Теоретические сведения. Министерство образования и науки РФ

Министерство образования и науки РФ

Тольяттинский Государственный университет

Кафедра «Нанотехнологии, материаловедение и механика»

Лабораторная работа №1

«Разборка и сборка цилиндрического зубчатого редуктора»

Тольятти 2012 г.

Лабораторная работа №1. Разборка и сборка цилиндрического зубчатого редуктора

Цель работы

Изучение конструкции цилиндрического зубчатого редуктора и определение его основных параметров.

Теоретические сведения

Зубчатый редуктор – это механизм, состоящий из зубчатых передач и предназначенный для понижения угловых скоростей и увеличения крутящих моментов с постоянным передаточным отношением, выполненный в виде отдельного агрегата.

Зубчатые редукторы бывают одноступенчатые, выполненные из одной зубчатой передачи, и многоступенчатые, выполненные из нескольких последовательно соединенных зубчатых передач.

На рис.1 показан цилиндрический двухступенчатый зубчатый редуктор с параллельными осями внешнего зацепления с косыми зубьями (обозначение приведено согласно ГОСТу 2.770-68).

Рис. 1. Зубчатый цилиндрический двухступенчатый редуктор с

параллельными осями внешнего зацепления с косыми зубьями.

Передаточное число любой ступени редуктора определяется по формуле:

, (1)

где – число зубьев меньшего зубчатого колеса – шестерни;

– число зубьев большего зубчатого колеса – колеса.

Общее передаточное число редуктора определяется по формуле:

, (2)

где - передаточные числа отдельных ступеней.

Окружной модуль зацепления передачи определяется по формуле:

, (3)

где - межосевое расстояние рассматриваемой ступени редуктора.

Допустимое значение мощности, которая может длительно передаваться редуктором определяется из условия прочности по формуле:

, квт, (4)

где – допускаемые контактные напряжения материала зубчатых колес, кгс/мм²;

– наименьшая ширина зубчатого колеса ступени, мм;

– частота вращения ведущего вала редуктора, об/мин;

– коэффициент, учитывающий специфику косозубого зацепления;

– коэффициент нагрузки;

­ коэффициент неравномерности распределения нагрузки между зубьями.

Корпус редуктора воспринимает силы, действующие в зацеплении и обеспечивает правильное взаимное расположение деталей.

Рис. 2. Корпус редуктора:

Толщина стенки, отвечающая необходимой жесткости корпуса редуктора и требованиям технологии литья (рис.2), определяется по формуле:

, мм 6 мм. (5)

На верхней плоскости крышки корпуса для осмотра колес и других деталей редуктора и для заливки масла делают окно максимальных размеров.

По всему контуру разъема корпуса и крышки редуктора делают фланцы для размещения крепежных болтов, диаметр которых определяют по формуле:

(6)

Точность фиксирования крышки относительно корпуса редуктора (для предотвращения деформации наружных колец подшипников и перекоса крышек подшипников при смещении крышки относительно корпуса) достигается двумя штифтами, которые предохраняли крышку и корпус от сдвига при растачивании.

Для плотного прилегания в зоне сопряжения корпуса с крышкой поверхности шабрят или шлифуют. Для уплотнения их смазывают герметиком.

Рис. 3. Крепление крышки и корпуса редуктора:

Рис.4. Маслоуказатель и пробка:

1 – маслоуказатель; 2 – прокладка; 3 – прокладка; 4 – пробка.

Для крепления корпуса к плите или раме в опорной поверхности корпуса делают фланцы с отверстиями для крепежных болтов. Диаметр крепежных болтов к раме или плите (рис. 3) определяется по соотношению:

(7)

Для упрочнения опорных фланцев и приливов подшипниковых гнезд выполняют ребра жесткости, которые одновременно увеличивают общую жесткость корпуса.

Для уменьшения потерь мощности на трение, снижения износа, предохранения от коррозии, заедания и лучшего отвода тепла трущиеся поверхности смазывают маслами.

В корпус редуктора заливают масло из условия 0,3…0,7 литра на 1 квт передаваемой мощности. При вращении колес масло разбрызгивается зубьями. Внутри корпуса образуется масляный туман. Частицы масла покрывают поверхности всех деталей внутри корпуса.

Рис. 5. Проушина крышки:

При работе редуктора масло постепенно загрязняется продуктами износа и с течением времени стареет, свойства его ухудшаются. Для слива отработанного масла в корпусе редуктора имеется сливное отверстие, закрываемое пробкой (рис. 4). Для подъема и транспортировки крышки корпуса и собранного редуктора применяют проушины (рис. 5). Допускается применение специальных грузовых болтов.

Во время работы редуктора внутри корпуса в результате нагрева воздуха и масла повышается давление. Чтобы избежать выбрасывания масла через уплотнения и стыки, внутреннюю полость корпуса сообщают с внешней средой отдушиной (рис. 6). Для наблюдения за уровнем масла в корпусе устанавливается жезловый маслоуказатель, для которого на корпусе делается специальный прилив (рис. 4). Уровень масла контролируется двумя рисками, нанесенными на стержне маслоуказателя.

Для осевого фиксирования зубчатых колес в редукторе используют буртики на валу, распорные втулки и торцы колец подшипников (рис.7).

В качестве опор валов редуктора широкое распространение получили радиальные однородные шарикоподшипники. В системе соединений подшипников с валом и корпусом кольца принимают за основные детали. Различные посадки обеспечиваются выбором соответствующих отклонений цапф валов и отверстий корпусов. Посадка внутренних колец подшипников осуществляется в системе отверстия, а наружных – в системе вала. Расчетный ресурс подшипника может быть обеспечен правильным выбором характера посадок его колец. Посадки колец зависят в основном от условия нагружения кольца. Если нагружение кольца местное, то есть кольцо не вращается относительно радиальной нагрузки (неподвижное кольцо), то следует применять посадки с зазором. Это обеспечивает более равномерный износ по окружности дорожки качения. Если нагрузкациркулярная, то есть

Рис. 6. Крышка люка:

кольцо воспринимает радиальную нагрузку последовательно всей окружностью дорожки качения (кольцо вращается), то следует применять посадки с натягом. Пример обозначения посадок при вращающемся внутреннем кольце подшипника приведен на рис. 4.

Рис. 7. Опоры вала:

1 – крышка закладная с отверстием; 2 – шарикоподшипник радиальный однорядный; 3 – шайба маслозащитная; 4 – втулка; 5 – кольцо регулировочное; 6 – крышка закладная глухая; 7 – колесо зубчатое; а – температурный зазор; в – ширина зубчатого венца.

При картерной смазке зубчатых колес подшипники качения смазываются брызгами масла. Для косозубых колес с целью предотвращения попадания в подшипник продуктов износа, а также излишков масла, подшипники защищают маслозащитными шайбами (рис. 7). Конструкция маслозащитных шайб зависит от конструкции подшипникового узла.

Для предохранения вытекания масла из подшипниковых узлов наружу, а также для защиты от попадания пыли и влаги извне в изучаемом редукторе применяются бесконтактные (щелевые) уплотнительные устройства, принцип работы которых основан на создании сопротивления протекающего через них масла. Для увеличения сопротивления передвижению масла в уплотнении применены кольцевые цилиндрические канавки (рис. 7). Сопротивление увеличивается в результате последовательного расширения и сужения потока масла.

Для предотвращения попадания пыли и влаги зазоры бесконтактных уплотнений заполняют густой смазкой. В крышке подшипника для стока жидкой смазки в полости редуктора имеется дополнительная канавка и дренажное отверстие (рис. 7).