Принципы конструирования редукторов

Цель - изучение области применения механических передач вращательного движения в различных механизмах, выполняемые ими функции, определение основных параметров, усвоение требований при проектировании и изготовлении корпусных деталей, валов и зубчатых колес, а также особенности системы смазки и способы регулировки зацеплений.

Зубчатыми редукторами называют механизмы, выполненные в виде самостоятельных агрегатов и предназначенные для снижения угловых скоростей и увеличения крутящих моментов на ведомых валах. Находят широкое применение в транспортном машиностроении, станкостроении, в подъемно-транспортном, химическом, металлургическом машиностроении и других областях народного хозяйства.

Схемы наиболее распространенных зубчатых редукторов представлены на рис. 3.27. Если передаточное отношение механизма не превышает и £ 6,3, то предпочтение следует отдать одноступенчатому редуктору (рис. 3.27, а). При передаточном отношении 6,3...30 (40) предпочтительнее использовать двухступенчатые редукторы (рис. 3.27, б, в). При больших значениях передаточных отношений используются трехступенчатые (рис. 3.27, г) или планетарные редукторы. Передаточные отношения и межосевые расстояния редукторов следует выбирать из стандартных рядов.

Двухступенчатые редукторы вследствие своей простоты нашли наибольшее распространение. Однако несимметричное расположение колес на валах этих редукторов приводит к концентрации нагрузки по длине зуба, что требует установки более жестких валов. Для улучшения работы тихоходной ступени применяют редукторы с раздвоенной быстроходной ступенью. При этом колеса быстроходной ступени делают косозубыми, причем одну пару - правой, а другую - левой для уравновешивания осевых усилий. Для уменьшения габаритных размеров используют соосные редукторы (рис. 3.27, в). При необходимости получения пересекающихся валов используют конические редукторы (рис. 3.27, е). Если передаточные отношения невелики (и· < 6,3) используют одноступенчатые редукторы, а при больших значениях передаточных отношений применяют коническо -цилиндрические (рис.3.27,ж). При этом быстроходная ступень всегда коническая.

Основными условиями при проектировании редукторов общего назначения являются требования минимальности размеров и массы, что достигается оптимальным распределением передаточных отношений по ступеням редуктора и рациональным выбором материалов для зубчатых колес.

Рис. 3.27. Схемы зубчатых редукторов

Для обеспечения примерного равенства диаметров колес тихоход­ной и быстроходной ступеней несоосных редукторов при постоянных режимах работы рекомендуется использовать следующие соотношения для определения

передаточного отношения быстроходной ступени u_Б:

где u - общее передаточное отношение редуктора.

При выборе передаточных отношений отдельных ступеней передачи предпочтение следует отдавать стандартным значениям.

Корпуса редукторов обычно выполняют литыми из серых чугунов марки CЧ15 и CЧ20. При единичном производстве корпуса делают сварными из стали. Толщина стенки чугунных корпусов может быть определена из соотношения

где T_вых - момент на тихоходном валу в H×м.

Толщина крышек подшипниковых узлов - d_кр=0,9d.

Диаметр болтов для крепления крышек подшипниковых опор , а диаметр болтов крепления корпуса редуктора к фундаменту равен d_ф=1,25d. Полученные значения относятся к наружному диаметру резьбы, являются ориентировочными и подлежат округлению по ГОСТам.

При окружных скоростях зубчатых колес v £ 12,5 м/с применяют картерную смазку (окунание в масло, залитое в корпус редуктора). Зубчатые колеса быстроходной ступени рекомендуют погружать· в масло на глубину 2-3 высоты зуба. Тихоходные колеса при необходимости допускается погружать в масло не более чем на 1/3 радиуса зубчатого колеса. Погружение на большую глубину нежелательно, т.к. увеличиваются гидравлические потери и снижается КПД. При высоких окружных скоростях v > 12,5 м/с применяют струйное смазывание зубчатых колес под давлением. При этом в конструкции редуктора предусматривается масляный насос. Для смазки используют жидкие индустриальные масла.

Смазывание подшипников при окружных скоростях колес v > 4 м/с обычно выполняется разбрызгиванием залитого в редуктор масла (картерная смазка) вращающимися зубчатыми колесами. При меньших скоростях колес применяют консистентную смазку (пластичную), закладываемую в подшипниковый узел, который в данном случае должен иметь уплотнение со стороны внутренней полости редуктора. При струйном смазывании колес приме­няют принудительное смазывание подшипников от общей масляной системы.

Контрольные вопросы

1. Для чего между двигателем и рабочим органом машины устанавливают передачу?

2. Какие функции выполняют механические зубчатые передачи?

3. Что называют передаточным числом?

4. Как найти передаточное число и КПД многоступенчатой передачи?

5. Каково соотношение между крутящими моментами на ведущем и ведомом валах редуктора?