Методические указания к лабораторным работам для студентов механических и технологических специальностей дневной и заочной форм обучения Витебск (стр. 6 из 8)
Для получения выигрыша в массе и габаритах передачи нерационально использовать большие передаточные числа U в одной ступени. Практикой выработаны следующие рекомендации для редукторов: одноступенчатых цилиндрических U=1.8….6.3, но не более 8 (рис. 15,а); одноступенчатых конических U= 1.5….4, но не более 6,3 (рис. 15,б); цилиндрических двухступенчатых U =6.3…..40, но не более 50 (рис. 15,в,г,д); коническо- цилиндрических U =8….28 (рис. 15,е); трехступенчатых цилиндрических и коническо–цилиндрических U=31.5….180. Коническо–цилиндрические редуктора применяют при необходимости обеспечения взаимной перпендикулярности входного и выходного валов.
Общее передаточное число двух- и многоступенчатых редукторов распределяют между ступенями. Масса и габариты редукторов в значительной степени зависят от того, как распределено общее передаточное число между ступенями. Лучшие показатели имеют редукторы, у которых размеры диаметров колес всех ступеней близки между собой. В этом случае также выполняется и условие смазывания погружением колес в общую масляную ванну.
Так как быстроходная ступень нагружена меньше, чем тихоходная, то для получения диаметров колес, размеры которых близки между собой, передаточное число первой (быстроходной) ступени рекомендуют брать больше, чем второй, при одновременном увеличении коэффициента ширины колес от быстроходной к тихоходной ступени.
Рис. 15. Кинематические схемы зубчатых редукторов
Двухступенчатый цилиндрический зубчатый редуктор может быть выполнен по развернутой (рис. 15,в) или сосной (рис. 15,г) схемам. Простая развернутая схема (рис. 15,в) встречается чаще. Однако несимметричное расположение колес на валах приводит к повышенной концентрации нагрузки по длине зуба. Для таких редукторов требуется применять жесткие валы. Редукторы, выполненные по развернутой схеме, применяют, например, в механизмах подъема кранов.
В целях улучшения работы наиболее нагруженной тихоходной ступени используют редукторы с раздвоенной быстроходной ступенью (рис. 15,д). В этом случае деформация валов не вызывает какой-либо существенной концентрации нагрузки по длине зубьев, вследствие симметричного расположения колес относительно опор. Такие редукторы применяются значительно реже, как правило в тяжело нагруженных передачах.
Редукторы, выполненные по соосной схеме (рис. 15,г) отличаются тем, что геометрические оси входного и выходного валов совпадают. Эти редукторы более удобны с точки зрения общей компоновки привода, например в трансмиссиях. Они имеют уменьшенный габарит по длине, зубчатые колеса на входном и выходном валах расположены симметрично, однако расположение опор соосных валов внутри корпуса приводит к увеличению длины промежуточного вала, а следовательно, его прогиба и частой недогрузки быстроходной ступени.
Выбор принципиальной схемы редуктора определяется эксплуатационными требованиями и условиями компоновки.
Конструкция зубчатого редуктора
Конструкция цилиндрического горизонтального одноступенчатого зубчатого редуктора представлена на рис. 15,а.
Корпус редуктора определяет взаимное расположение деталей передач, воспринимает возникающие силы, служит для защиты деталей от загрязнения и обеспечения смазывания. Основные требования к конструкции корпуса – прочность и жесткость.
Корпус редуктора – обычно литой чугунный (реже сварной стальной или литой из легких сплавов). Для увеличения жесткости корпуса в местах расположения подшипников предусматривают бобышки (т.е. массивные приливы) и ребра. Как правило, корпус имеет горизонтальный разъем по плоскости, в которой находятся оси всех валов (рис. 16). Это обеспечивает удобную сборку, если каждый вал заранее собран со всеми находящимися на нем деталями.
Нижняя часть корпуса (основание) 4 соединяется с верхней (крышкой) 8 болтами 7, установленными с зазором. Фиксация правильного взаимного расположения частей корпуса осуществляется двумя штифтами 6, обычно коническими. Шестерня 1 часто изготавливается заодно с быстроходным валом. Зубчатое колесо 17 напрессовывается на тихоходный вал 14. В качестве опор валов в большинстве цилиндрических зубчатых редукторов применяют подшипники качения. В редукторах с прямозубыми колесами используют более дешевые и удобные в монтаже радиальные однорядные подшипники. В редукторах с косозубыми колесами рекомендуется использовать конические роликоподшипники 2,16. Внутренние кольца на вал устанавливаются по переходной посадке, наружные в расточках корпуса монтируются по посадке с зазором.
Рис. 16. Редуктор зубчатый цилиндрический
Регулировка подшипников качения осуществляется набором регулировочных металлических колец 13 и 18, устанавливаемых между торцом наружного кольца одного из подшипников вала и регулировочным кольцом. Должен оставаться зазор, примерно 0,1 мм, для компенсации теплового расширения вала. Для компенсации неточности осевого положения зубчатых колес, находящихся в зацеплении, шестерню делают большей ширины, чем колесо.
В сквозных крышках редуктора для предотвращения попадания механических частиц, пыли, грязи, воды в подшипник и далее во внутреннюю полость редуктора устанавливаются уплотнения. При малых скоростях применяются пропитанные маслом войлочные уплотнения, при больших скоростях (более 2 м/с) рекомендуется использовать манжетные уплотнения 15, более надежные и долговечные.
В плоскости стыка не допускается устанавливать уплотняющие прокладки, так как деформация этих прокладок при затяжке болтов не обеспечивает точности размеров отверстий под подшипник. Болты, стягивающие бобышки для гнезд подшипников, следует располагать через стык корпуса и крышки. Перед окончательной сборкой плоскости разъема покрывают специальной пастой. Чтобы при разборке облегчить отделение склеившихся корпусных деталей, предусматривают отверстия под отжимные винты.
Для осмотра зубьев зацепления и заливки масла при сборке и при его замене в крышке корпуса 8 предусматривается смотровое окно (люк), закрываемое крышкой 10. Для подъема и транспортировки корпусных деталей и собранного редуктора на корпусе предусматривают отверстия под крюк либо вкручиваются грузовые винты (рым – болты) 11.
Шестерни 1, как правило, выполняют заодно с валом, а колеса 17 насаживаются на шпоночный участок вала с натягом. Возможна посадка зубчатых колес на гладкие валы с большим натягом, а также на шлицевые валы. Сборку зубчатых колес и подшипников качения проводят с использованием температурного деформирования либо под прессом.
Смазка редуктора
В редукторах для смазывания, а также для защиты от коррозии, охлаждения, очистки передач применяют циркуляционную систему или смазывание погружением колес в масляную ванну. Циркуляционная система смазывания наиболее совершенна. Масло, охлажденное и профильтрованное, непрерывно подводится к трущимся поверхностям. Обычно этот вид смазывания применяют при окружных скоростях зубчатых колес свыше 12,5 м/с или при большом тепловыделении. При невысоких окружных скоростях зубчатых колес (до 12,5 м/с) чаще применяют смазывание погружением колес в масляную ванну, её достоинства – простота и большая надежность. Масло заливают в корпус редуктора так, чтобы колеса были в него погружены. Для уменьшения потерь на перемешивание и разбрызгивание масла быстроходные колеса желательно погружать в масло на меньшую глубину, чем тихоходные. Обычно рекомендуют погружать быстроходные колеса не более чем на двойную высоту зуба, а тихоходные – не более, чем на одну треть радиуса колеса.
При вращении колес масло увлекается зубьями, разбрызгивается, попадает на внутренние поверхности корпуса, откуда стекает в его нижнюю часть. Внутри корпуса образуется взвесь частиц масла в воздухе, масло покрывает поверхность всех расположенных внутри корпуса деталей, при этом обеспечивается и смазывание подшипников качения.
С течением времени свойства масла ухудшаются, оно загрязняется и его сливают через резьбовое отверстие, закрываемое резьбовой пробкой 3. Дно основания корпуса 4 выполняется с уклоном в сторону резьбовой пробки. Корпус после слива масла промывается и в него заливается свежее масло. Для контроля за уровнем масла в корпусе устанавливается либо жезловый 5, либо круглый маслоуказатель.
Во время работы редуктор нагревается, при этом возможно повышение давления воздуха внутри корпуса, что может привести к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Чтобы не происходило выброса масла, внутреннюю полость редуктора делают сообщающейся с внешней средой при помощи отдушин.
Объем масляной ванны для одноступенчатых цилиндрических редукторов определяется из расчета 0,4….0,8 л масла на 1 кВт передаваемой мощности.
Размеры цилиндрического зубчатого редуктора
Цилиндрический зубчатый редуктор характеризуется следующими размерами (рис. 17):
1. Габаритные размеры – размеры между крайними точками редуктора в трех взаимно перпендикулярных плоскостях: длина L, ширина B, высота H.
2. Размеры присоединительных поверхностей, определяющие размеры и взаимное расположение поверхностей присоединения редуктора к другим узлам и деталям: расстояние от осей быстроходного hб и тихоходного hт валов до базовой опорной поверхности; диаметры dб и dт выступающих концов соответственно быстроходного и тихоходного валов; длины lб и lт выступающих концов соответственно быстроходного и тихоходного валов; диаметр d0 и координаты С и С1 между осями отверстий для крепления редуктора к раме или плите; размеры базовых опорных плоскостей Е и К.
3. Основные расчетные размеры: межосевые расстояния быстроходной awб и тихоходной awт ступеней редуктора; ширина зубчатого колеса b2 быстроходной и тихоходной ступени редуктора.