В машиностроении широкое распространение получили цилиндрические зубчатые передачи, которые могут выполняться с прямыми, косыми и шевронными зубьями. При этом наиболее простыми и дешевыми в изготовлении являются прямозубые цилиндрические колеса. Тем не менее, косозубые и шевронные передачи обладают рядом существенных достоинств, благодаря которым их используют в машинах и механизмах, несмотря на относительно высокую стоимость изготовления.
Косозубые цилиндрические передачи
Очевидно, что способность зубчатого колеса передавать нагрузку во многом зависит от длины зуба – чем он длиннее, тем больше его нагрузочная способность. Увеличить длину зуба зубчатого колеса можно двумя способами – сделав колесо шире, т. е. увеличить его габарит, либо нарезав зубья под наклоном к оси колеса. Во втором случае длина зуба увеличивается без изменения габаритов колеса.
Эта идея и была использована в конструкции цилиндрических зубчатых колес – косозубое колесо при одинаковых параметрах изготовления способно передавать большую нагрузку, чем прямозубое.
Следует отметить, что характер косозубого цилиндрического зацепления отличается от прямозубого тем, что зубья косозубого колеса входят в контакт с зубьями сопрягаемого колеса не по всей длине, а плавно и последовательно, что придает такой передаче еще одно достоинство – плавность и относительная бесшумность работы. При этом, чем больше угол наклона зубьев β , тем выше плавность зацепления.
Еще одно преимущество косого расположения зубьев на колесах – в зацеплении участвуют сразу несколько зубьев, плавно передавая нагрузку от одного к другому. По этой причине несущая способность косозубой цилиндрической передачи дополнительно повышается.
Итак, основные преимущества косозубых цилиндрических зубчатых передач перед прямозубыми – бόльшая несущая способность при одинаковых габаритах, плавность и бесшумность работы.
Но у косозубых цилиндрических зубчатых передач имеется один существенный недостаток – расположение зубьев под углом к оси приводит к появлению осевой силы, пытающейся сдвинуть сопрягаемые колеса вдоль осей, при этом направление осевых сил шестерни и колеса противоположно, т. е. колеса пытаются «сбежать» друг от друга в разные стороны (рис. 2). Чтобы избежать взаимного смещения колес приходится применять различные фиксирующие и упорные устройства, которые усложняют конструкцию и отнимают часть передаваемой энергии, т. е. снижая КПД передачи.
Осевые силы достигают значительной величины (по отношению к окружной силе), если угол наклона зубьев β превышает 20˚, поэтому в косозубых зубчатых цилиндрических передачах зубья нарезают под углом к оси в пределах 8…20˚.
Вторым недостатком косозубых цилиндрических зубчатых передач, как указывалось выше, является некоторое увеличение стоимости изготовления.
Косозубые колеса нарезают тем же инструментом, что и прямозубые. Наклон зуба получают поворотом инструмента на угол β . Косозубые передачи в большинстве случаев выполняют без смещения, поскольку меняя угол β можно изменить угол αw .
Расчет косозубых колес ведут с использованием параметров так называемого эквивалентного колеса. Если рассечь косозубое колесо по нормали к направлению зубьев (т. е. перпендикулярно линии зуба), то в сечении образуется эллипс (рис. 1), радиус кривизны которого в полюсезацепления может быть определен по формуле:
где d – делительный диаметр колеса по нормальному сечению;
m – модуль зацепления;
z – действительное количество зубьев косозубого колеса.
Из полученной формулы принимают эквивалентное число зубьев:
которое используется в прочностных расчетах.
Видео:Нарезание зубьев шевронного колесаСкачать
Анализ этой формулы позволяет сделать вывод, что с увеличением угла наклона зубьев β возрастает эквивалентное число зубьев колеса zv .
Расчет на прочность косозубых передач ведут аналогично расчету прямозубых цилиндрических зубчатых передач с введением поправочных коэффициентов, учитывающих особенности работы.
По условиям прочности габариты косозубых передач получаются меньше, чем у прямозубых примерно на 20%.
Шевронные цилиндрические передачи
Одного из неприятных свойств косозубой передачи – наличие осевых сил, стремящихся сдвинуть колеса вдоль вала или оси, можно избежать, если применить шевронную передачу, состоящую из шевронных зубчатых колес.
Шевронное зубчатое колесо (от французского «chevron» — «стропило») представляет собой спаренные косозубые колеса, у которых зубья образуют «елочку» (латинскую букву «V»), т. е. каждое шевронное колесо можно представить, как два косозубых колеса с противоположным углом наклона зубьев, выполненных заодно.
Вследствие противоположного направления зубьев осевые силы у каждого из колес косозубой пары тоже противоположны и компенсируют друг друга, т. е. суммарное осевое (сдвигающее) усилие практически исчезает.
Это обстоятельство позволяет применять у шевронных колес угол наклона зубьев β значительно больше, чем у обычных косозубых колес, и составляет 25…45˚ (у обычных косозубых колес угол β не превышает 20˚).
Читайте также: Смазка для редуктора ушм в самаре
Благодаря таким особенностям шевронная передача позволяет еще больше удлинить зубья при неизменных габаритах колес. Кроме того, увеличение угла наклона зубьев приводит к повышению плавности работы передачи и уменьшению шума.
Поскольку осевая сила в шевронном зацеплении практически отсутствует, нет необходимости жестко крепить колеса на валах (или осях), предохраняя их от осевого перемещения.
Можно сделать вывод, что шевронная передача не только вобрала в себя все достоинства косозубой передачи, но и существенно их повысила, при этом позволила избавиться от основного недостатка – появления осевой силы, нагружающей опоры, снижающей КПД передачи и нередко приводящей к сильному нагреву подшипников и вала.
Изобретателем шевронного зацепления является механик-самоучка из Польши, имя которого не сохранилось. Известно только, что патент на шевронную передачу и оригинальную технологию нарезания шевронных зубьев выкупил у этого талантливого механика известный французский промышленник Андре Ситроен (основатель автомобильного концерна «Ситроен»), которого иногда ошибочно считают изобретателем шеврона. Примечательно, что V-образные зубья шевронной передачи в виде двух горизонтальных «галочек» легли в основу фирменного знака концерна «Ситроен».
Но, как говорится, добра без худа не бывает. По сложности изготовления шевронные цилиндрические зубчатые колеса превосходят и косозубые, и уж тем более – прямозубые колеса. Нарезать зубья «елочкой» на поверхности цилиндрической заготовки достаточно сложно, ведь приходится менять направление резки в центре ширины колеса, но и здесь конструкторы и технологи нашли решение, облегчающее выполнение задачи. Обычно шевронные колеса изготавливают с дорожкой в середине колеса для выхода режущего инструмента (червячной фрезы). Ширина такой дорожки обычно составляет 10…15% модуля зацепления, а глубина равна высоте зуба.
Но иногда шевронные колеса изготавливают и без дорожки, чтобы полнее использовать ширину колеса для длины зубьев. Нарезание зубьев таким способом малопроизводительно, и требует дорогостоящего оборудования, поэтому применяется реже, чем нарезание зубьев с дорожкой.
Сопрягаемые шевронные колеса требуют строго определенного положения друг относительно друга во время работы передачи, поскольку малейший осевой относительный сдвиг колес приведет к заклиниванию или даже поломке зубьев. По этой причине вал одного из колес (обычно шестерни) выполняют плавающим, т. е. его монтируют в подшипниках, допускающих некоторое осевое смещение.
Шевронные передачи дороже в изготовлении, их применяют в мощных быстроходных закрытых передачах, поскольку при минимальных габаритах они способны передавать значительно бόльшие мощности по сравнению с другими цилиндрическими зубчатыми передачами, и меньше шумят на большой скорости. Шевронное зацепление нуждается в хорошей смазке, поэтому такие передачи чаще всего выполняют закрытыми.
Геометрический и прочностной расчеты шевронной передачи аналогичны расчетам косозубой передачи. Для шевронной передачи коэффициент ширины венца колеса принимают равным ψba = 0,4…1,0.
Шевронные цилиндрические передачи
Шевронное колесо представляет собой сдвоенное косозубое колесо, выполненноекак одно целое. Вследствие разного направления зубьев на полушевронах осевые силы Fa/2взаимно уравновешиваются на колесе и на подшипники не передаются (рис. 5.5). Это обстоятельство позволяет принимать у шевронных колес угол наклона зубаβ= 25. 40°,что повышает прочность зубьев и плавность передачи.
Видео:SolidWorks. Создание параметрического косозубого и шевронного зубчатого колесаСкачать
Шевронные зубчатые колеса изготовляют с дорожкой в середине колеса для выхода режущего инструмента (червячной фрезы на рис. 5.5) или без дорожки.
Читайте также: Рулевой редуктор уаз 452 артикул
Шевронные колеса без дорожки нарезают на специальных малопроизводительных и дорогих станках, поэтому их применяют реже, чем колеса с дорожкой. Ширина дорожки а = (10. 15)m.
Шевронный зуб требует строго определенного осевого положения шестерни относительно колеса, поэтому вал одного из колес пары монтируют в подшипниках, допускающих осевую «игру» вала.
Недостаткомшевронных колес является большая стоимость их изготовления. Применяютсяв мощных быстроходных закрытых передачах.
| Рис. 5.5. Схема сил на шевронном колесе |
ГЛАВА 6. РЕДУКТОРЫ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Редуктором называется механизм, понижающий угловую скорость и увеличивающий вращающий момент в приводах от электродвигателя к рабочей машине.
Рис. 7.2. Кинематические схемы редукторов: Б – быстроходный вал; Т – тихоходный вал.
Редуктор состоит из зубчатых или червячных передач, установленных в отдельном герметичном корпусе, что принципиально отличает его от зубчатой или червячной передачи, встраиваемой в исполнительный механизм или машину.
Редукторы широко применяют в различных отраслях машиностроения, поэтому число разновидностей их велико (рис. 7.1., а — м).
Чтобы уменьшить габариты привода и улучшить его внешний вид, в машиностроении широко применяют мотор — редукторы, представляющие агрегат, в котором объединены электродвигатель и редуктор.
Рис. 7.2. Мотор – редуктор: 1 – электродвигатель;
Видео:Что такое МОДУЛЬ шестерни? Ты ТОЧНО поймешь!Скачать
КЛАССИФИКАЦИЯ РЕДУКТОРОВ
Редукторы классифицируются по типам, типоразмерам и исполнениям.
Тип редуктора определяется составом передач, порядком их размещения в направлении от быстроходного вала к тихоходному и положением осей валов в пространстве.
Для обозначения передач используются прописные буквы русского алфавита: Ц – цилиндрическая, К – коническая, Ч – червячная, Г – глобоидная, П – планетарная, В – волновая.
Если одинаковых передач две или более, то после буквы ставится соответствующая цифра. Широкий редуктор обозначается буквой Ш, узкий – У, соосный – С. В мотор – редукторах к обозначению впереди добавляется буква М.
Наиболее распространены редукторы с валами, расположенными в горизонтальной плоскости, и поэтому специального обозначения не имеют (у червячных редукторов валы скрещиваются, оставаясь горизонтальными).
Так, например, на рис. 7.1, ж показана схема редуктора типа КЦ2 – коническо – цилиндрического трехступенчатого редуктора с одной конической и двумя цилиндрическими передачами, все валы которого расположены в горизонтальной плоскости (мотор – редуктор на базе этого примера обозначается МКЦ2).
Если все валы редуктора расположены в одной вертикальной плоскости, то к обозначению типа добавляется индекс В. Если ось тихоходного вала вертикальна, то добавляется индекс Т, если ось быстроходного вала вертикальна, – индекс Б.
Например, на рис. 7.1., в приведена схема редуктора типа Ц2в – цилиндрического двухступенчатого редуктора, все валы которого расположены в вертикальной плоскости, а на рис. 7.1., л показана схема редуктора типа Чт – червячного одноступенчатого с вертикальной осью тихоходного вала.
Типоразмер редуктора определяется типом и главным параметром тихоходной ступени.
Для цилиндрической, червячной и глобоидной передач главным параметром является межосевое расстояние аω, конической – внешний делительный диаметр колеса de2, планетарной – радиус водила Rω, волновой – внутренний диаметр гибкого колеса d в недеформированном состоянии.
Исполнение редуктора определяется передаточным числом, вариантом сборки и формой концевых участков вала.
Так, например, типоразмер приведенного выше мотор – редуктора с межосевым расстоянием тихоходной ступени аω=180мм и передаточным числом u=56 будет обозначаться МКЦ2-180–56.
Основная энергетическая характеристика редуктора – номинальный вращающий момент Т на его тихоходном валу при постоянной нагрузке.
ЗУБЧАСТЫЕ РЕДУКТОРЫ
Видео:Шевронная передачаСкачать
Цилиндрические редукторыблагодаря широкому диапазону передаваемых мощностей,долговечности, простоте изготовления и обслуживания получили широкое распространение в машиностроении.
Одноступенчатые редукторы типа Ц (см. рис. 7.1.,а и 7.3.) используют при передаточном числе u≤8. зацепление в большинстве случаев косозубое.
Двухступенчатые редукторы выполняют по развернутой (см. рис. 7.1. б, в), раздвоенной (см. рис. 7.1. г) и соосный (см. рис. 7.1. д) схемам.
Читайте также: Стук рулевом редукторе ваз 2106
Наиболее распространены цилиндрические двухступенчатые горизонтальные редукторы типа Ц2 (см. рис. 7.1. б), выполненные по развернутой схеме. Недостатком этих редукторов является повышенная неравномерность нагрузки по длине зуба из-за несимметричного расположения колес относительно опор.
Для улучшения условий работы зубчатых колес применяют редукторы с раздвоенной быстроходной ступенью типа Ц2Ш (см. рис. 7.1. г), которые легче, но шире.
Соосные редукторы типа Ц2С (см. рис. 7.1. д) применяют для уменьшения длины корпуса. Они проще по конструкции и менее трудоемкие в изготовлении.
Цилиндрические трехступенчатые редукторы выполняют по развернутой или раздвоенной схеме при передаточном числе u≤250.
Конические редукторы типа К (см. рис. 7.1. е) выполняют с круговыми зубьями при передаточном числе u≤5.
Коническо – цилиндрические редукторы (см. рис. 7.1. ж) независимо от числа ступеней выполняют с быстроходной конической ступенью.
Планетарные редукторы позволяют получить большое передаточное число при малых габаритах. По конструкции они сложнее редукторов, описанных ранее. В редукторостроении наиболее распространен простой планетарный зубчатый редуктор типа П. Последовательным соединением нескольких простых планетарных рядов можно получить редуктор с требуемым передаточным числом. Особенно эффективно применение планетарных мотор – редукторов.
Волновые редукторы являются разновидностью планетарных. В редукторостроении наиболее распространены двухволновые передачи с неподвижным жестким корпусом. Они широко применяются в робототехнике.
ЧЕРВЯЧНЫЕ РЕДУКТОРЫ
Основное распространение имеют одноступенчатые редукторы типа Ч (см. рис. 7.1.и — л) с передаточным числом u=8…80.
Для приводов тихоходных машин применяют червячно – цилиндрические типа ЧЦ (см. рис. 7.1. з) или двухступенчатые типа Ч2 (см. рис. 7.1. м) редукторы, в которых передаточное число достигает u≤4000.
Видео:Закалка зубьев ТВЧ Шевронные и винтовые зубчатые колеса...НТЦ РедукторСкачать
Основными параметрами всех редукторов (см. 7.2.) являются: передаточное число, коэффициенты ширины колес, модули зацепления, углы наклона зубьев, коэффициенты диаметров червяков.
Тип редуктора, параметры и конструкцию определяют в зависимости от его места в силовой цепи привода машины, передаваемой мощности и угловой скорости, назначения машины и условий эксплуатации. Необходимо стремится использовать стандартные редукторы, которые изготовляются на специализированных заводах и поэтому дешевле.
Цилиндрические редукторы нужно предпочитать другим ввиду более высоких значений к.п.д. При больших передаточных числах используют червячные или глобоидные редукторы. При ограниченности места предпочтение отдают мотор – редукторам.
Корпуса (картеры) редукторов должны быть прочными и жесткими. Их отливают из серого чугуна. Для удобства сборки корпуса редукторов выполняют разъемными (см. рис. 7.3.).
Опорам валовредукторов, как правило, являются подшипники качения.
Смазывание зубчатых или червячных передач редукторов в большинстве случаев осуществляется погружением, а подшипников – разбрызгиванием или пластичным смазочным материалом. В корпус редуктора заливают масло из расчета 0,4…0,7 л на 1 кВт передаваемой мощности, при этом колесо или червяк должны погружаться в масло на глубину не менее высоты зуба или витка.
При окружной скорости колеса свыше 3 м/с происходит интенсивное разбрызгивание масла в корпусе и образование масляного тумана, обеспечивающего смазывание всех других зацеплений и подшипников качения.
Во избежание больших гидравлических потерь окружная скорость погружаемой детали не должна превышать 15 м/с.
Сорта масел назначают в зависимости от режима работы передач и твердости рабочих поверхностей зубьев.
В результате эксплуатации смазочные масла постепенно теряют свои свойства. Периодичность смены масла устанавливают опытным путем в зависимости от условий работы.
Контрольные вопросы
1. Что называется редуктором и каково его назначение в приводе машины?
2. Что такое мотор – редуктор и когда его применяют?
3. Почему цилиндрические зубчатые редукторы получили широкое применение в машиностроении?
4. По каким схемам выполняют цилиндрические двухступенчатые редукторы? Дайте характеристику каждой схеме.
Видео:Как сделать ШЕВРОННУЮ шестерню в Компас 3DСкачать
5. Что является основными параметрами редуктора?
6. Прочитайте условное обозначение типоразмера редукторов: Ц2в-125 – 12,5; Ц2Ш-160 – 10; Ц2С-200 – 16;Кб-160 – 2,8.
- 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
Черновая обработка зубьев шевронных колес концевыми фрезамиСкачать
Азбука "ВиМП", часть 11. Шевронная передача внешнего зацепления с эвольвентными зубьямиСкачать
Редуктор. Устройство. Конструкция. Виды и типы редукторовСкачать
Шевронная шестерня редуктора подъемной лебедки ЭШ 15/100Скачать
SolidWorks. Сопряжение Редуктор (Зубчатая передача). Механические сопряженияСкачать
ЗАКАЛКА ЗУБЬЕВ ТВЧ. ШЕВРОННЫЕ и ВИНТОВЫЕ ЗУБЧАТЫЕ КОЛЕСА и ШЕСТЕРНИСкачать
Комбинации зубчатых колесСкачать
Редуктор в Компас 3D. Зубчатое колесоСкачать
Шевронное зацеплениеСкачать
Виды зубчатых колес. Характеристика и классификация шестеренСкачать
Зубчатые передачиСкачать
Цилиндрическое зубчатое колесо с шевронными зубцамиСкачать
🇪🇺 Этот ДЕНЬ ЕВРОПЫ порохом ПРОПАХ! Чаплыга: предательство во имя Короны. Форма Посла. Две ГЭС минусСкачать
