Описание конструкции цилиндрического редуктора

Редуктор состоит из корпуса, узлов зубчатых колес и шестерен с опорами, крышек подшипников и регулировочных колец.

Корпус служит для размещения в нем деталей передач, для обеспечения смазки зубчатых колес и подшипников, предохранения их от загрязнения и для восприятия усилий, возникающих в процессе работы механизма. Корпус должен быть достаточно прочным и жестким, так как в случае его деформации возникает перекос валов, что может привести к повышенному износу зубьев вследствие неравномерности распределения нагрузки и даже к поломке. Для повышения жесткости корпус усиливают ребрами, расположенными на участках размещения опор валов. Для удобства монтажа корпус выполнен разъемным. Плоскость разъема горизонтально проходит через оси валов. Нижняя часть корпуса называется картером, верхняя – крышкой. На крышке имеется смотровое окно, закрытое прямоугольной крышкой с отдушиной, которая служит для выравнивания давления внутри корпуса редуктора с атмосферным. В картере имеется пробка для слива масла и щуп для замера его уровня. Картер и крышку соединяют болтами, которые устанавливают с зазором.

Маслонепроницаемость корпуса и крышки редуктора достигается окрашиванием внутренней поверхности маслостойкой краской или нитроэмалью после очистки от песка и пригара, однако при этом ухудшается условие теплопередачи.

При сборке плоскости стыков смазывают жидким стеклом или щелочным лаком. При этом не рекомендуется ставить прокладки между корпусом и крышкой редуктора, так как они изменяют характер посадки подшипников качения.

Зубчатые колеса служат для передачи вращательного движения. В изучаемом редукторе применены цилиндрические косозубые колеса. По сравнению с прямозубыми косозубые передачи имеют повышенную нагрузочную способность и работают более плавно.

Колеса насаживают на вал по посадке, гарантирующей натяг в сопряжении. В отдельных случаях шестерни изготавливают заодно с валом, получая так называемые валы-шестерни. В данном редукторе в виде вала-шестерни выполнен быстроходный (входной) и промежуточный валы.

Подшипники служат для поддержания вращающихся валов. Подшипник качения состоит из внутреннего и наружного колец с желобами для качения шариков, комплекта шариков (роликов) и сепаратора, удерживающего шарики (ролики) на определенном расстоянии друг от друга. Подшипник надевают на вал по посадке, гарантирующей натяг, наружное кольцо – по переходной посадке. Это делается для облегчения осевых смещений валов при регулировке зацепления, а также для обеспечения поворота наружного кольца с целью уменьшения износа его дорожки. В данной конструкции применены радиальные шариковые подшипники.

Для обеспечения возможности сквозной расточки гнезд противоположных подшипников их конструируют одного диаметра. Расточка гнезд подшипников должна быть выполнена с большой точностью, чтобы избежать перекоса осей, приводящего к неравномерности распределения нагрузки по длине зуба.

Редукторы с подшипниками качения обычно относятся к легкому и среднему типам. Подшипники качения имеют более высокий КПД, малые габариты по длине, упрощенную конструкцию гнезд, а также малое нагревание. Вопросы смазки подшипников качения решаются проще, чем подшипников скольжения.

Крышки подшипников служат для предотвращения попадания пыли и грязи внутрь корпуса и в подшипниковые узлы и для передачи на корпус осевых усилий. Крышки могут быть глухими и сквозными. В последних проточены отверстия для прохода валов и специальные кольцевые канавки для уплотнения. Крышки могут быть закладные и привертные.

Болтовое соединение для корпуса и крышки редуктора. В болтах, соединяющих корпус и крышку редуктора, необходимо предусмотреть средства против самоотвинчивания гаек, например, в крупных редукторах могут применяться контргайки, а в мелких и средних – пружинные шайбы или стопорные шайбы с лапками.

Штифты. Для точного фиксирования положения крышки относительно корпуса редуктора при совместной расточке гнезд под подшипники и при сборке предусматривается два конических штифта 9, которые располагаются на противоположных концах редуктора несимметрично по длине. При симметричной крышке штифты располагаются таким образом, чтобы при сборке редуктора крышку нельзя было поставить неправильно.

Крышки смотровые. Для осмотра зацепления зубчатых колес и заливки смазочного масла в верхней части редуктора предусматривается отверстие, закрываемое смотровой крышкой с отдушиной.

Смазка редуктора. В настоящее время в машиностроении для смазки передач широко применяют циркулярную или картерную системы смазки. В данной конструкции редуктора использована картерная смазка, которая осуществляется окунанием зубчатых колес в масло, заливаемое в картер редуктора. Этот вид смазки применяют при окружных скоростях зубчатых колес до 12,5 м/с. При более высоких окружных скоростях масло сбрасывается с зубьев центробежной силой и зацепление работает при недостатке смазки. Быстроходное колесо двухступенчатого цилиндрического горизонтального редуктора должно быть погружено в масляную ванну на глубину до 5 m (m – модуль зацепления).

Минимальный объем залитого масла в зубчатых передачах составляет 0,4…0,6 литров на 1кВт передаточной мощности. При работе передачи внутри корпуса создается масляный туман. Конденсируясь на стенках, масло стекает вниз и, смазывает подшипники качения. Обычно используют индустриальное масло И-12, И-30, И-50; автотракторное масло АК-20, АК-15.

Следует помнить, что чем больше объем масляной ванны, тем дольше сохраняются свойства масла, и тем лучше условия смазки. Поэтому максимальный объем ванны ограничивается предельно допустимой высотой уровня масла в корпусе.

Отдушины. С целью устранения утечки масла через уплотнения валов, которая возможна при повышении давления вследствие нагревания редуктора, внутренняя полость его сообщается с атмосферой при помощи отдушин.

Длину конца вала, выступающую из корпуса, выбирают с таким расчетом, чтобы на него можно было насадить полумуфту МУВП или другую муфту в зависимости от задания на курсовой проект. При этом необходимо предусмотреть зазор между боковой крышкой и полумуфтой, который давал бы возможность вывертывания болтов и замены набивки в сальниковых уплотнениях или смену пальцев с резиновыми кольцами в муфтах МУВП.

При наличии на быстроходном или тихоходном валах деталей ременной, цепной или зубчатой передач длина выступающих концов вала определяется с учетом размещения деталей этих передач.

Косозубые передачи

Зуб прямозубого колеса входит в зацепление сразу по всей длине. Неточности изготовления приводят к появлению толчков при входе зуба в зацепление, интенсивность которых тем больше, чем выше скорость. Плавность передачи снижается, шум возрастает. Косозубые и шевронные цилиндрические колеса применяют при окружных скоростях u> 6 м/с, так как прямозубые при таких скоростях работают удовлетворительно лишь при высокой точности их изготовления.

По сравнению с прямозубой косозубая передача имеет:

Достоинства:

– Больше передаваемая мощность при тех же габаритах

– Меньше шума

– Выше плавность работы

    Недостатки:

– Наличие осой силы

– Сложнее изготовление

В коcозубых передачах одно из колес имеет зубья с правым направлением винтовой линии, а зубья другого колеса — с левым направлением; углы наклона зубьев у обоих колес одинаковы.

 

Рисунок 3.1

На рисунке 3.1 показаны:

– окружной шаг p_t,

– нормальный шаг р_n,

– ширина венца b,

– длина зуба b₁

– угол b наклона зубьев к оси колеса.

Из рисунка видно, что  

P_n=P_t cosβ, откуда:

P_t = P_n / cos β

  Соответственно различают окружной и нормальный модули m_t и m_n, связанные между собой зависимостями:         

m_{n =} m_t  cos β и    m_{t =} m_n / cos β

При проектировании колес с косыми зубьями нормальный модуль должен быть выбран по стандарту.

Косозубое колесо нарезают тем же инструментом, что и прямозубые. Наклон зуба получают поворотом инструмента на угол b. Профиль косого зуба в нормальном сечении соответствует исходному контуру инструментальной рейки и, следовательно, совпадает с профилем прямого зуба модуля m.

Диаметры делительных окружностей:                    

d₁ = m_t z_l  = m_n z_l / cos β                 d₂ = m_t z₂ = m_n z₂ / cos β

Межосевое расстояние

Высоты головки косого зуба h_a и ножки h_t соответственно равны:

                                                                                                                           

Диаметр окружности вершин              

Рисунок 3.2

Практическая часть

     Произвести внешний осмотр редуктора, изучить конструкцию корпуса и назначение деталей. Разборку редуктора, представленного на рисунке (3.2), можно производить в следующем порядке:

– Отвинтить соединительные болты, снять крышку 1 редуктора и крышки подшипниковых узлов 2.

– Ознакомиться с внутренним устройством редуктора; обратить внимание на способ смазки зацепления и подшипников.

– Снять входной 3, промежуточный 4 и выходной 5 валы редуктора с деталями и подшипниками, установленными на них.

– Путём замеров и расчётов определить основные размеры и параметры зубчатого зацепления, указанные в таблице 3.1 отчёта.

– Произвести замер угла β наклона зубьев непосредственно по диаметру выступов по отпечаткам зубьев на бумаге, предварительно нанеся на них тонкий слой краски.

– После выполнения всех замеров, необходимых для заполнения таблицы отчёта и уяснения внутренней конструкции редуктора, собрать редуктор до установки крышки корпуса, проверить качество (плавность) зацепления колёс, установить крышку и закрепить её болтами.

– Заполнить таблицу 3.1 отчета.

– Составить и вычертить в масштабе кинематическую схему редуктора.

– Составить характеристику редуктора по его параметрам и схеме.

Отчет о работе

– Определение основных геометрических и кинематических параметров цилиндрического редуктора (таблица 3.1);

– Кинематическая схема редуктора;

– Ответы на контрольные вопросы;

– Выводы о проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. В чем преимущества и недостатки косозубых передач перед прямозубыми?

2. Каков угол наклона зуба в косозубой передаче?

3. Как производится смазка деталей данного редуктора?

4. Чем объясняется неодинаковая ширина венца шестерни и колеса зубчатой пары редуктора?

Таблица 3.1

Наименование величины	Обозначение	Способ определения	Результаты измерений и вычислений
			Быстроходная	Тихоходная
Число зубьев шестерни	Z1, Z3	Замер	Z1	Z3
Число зубьев колеса	Z2, Z4	Замер	Z2	Z4
Передаточное число  ступени	U1 U2	U1 =Z2 /Z1 U2 =Z4 /Z3	U1	U2
Общее передаточное число редуктора	Uобщ	Uобщ = U1 х U2
Межосевое расстояние, мм	aw	Замер	aw1	aw2
Угол наклона зуба по вершинам, град	а	Замер
Угол наклона зуба по делительному диаметру, град
Модуль нормальный, мм	mn
Модуль торцовый, мм	mt
Диаметр делительных окружностей, мм	d1 d2	d1 = mt х z1 d2 = mt х z2
Диаметры вершин зубьев, мм	da1 da2	da1 = d1 + 2mn da2 = d2 + 2mn
Ширина венцов колес, мм	b1	Замер
	b2	Замер

 

Точность вычислений и замеров:

Передаточное число – 0,00

Диаметры – 0, 00

Модуль нормальный округлять до стандартного значения (смотри лабораторную работу 1)

Модуль торцовый – 0,000

Ширина венца – округлять до целого числа.

ЛИТЕРАТУРА

 

Основные источники:

1. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин/ А.Е. Шейнблит – Калининград: Янтарный сказ, 2006. – 455с.

2. Олофинская В.П. Детали машин. Краткий курс и тестовые задания / В.П. Олофинская – ФОРУМ, 2010. – 208с.

Дополнительные источники:

1. Дунаев П.Ф. Детали машин: Курсовое проектирование/ П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов -М: Машностроение, 2003.-536 c.

2. Рубашкин А.Г. Лабораторно- практические работы по технической механике / А.Г.Рубашкин, Д.В. Чернилевский– М.: Высшая школа, 1975. – 175 с.