Кинематическая схема редуктора

Введение

Основная цель курсового проекта по деталям машин – приобретение студентом навыков проектирования. Работая над проектом, студент выполняет расчёты, учится рациональному выбору материалов и форм деталей, стремится обеспечить их высокую экономичность, надёжность и долговечность. Приобретённый студентом опыт является основой для выполнения им курсовых проектов по специальным дисциплинам и для дипломного проектирования, а так же всей дальнейшей конструкторской работы.

В настоящее время в Республике Беларусь отсутствует собственное производство редукторов общего использования. Между тем в республике имеется ряд разработок, которые позволили бы организовать такое производство.

При выборе типа редуктора для привода рабочего органа (устройства) необходимо учитывать множество факторов, важнейшими из которых являются: значение и характер изменения нагрузки, требуемая долговечность, надежность, КПД, масса и габаритные размеры, требования к уровню шума, стоимость изделия, эксплуатационные расходы.

Из всех видов передач зубчатые передачи имеют наименьшие габариты, массу, стоимость и потери на трение. Коэффициент потерь одной зубчатой пары при тщательном выполнении и надлежащей смазке не превышает обычно 0,01. Зубчатые передачи в сравнении с другими механическими передачами обладают большой надежностью в работе, постоянством передаточного отношения из-за отсутствия проскальзывания, возможностью применения в широком диапазоне скоростей и передаточных отношений. К недостаткам зубчатых передач могут быть отнесены требования высокой точности изготовления и шум при работе со значительными скоростями.

Косозубые колеса применяют для ответственных передач при средних и высоких скоростях. Объем их применения – свыше 30% объема применения всех цилиндрических колес в машинах; и этот процент непрерывно возрастает. Косозубые колеса с твердыми поверхностями зубьев требуют повышенной защиты от загрязнений во избежание неравномерного износа по длине контактных линий и опасности выкрашивания.

Одной из целей выполненного проекта является развитие инженерного мышления, в том числе умение использовать предшествующий опыт, моделировать используя аналоги. Для курсового проекта предпочтительны объекты, которые не только хорошо распространены и имеют большое практическое значение, но и не подвержены в обозримом будущем моральному старению.

Существуют различные типы механических передач: цилиндрические и конические, с прямыми зубьями и косозубые, гипоидные, червячные, глобоидные, одно- и многопоточные и т. д. Это рождает вопрос о выборе наиболее рационального варианта передачи. При выборе типа передачи руководствуются показателями, среди которых основными являются КПД, габаритные размеры, масса, плавность работы и вибронагруженность, технологические требования, предпочитаемое количество изделий.

При выборе типов передач, вида зацепления, механических характеристик материалов необходимо учитывать, что затраты на материалы составляют значительную часть стоимости изделия: в редукторах общего назначения – 85%, в дорожных машинах – 75%, в автомобилях – 10% и т. д.

Поиск путей снижения массы проектируемых объектов является важнейшей предпосылкой дальнейшего прогресса, необходимым условием сбережения природных ресурсов. Большая часть вырабатываемой в настоящее время энергии приходится на механические передачи, поэтому их КПД в известной степени определяет эксплуатационные расходы.

Наиболее полно требования снижения массы и габаритных размеров удовлетворяет привод с использованием электродвигателя и редуктора с внешним зацеплением.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых и червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи от вала двигателя к валу рабочей машины. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, цепные или ременные передачи.

Назначение редуктора – понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.

Редуктор состоит из корпуса, в который помещают элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазывания зацепления и подшипников или устройства охлаждения.

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке и передаточному числу без указания конкретного назначения.

Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: типу передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); числу ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т.д.); типу зубчатых колес (цилиндрические, конические и т.д.); относительному расположению валов в пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенностям кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью и т.д.).

Проектируемый привод состоит их двигателя, клиноременной передачи, одноступенчатого цилиндрического редуктора с косозубыми колесами.

 

Кинематическая схема редуктора

 

Составляем кинематическую схему исходя из условия заданного варианта:

 

Исходные данные:

 

Мощность на выходном валу:            P3=2.8 кВт

Частота вращения выходного вала:   n3=130об/мин

Расположение валов:                           вертикальное

Тип зубчатого зацепления:                 шевронное

     Характер нагрузки:                              нереверсивная

     Условия работы:                             незначительные толчки и вибрации

     Схема                                                    1-3-2-4

Рисунок 1 – Кинематическая схема привода

2 Выбор двигателя. Кинематический расчёт привода

 

2.1. Определяем требуемую мощность на ведущем валу редуктора, Р (кВт).

 

 

2.2. Определяем коэффициент полезного действия привода согласно заданным схемам (табл. 2.1.)

 

 

, где h_оп - кпд открытой передачи,

h_зп – кпд закрытой передачи берём из таблицы 2.1 [2].

 

 

2.3. Выбираем электродвигатель (табл. 2.2, [2])

 

Электродвигатель выбираем из условия , применив для расчёта 4 варианта типа двигателя.

 

Таблица 1 – Тип двигателя

Тип двигателя	(кВт)
2А90L2У3 4А100S4У3 4А112МА6У3 4А112МВ8У3	3,0	2905 1415 950 710

 

2.4. Определяем действительное общее передаточное число, для каждого варианта:

 

где берём из таблицы 1 пункта 2.3.

2.5. Выбираем передаточное число закрытой передачи =4(табл. 2, [2]).

 

2.5.1. Выбираем передаточное число открытой передачи для каждого варианта

 

 

2.6. Окончательно принимаем двигатель с параметрами:

Тип двигателя: 4А100S4У3

2.7.Определяем силовые и кинематические параметры привода.

 

2.7.1. Определяем мощность каждой ступени привода кВт. (согласно заданной схемы).

 

 

2.7.2. Определяем частоту вращения каждой ступени об/мин.

 

2.7.3. Определяем угловую скорость каждой ступени ,рад/с

   

 

2.7.4. Определяем вращающий момент Т, Нм

 

Таблица – Силовые и кинематические параметры привода

 

Тип двигателя 4А100S4У3
Параметр	Передача		Параметр	Вал
	Закры-тая	Откры-тая		Двига- теля	редуктора		Приводной рабочей машины
					Быстро ходный	Тихоход- ный
Передаточное число u	4	2,83	Расчётная мощность Р, кВт	2,66	2,66	2,5	2,5
			Угловая скорость ω 1/с	148	148	37	13
КПД Η	0,96	0,96	Частота вращения n, об/мин	1415	1415	353,75	125
			Вращающий момент Т, Нм	17,97	17,97	67,7	192,3