Материалы по Техн. механике / Лр ПМ / ЛР ИзучКонстрОпрПарамНагрСпосЦ2Редукторов

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЯРОСЛАВА МУДРОГО

________________________________________________________________

Кузнецов Н.П.

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ, ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ И НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ РЕДУКТОРОВ

Методические указания к лабораторной работе

ВЕЛИКИЙ НОВГОРОД

2012

	2
УДК 621.81	Печатается по решению РИС НовГУ

К93

Р е ц е н з е н т кандидат технических наук, доцент И. Г. Фридлянд

Кузнецов Н.П.

К93 Изучение конструкции, определение параметров и нагрузочной способности цилиндрических зубчатых редукторов: Метод. указ. к лабораторной работе по ДМ и ОК /Авт. – сост. Кузнецов Н.П.; НовГУ им. Ярослава Мудрого. - Великий Новгород, 2012. – 23 с.

Рассмотрены устройство, конструктивные особенности, геометрические параметры, оценка точности зубчатых пар и несущей способности цилиндрического двухступенчатого редуктора общего назначения.

Методические указания предназначены для студентов специальностей 151001.65 «Технология машиностроения» , 190601.65 «Автомобили и автомобильное хозяйство» , 110301.65 «Механизация сельского хозяйства», 150201.65 «Машины и технология обработки металлов давлением», 50502.65 «Технология и предпринимательство» всех форм обучения и студентов направлений 151900.62 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», 110800.62 «Агроинженерия», 140100.62 «Теплоэнергетика и теплотехника», 540500.62 «Технологическое образование».

УДК 621.81

ББК 34.445.1

© Новгородский государственный университет , 2012

© Н.П. Кузнецов, 2012

3

1.Цель работы

–Ознакомиться с наиболее распространѐнными видами зубчатых редукторов;

–ознакомиться с конструкцией цилиндрического двухступенчатого редуктора и назначением его деталей;

–определить геометрические параметры зубчатого зацепления путѐм их замера и расчѐта;

–оценить нагрузочную способность редуктора;

–.определить точность зубчатой передачи.

Лабораторная работа выполняется в течение 4-х часов. Внеаудиторная подготовка к работе включает в себя ознакомление с методическими указаниями и изучение соответствующих разделов курса деталей машин по конспектам лекций и указанной литературе.

2. Общие сведения о редукторах

Редуктор (от лат. reducere – приводить обратно, возвращать) – передача, понижающая угловую скорость и повышающая вращающий момент в приводах от электродвигателя к рабочей машине.

Зубчатый редуктор состоит из зубчатых и червячных передач, установленных в отдельном герметичном корпусе, что принципиально отличает его от зубчатой или червячной передачи, встраиваемой в исполнительный механизм или машину.

Редукторы широко применяются в различных отраслях машиностроения. Основные схемы их приведены на рис.1.

Для уменьшения габаритов привода и улучшения его внешнего вида в машиностроении широко применяются мотор-редукторы, объединяющие в одном агрегате электродвигатель и редуктор.

Редукторы классифицируются по типам, типоразмерам и исполнениям.

Т и п р е д у к т о р а определяется составом передач, порядком их размещения в направлении от быстроходного вала к тихоходному и положением осей валов в пространстве.

Для обозначения передач используются прописные буквы русского алфавита: Ц

— цилиндрическая, К — коническая, Ч — червячная, Г — глобоидная, П — планетарная, В — волновая.

Если одинаковых передач две или более, то после буквы ставится соответствующая цифра. Широкий редуктор обозначается буквой Ш, узкий — У, соосный — С. В мотор-редукторах к обозначению впереди добавляется буква М.

Наиболее распространены редукторы с валами, расположенными в горизонтальной плоскости, и поэтому специального обозначения они не имеют (у червячных редукторов валы скрещиваются, оставаясь горизонтальными).

Так, например, на рис.1 ж) показана схема редуктора типа КЦ2 — коническоцилиндрического трехступенчатого редуктора с одной конической и двумя

4

Рис. 1.

Б – быстроходный вал, Т – тихоходный вал

5

цилиндрическими передачами, все валы которого расположены в горизонтальной плоскости (мотор-редуктор на базе этого примера обозначается МКЦ2)

Если все валы редуктора расположены в одной вертикальной плоскости, то к обозначению типа добавляется индекс В. Если ось тихоходного вала вертикальна, то добавляется индекс Т, если ось быстроходного вала вертикальна,— индекс Б.

Например, на рис 1 в) приведена схема редуктора типа Ц2В — цилиндрического двухступенчатого редуктора, все валы которого расположены в вертикальной плоскости, а на рис. 1 л) показана схема редуктора типа ЧТ — червячного одноступенчатого с вертикальной осью тихоходного вала.

Т и п о р а з м е р редуктора определяется типом и главным параметром тихоходной ступени.

Для цилиндрической, червячной и глобоидной передач главным параметром является межосевое расстояние aW конической — внешний делительный диаметр колеса dei, планетарной — радиус водила RW, волновой — внутренний диаметр гибкого колеса d в недеформированном состоянии.

И с п о л н е н и е редуктора определяется передаточным числом, вариантом сборки и формой концевых участков валов.

Так, например, типоразмер приведенного выше редуктора с межосевым расстоянием тихоходной ступени aW = 180 мм и передаточным отношением u = 56 будет обозначаться КЦ2-180-56.

Основная энергетическая характеристика редуктора — номинальный вращающий момент Т на его тихоходном валу при постоянной нагрузке.

Наибольшее распространение получили простые цилиндрические двухступенчатые редукторы. Их применяют в диапазоне передаточных отношений с

номинальными значениями u = 8…40. В одноступенчатых зубчатых редукторах передаточное отношение u = 2…6,3. Применение одноступенчатых редукторов

с большим значением u не рационально из-за увеличения габаритных размеров по сравнению с двухступенчатыми при одинаковом передаваемом вращающем моменте. В трѐхступенчатых цилиндрических зубчатых редукторах передаточное отношение u = 43…200. Для понижения угловой скорости с большими значениями u используют волновые зубчатые редукторы (u = 80…315 на одну ступень) или многоступенчатые планетарные.

3. Конструкции двухступенчатых цилиндрических редукторов.

Наиболее распространѐнной схемой двухступенчатых редукторов является простая развѐрнутая (рис1.б)). Преимущества этой схемы: малая ширина редуктора, высокая технологичность и унифицированность. Недостатком этой схемы является несимметричное расположение зубчатых колѐс относительно опор, вызывающее неравномерное распределение нагрузки по ширине зубчатых венцов.

6

В схеме с раздвоенной быстроходной ступенью (рис.1г)) опоры расположены симметрично относительно зубчатых колѐс тихоходной ступени. Благодаря этому достигается равномерная загруженность опор от сил, действующих в зацеплении, и благоприятное распределение нагрузки по ширине зубчатого венца тихоходной ступени. Преимущества передач с раздвоенными ступенями реализуются в том случае, если обеспечено достаточно равномерное распределение нагрузки между зацеплениями этих ступеней. Для этого зубчатые колѐса раздвоенных ступеней выполняют косозубыми с большим углом наклона (β ≥ 30°) и противоположно направленными винтовыми линиями. Кроме того, предусматриваются опоры, допускающие осевые перемещения, необходимые для самоустанавливаемости (так называемые «плавающие» опоры валов). Редукторы получаются на 20% легче, чем по развѐрнутой схеме

Соосные редукторы (схема по рис.1д)) компактнее несоосных и во многих случаях позволяют получить удачную общую компоновку привода, одинаковое погружение кролѐс в масло, но из-за размещения подшипников входного и выходного вала внутри корпуса имеют увеличенный размер в осевом направлении и усложнѐнную конструкцию корпуса. Наблюдение за работой и контроль состояния внутренних подшипников в эксплуатации затруднены.

Для лабораторной работы используется стандартный двухступенчатый редуктор типа Ц2, выполненный по развѐрнутой схеме (рис.2).

Корпус редуктора разъѐмный, состоящий из нижней части 1, которая и называется корпусом, и верхней части 2 – крышки. Плоскость разъѐма проходит через оси валов. Корпусные детали отлиты из серого чугуна марки СЧ12 или СЧ15 (ГОСТ 1412). Положение крышки относительно корпуса фиксируется двумя штифтами 15, расположенными на возможно большем расстоянии друг от друга. Корпус и крышка стягиваются болтами 13 с наружной шестигранной головкой. У гнѐзд подшипников корпусные детали имеют приливы – бобышки, позволяющие расположить стягивающие болты ближе к отверстиям под подшипники, увеличивая жѐсткость корпуса в районе опор. Во фланце крышки имеются отверстия с резьбой для отжимных винтов 20, облегчающих разборку редуктора. Крышка имеет также проушины для транспортировки редуктора. При сборке редуктора поверхности сопряжения крышки и корпуса покрывают герметиком. Прокладки в плоскость разъѐма не ставят вследствие вызываемых ими искажения формы посадочных отверстий под подшипники и смещения осей отверстий с плоскости разъѐма.

Шестерни 3, 4 быстроходной и тихоходной ступеней выполнены заодно соответственно с входным и промежуточным валами редуктора. Из-за большого передаточного числа диаметр шестерни первой ступени мало отличается от диаметра быстроходного вала, и зубья нарезаны на поверхности вала.

7

Рис. 2.

8

Зубчатые колѐса 6, 7 передач редуктора посажены на промежуточном и тихоходном валах с натягом и передают вращающий момент посредством шпонок 10.

Для изготовления зубчатых колѐс и валов-шестерѐн применяют качественные углеродистые конструкционные стали марок 40, 45, 50 или легированные конструкционные стали марок 40Х, 45Х, 40ХН, 35ХМ и др. Материал выходного тихоходного вала – стали 40, 45 или легированные стали 40Х, 40ХН.

Опорами валов служат радиальные или радиально-упорные подшипники качения 14. Они воспринимают радиальные и осевые нагрузки, возникающие от сил действующих в косозубых передачах. Осевое фиксирование всех валов выполнено по схеме «враспор»: торцы внутренних колец подшипников упираются в буртики вала или распорные кольца 11. Внешние торцы наружных колец подшипников упираются в торцы крышек подшипников. По способу установки крышки подшипников бывают закладные (закладываются в канавки корпуса редуктора - см. рис.2 и 3) и привертные (прикручиваются винтами к корпусу редуктора - см. рис.4). Различают крышки подшипников глухие 9 и сквозные 8 с отверстиями для прохода валов. Если установлены нерегулируемые шариковые подшипники, то для компенсации тепловых деформаций вала между торцом крышки и наружным кольцом подшипника предусматривают зазор 0,2 – 0,5 мм.

Внутренние кольца подшипников установлены на валу с натягом во избежание обкатки кольцом шейки вала, развальцовки посадочных поверхностей и контактной коррозии. Наружные кольца подшипников устанавливают по посадке, обеспечивающей нулевой или небольшой зазор, необходимый при сборке редуктора, а также допускающий осевое перемещение подшипника при тепловом удлинении вала.

Смазка зубчатых колѐс редуктора при окружной скорости колеса Vокр ≤ 12,5м/с производится окунанием их в масло, залитое в корпус. Для двухступенчатых редукторов при окружной скорости Vокр ≥1м/с достаточно погружать в масло только колесо тихоходной ступени. При Vокр ≤ 1м/с в масло должны быть погружены колѐса обеих ступеней редуктора. Вместимость (объѐм) масляной ванны должна быть не менее 0,4…0,7 литра на 1кВт передаваемой мощности во избежание быстрого старения масла и взбалтывания продуктов износа. Уровень масла должен обеспечивать погружение быстроходного колеса в масло приблизительно на две высоты зуба. Контроль уровня масла осуществляется жезловым маслоуказателем 17.

Подшипники смазываются разбрызгиванием масла. На быстроходном и промежуточном валах со стороны шестерѐн перед подшипником устанавливаются маслоотбрасывающие кольца 12, предохраняющие подшипники от переполнения маслом.

Масло заливается через смотровой люк, закрытый крышкой 18. Для слива отработанного масла при его замене в нижней части корпуса имеется маслосливное отверстие, закрытое пробкой 16.

9

Для устранения утечки масла и попадания внутрь редуктора пыли и влаги в сквозных крышках устанавливаются уплотнения 21. Уплотнительные устройства выполняют контактного и бесконтактного типов. К контактному типу относятся манжетные и войлочные уплотнения (рис.3 а),б)), к бесконтактному – щелевые (рис.3 в)), центробежные и лабиринтные (рис.4). Для повышения уплотняющего эффекта различные виды уплотнений комбинируют (см. рис.4).

а)	б)	в)
Рис. 3. Уплотнительные устройства
а) манжетные,	б) войлочные,	в) щелевые

а) б)

Рис. 4. Лабиринтные уплотнения в комбинации со щелевым а) и манжетным б)

Отдушина 19 позволяет выравнивать давление внутри корпуса с атмосферным. Входной и выходной валы редукторов имеют цилиндрические (по ГОСТ 12080) или конические (по ГОСТ 12081) концевые участки для установки полумуфт, шкивов, звѐздочек или зубчатых колѐс. Тихоходный выходной вал может оканчиваться зубчатой полумуфтой, выполненной заодно с валом (см.

рис.5,6).

10

ис. 5. Размеры концов входных валов.

а)	б)
Рис.6. Размеры концов выходных валов.
а) цилиндрический;	б) в виде половины зубчатой муфты.

Редукторы могут иметь различные варианты сборки, отличающиеся расположением входных и выходных валов (оба вала с одной стороны, на различных сторонах редуктора, тихоходный вал выходит на обе стороны и т.п., для двухступенчатых цилиндрических редукторов предусмотрено 9 вариантов сборки).