоенной передачей (Рис. 5,ж), вследствие чего размеры колес и редуктора могут быть значительно сокращены. Однако надо отметить, что данную схему редуктора нельзя рекомендовать, поскольку практически из-за ошибок в шаге зубьев колес невозможно обеспечить равномерную загрузку раздвоенных передач.
Этого недостатка лишена схема, приведенная на Рис. 5,з, у которой на быстроходном валу посажены две косозубые шестерни с противоположными углами наклона зубьев, а вал имеет возможность осевого перемещения. Поэтому при работе редуктора вал сам найдет положение, при котором нагрузка на шестерни уравновесится.
На Рис. 5,и приведена схема трехступенчатого редуктора с раздвоенной быстроходной и тихоходной передачами. Для равномерного распределения нагрузки между параллельными передачами необходимо, чтобы один из валов быстроходной и тихоходной передачи имел свободу осевого перемещения.
Чрезвычайно большое распространение цилиндрических редукторов общего назначения определило установление стандартов на основные параметры редукторов (ГОСТ 2185-55).
Стандарты распространяются на одно-, двух- и трехступенчатые редукторы, выполненные в виде самостоятельных узлов с цилиндрическими прямозубыми, косозубыми или шевронными зубчатыми колесами внешнего зацепления. На редукторы специального назначения гост не распространяется.
При проектировании их приходится не только определять прочные размеры передач, но и находить рациональные параметры редуктора (число зубьев, межосевые расстояния, передаточные числа, материалы, ширину колес и т. д.).
ГОСТ 2185-55 устанавливает величину межцентрового расстояния передач разных типов стандартных редукторов (табл. 3).
Значения коэффициента ширины зуба могут выбираться из следующего ряда (ГОСТ 2185-55): 0,20; 0,25, 0,30; 0,40; 0,50; 0,60; 0,80; 1,0; 1,2.
Видео:Принцип работы редуктора. Виды редукторов. Курсовая.Скачать
ЧЕРВЯЧНЫЕ РЕДУКТОРЫ С ЦИЛИНДРИЧЕСКИМИ И ГЛОБОИДНЫМИ ЧЕРВЯКАМИ
Из червячных редукторов наиболее распространены в настоящее время редукторы с цилиндрическими и глобоидными червяками. Передаточное отношение одной червячной передачи от 8 до 100, а иногда может доходить до 1000, что позволяет получить компактную конструкцию редуктора. В червячных редукторах в течение продолжительного времени применялись исключительно червячные передачи с цилиндрическим
Рис. 8. Типы цилиндрических червяков
червяком ввиду их простоты в изготовлении и регулировке. Цилиндрический червяк червячной передачи представляет собой винт с резьбой различного профиля, наружная поверхность витков которого имеет форму цилиндра. По форме профиля витка червяки бывают архимедовы, конволютные и эвольвентные. Архимедовы червяки (Рис. 8,а) имеют в осевом сечении витка трапецеидальный профиль, а в торцовом сечении очерчены архимедовой спиралью. Изготавливаться эти червяки могут па обычных токарно-винторезных станках, что определило их широкое распространение. Применяются архимедовы червяки в основном без шлифовки, так как требуют специально профилированного шлифовального круга. В связи с возросшими требованиями к червячным передачам этот тип червяка в настоящее время находит применение в основном при мелкосерийном производстве.
Конволютный червяк (Рис. 8,б) имеет прямолинейные очертания витка в нормальном сечении. Технология изготовления этих червяков проще, чем архимедовых. При шлифовке конволютного червяка на обычном резьбошлифовальном станке получается нелинейчатый профиль витка, близкий к поверхности конволютного червяка.
Эвольвентные червяки (Рис. 8,б) имеют прямолинейный профиль при сечении витка плоскостью, касательной к основному цилиндру червяка, а при сечении плоскостью, перпендикулярной к оси, дают эвольвенту. Эвольвентные червяки допускают шлифовку винтов червяка торцом шлифовального круга. Поэтому такой вид червячной передачи особенно выгодно применять при крупносерийном производстве .
Число заходов червяка в силовых передачах обычно выбирают в пределах от 1 до 4, а количество зубьев червячного колеса — от 26 до 80. При выборе числа зубьев колеса и количества заходов червяка нестандартных передач можно руководствоваться табл. 9.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
🎦 Видео
Редуктор. Устройство. Конструкция. Виды и типы редукторовСкачать
Кинематический и силовой расчёт привода (общая методика расчёта). Ч.1Скачать
Прочность и жесткость валов. Часть 6: Эпюры моментов выходного вала (цилиндрическая передача).Скачать
6.2 Кинематический расчет приводаСкачать
Прочность и жесткость валов. Часть 5: Расчет на жесткость входного вала (коническая передача).Скачать
Прочность и жесткость валов. Часть 7. Расчет на жесткость выходного вала (цилиндрическая передача).Скачать
Ременная передача. Урок №3Скачать
Расчетная схема ведомого валаСкачать
Воспринимаемые нагрузки подшипниками качения. Выбираем подшипник правильноСкачать
Передаточное число шестерен. Паразитные шестерниСкачать
Всё о ПОНИЖАЮЩЕМ РЕДУКТОРЕ С АВТОМАТИЧЕСКИМ СЦЕПЛЕНИЕМ для самодельной техники и мотоблокаСкачать
Прочность и жесткость валов. Часть 9. Расчет на жесткость промежуточного вала (КЦ-редуктор)Скачать
Устройство редуктора моста автомобиляСкачать
часть 6. Регулировка подшипников ведущего вала редуктора промежуточного моста. Виктор ИлюшкинСкачать
Вал двухступенчатого редуктора ➤ Курсовой проект одного из студентовСкачать
Заказать КУРСОВУЮ РАБОТУ по ДМ детали машинСкачать
