Редуктор конический одноступенчатый прямозубый

Редуктор конический одноступенчатый прямозубый

Курсовой проект это моя первая конструкторская работа, при выполнении которой я применил на практике знания общеобразовательных и общетехнических дисциплин, таких как физика, математика, техническая и теоретическая механика, детали машин, сопротивление материалов, материаловеденье машиностроительное черчение и другие.

В результате работы я должен:

1. Систематизировать, закрепить и расширить теоретические знания, а также развить расчетно-графические навыки;

2. Ознакомиться с конструкциями типовых деталей и узлов и приобрести навыки самостоятельного решения инженерно – технических задач, умения рассчитать и сконструировать механизмы и детали общего назначения на основе полученных знаний

3. Овладеть техникой разработки конструкторских документов на различных стадиях проектирования и конструирования;

4. Научиться защищать самостоятельно принятое техническое решение.

Мне предстоит рассчитать и спроектировать одноступенчатый конический прямозубый редуктор по трём параметрам: мощности, передаточному числу, и числу оборотов. (Проектирование-это разработка общей конструкции изделия, а Конструирование – это детальная разработка всех вопросов, решение которых необходимо для реальной конструкции изделия) Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненных в виде отдельного агрегата и служащих для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Мне предстоит рассчитать и спроектировать одноступенчатый конический прямозубый редуктор. Конические редукторы применяются для передачи движения между валами, оси которых пересекаются под углом 90º. Назначение редуктора – понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим. Механизмы для повышения угловой скорости, выполненные в виде отдельных агрегатов, называют ускорителями или мультипликаторами. Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или стального), в котором помещают элементы передачи – зубчатые колеса, валы, подшипники и т.д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают такие устройства для смазывания зацеплений и подшипников или устройство для охлаждения Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения.

Редукторы классифицируются по следующим признакам:

Ø тип передачи (зубчатые, червячные или зубчато – червячные);

Ø число ступеней (одноступенчатые и многоступенчатые);

Ø тип зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо – цилиндрические);

Ø относительное расположение валов в пространстве (горизонтальные и вертикальные);

Ø особенности кинематической схемы (развернутая, соосная и с раздвоенной ступенью).

1. Задание на курсовой проект и кинематическая схема

Спроектировать одноступенчатый, горизонтальный, конический редуктор (режим работы редуктора спокойный нагрузка нереверсивная, предназначен для длительной эксплуатации; работа односменная; температура окружающей среды +10…+30ºС, срок службы неограничен.) по следующим данным:

Рис 1 Кинематическая схема редуктора

2. Выбор электродвигателя и кинематический расчёт

Определяем общий КПД редуктора:

Согласно [(3); таблице 1.1] принимаем:

КПД зубчатых колёс ;

КПД подшипников ;

Определяем требуемую мощность электродвигателя:

Определяем скорости на валах:

;

;

Согласно [(3); таблице П1] выбираем двигатель с

Зубчатые цилиндрические

Редукторы служат для понижения частоты вращения (тихоходного вала по отношению к быстроходному) и повышения вращающего момента на тихоходном валу.

Редуктор одноступенчатый цилиндрический

Совместно с фланцевым электродвигателем редуктор составляет мотор-редуктор. Тихоходный вал с напрессованным на него колесом с внутренними зубьями установлен в корпус через окно на боковой стенке. Шестерня расположена на конце вала электродвигателя, что уменьшает размеры мотор-редуктора. Система смазывания зацепления картерная, подшипники смазываются маслом, разбрызгиваемым зубчатым колесом.

Редуктор двухступенчатый цилиндрический, выполненный по развернутой схеме

У этого редуктора горизонтальная плоскость разъема корпуса. Для установки валов использованы роликовые конические подшипники, которые регулируют нажимными шайбами и винтами, размещенными в закладных крышках. Соединение зубчатых колес с валами выполнено призматическими шпонками. В редукторе применены торцовые уплотнительные устройства.

Редуктор двухступенчатый цилиндрический, выполненный по развернутой схеме с корпусом без разъема

Такая конструкция корпуса обеспечивает уменьшение массы редуктора и повышает жесткость корпуса, но несколько усложняет технологию изготовления деталей и сборку. Зубчатые колеса и тихоходная шестерня установлены через окно в верхней стенке корпуса и соединены с валами при помощи шлицев. Сборка деталей на промежуточном и тихоходном валах завершается установкой подшипника внутри корпуса. В качестве опор использованы шариковые радиальные подшипники и привертные крышки.

Редуктор двухступенчатый цилиндрический с шевронными колесами

Быстроходная ступень выполнена раздвоенной. Тихоходный вал зафиксирован в осевом направлении роликовыми коническими подшипниками, которые регулируют винтом с нажимной шайбой. Быстроходный и промежуточный валы плавающие, установлены в опорах на роликовых цилиндрических подшипниках. Для передачи моментов с зубчатых колес на валы использованы соединения с натягом. Корпус редуктора имеет горизонтальную плоскость разъема, крышки подшипников закладные, в качестве уплотнительных устройств использованы манжеты.

Редуктор двухступенчатый цилиндрический с шевронными колесами и корпусом без разъема

В данной конструкции промежуточный вал зафиксирован роликовыми коническими подшипниками, которые регулируют при помощи металлических прокладок под фланцами привертных крышек. Быстроходный и тихоходный валы плавающие. Шлицевые соединения колес и шестерен с промежуточным и тихоходным валом обеспечивают передачу вращающих моментов. Особенности конструкции редуктора без разъема корпуса редуктора приведены на листе 10.3.

Редуктор двухступенчатый цилиндрический соосный

Соосные редукторы обычно более удобны при компоновке привода, чем редукторы, выполненные по развернутой схеме, но имеют большую ширину корпуса из-за необходимости размещения опор быстроходного и тихоходного валов на одной оси. Опоры быстроходного и тихоходного валов расположены в стенке внутри корпуса. Редуктор выполнен с разъемом по осям валов, крышки подшипников закладные. В качестве опор валов служат шариковые радиальные подшипники, установленные враспор. Конструкция характерна благоприятными условиями смазывания передач, так ка зубчатые колеса погружены в масло примерно на одну и ту же глубину.

Редуктор двухступенчатый цилиндрический соосный с осями валов, расположенными в вертикальной плоскости

Такое расположение осей валов позволяет уменьшить занимаемую редуктором площадь, но усложняет условия смазывания тихоходной передачи. Редуктор совместно с фланцевым электродвигателем составляет мотор-редуктор. Шестерня быстроходной передачи установлена на конце вала электродвигателя, а подшипники тихоходного вала — в приливе корпуса, что позволяет отказаться от промежуточной стенки внутри корпуса. Подшипник с пружинным кольцом на наружном кольце фиксирует тихоходный вал в осевом направлении, другой подшипник является плавающим. Для смазывания тихоходной передачи предусмотрена пластмассовая смазочная шестерня.

Редуктор двухступенчатый цилиндрический соосный с тихоходной ступенью внутреннего зацепления

Использование внутреннего зацепления позволяет уменьшить размеры редуктора, но вынуждает располагать шестерню тихоходной передачи на консоли. Промежуточный вал фиксируется в осевом направлении шариковым радиальным подшипником, расположенным в стакане, другой подшипник является плавающим. Подшипники на быстроходном и тихоходном валах установлены враспор.

Редуктор двухступенчатый цилиндрический соосный двухпоточный внешнего зацепления

Использование двух- и трехпоточных редукторов позволяет уменьшить их массу и габаритные размеры благодаря равномерному распределению нагрузки между потоками, которое обеспечивают специальными устройствами. Редуктор совместно с фланцевым электродвигателем составляет мотор-редуктор. Быстроходная шестерня находится на валу электродвигателя. Шариковые радиальные подшипники на промежуточных и тихоходном валах установлены враспор. Торсионные валы обеспечивают выравнивание нагрузки между потоками.

Редуктор двухступенчатый цилиндрический соосный двухпоточный с тихоходной ступенью внутреннего зацепления

Этот редуктор имеет горизонтальную плоскость разъема. Равномерность распределения нагрузки между потоками обеспечивается шевронной быстроходной ступенью.

Редуктор двухступенчатый цилиндрический соосный двухпоточный с тихоходной ступенью внутреннего зацепления без разъема корпуса

Валы и колеса установлены через окна в боковых стенках корпуса редуктора, выравнивание нагрузки обеспечивают пружины сжатия, встроенные в быстроходные колеса.

Редуктор двухступенчатый цилиндрический соосный трехпоточный

Корпус редуктора имеет боковые крышки, что обеспечивает удобство монтажа валов и колес. Опоры быстроходного и тихоходного валов размещены в стенке внутри корпуса.

Назначение и устройство цилиндрического редуктора

Создание двигателей внутреннего сгорания привело к резкому возрастанию количества и многообразия, разработанных инженерами механизмов, обеспечивающих преобразование крутящего момента, соответствующего некоторой скорости вращения, в крутящий момент с другой скоростью. В результате было создано такое устройство, как редуктор, и в том числе одна из его разновидностей — цилиндрический редуктор, который сегодня является очень популярным механизмом в машиностроении. При этом редуктор, позволяющий ступенчато изменять передаточное число получил название коробки передач.

Применение этого механического агрегата в автомобилях позволяет передавать мощность с вала двигателя другим вращающимся элементам с очень высоким КПД, достигающим в зависимости от конструкции 95—98 %.

При его работе используется механическая система, называемая цилиндрической передачей из-за того, что с ее помощью вращение может передаваться от одного вала к другому, только если эти валы соосны или параллельны друг другу.

Виды цилиндрических редукторов

Классификация редукторов может вестись в зависимости:

• от типа корпусов;
• от способа охлаждения;
• от вида используемых подшипников;
• от скорости вращения;
• от значения передаточного числа;
• от величины передаваемой мощности.

Кроме того, цилиндрические редукторы в зависимости от вида входящих в них зубчатых колес могут быть:

• прямозубыми;
• косозубыми;
• кривозубыми;
• шевронными;
• комбинированными.

Более подробно типы зубчатых передач, которые может иметь редуктор цилиндрический одноступенчатый (или многоступенчатый), изложены в ГОСТе 16531-83. В нем дается подробное описание всех возможных видов зубчатых колес, которые может содержать конструкция цилиндрического редуктора.

Достоинства и недостатки передач в зависимости от типа зубьев

А. Колеса прямозубые

Это наиболее распространенная разновидность зубчатых колес. Их зубья располагаются в плоскостях перпендикулярных по отношению оси вращения, а линия соприкосновения зубьев у шестерни проходит, наоборот, параллельно этой оси. Колеса с прямыми зубьями обладают наименьшей стоимостью, но они обеспечивают крутящий момент, максимальное значение которого немного меньше, чем могут создавать косозубые или шевронные. Кроме того, шестерни с такими зубьями больше шумят, чем шестерни с более сложными по форме зубьями.

Б. Косозубые и кривозубые колеса

Они представляют собой усовершенствованный вариант прямозубой шестерни. У них зубья расположены, если сравнивать с прямыми зубьями, под наклоном (или по кривой линии, в случае кривозубых колес), образуя подобие винтовой линии.

Преимущества

Зацепление колес происходит менее шумно, более эффективно и плавно, если сравнивать со случаем, когда используется прямозубый вариант шестерни. Площадь соприкосновения также больше, чем у прямозубой передачи, поэтому и значение максимального передаваемого момента также повышено.

Недостатки

Во время работы косозубого/кривозубого колеса появляется механическое усилие, сдвигающее его по оси, поэтому вал должен устанавливаться только с применением упорных подшипников, для предотвращения его горизонтального смещения. Увеличение площади соприкосновения зубьев ведет также к возрастанию силы трения между зубьями, что в свою очередь является причиной появления дополнительных потерь мощности и нагрева цилиндрического редуктора, а также снижения его кпд. Для уменьшения указанных негативных явлений и их компенсации требуется применение специальных смазочных материалов. Косозубые/кривозубые колеса применяют в основном там, где требуется передача значительных крутящих моментов особенно, если вал вращается с очень большой скоростью, и есть ограничения по степени шумности, которую создает соосный цилиндрический редуктор.

В. Шевронные колеса

Изобретение этих колес нередко приписывают французскому предпринимателю Ситроену, хотя он просто смог во время оценить и выкупить права на соответствующий патент у польского малоизвестного сегодня механика-самоучки. Зубья шевронных колес, если смотреть на них сверху, похожи по форме на английскую букву «V». Они могут выполняться либо как цельные детали, либо получаться за счет стыковки пары колес косозубого типа.

Применение шевронных колес позволяет решить проблему возникновения на валу осевой силы, так как направленные в разные стороны усилия, действующие на обе части таких колес компенсируют взаимно друг друга. В результате отпадает необходимость в упорных подшипниках, так как передача с использованием шевронных колес является самоустанавливающейся и не имеющей тенденции к появлению осевых сдвигов. Поэтому сборка цилиндрического редуктора, оснащенного шевронными колесами, выполняется с креплением одного из валов с помощью плавающих опор (например, с использованием подшипников с цилиндрическими роликами).

Что дает наличие у редуктора нескольких ступеней передачи?

В зависимости от количества ступеней цилиндрический зубчатый редуктор называется:

• одноступенчатым;
• двухступенчатым;
• трёхступенчатым;
• многоступенчатым.

От количества передач (ступеней), которые имеет цилиндрический редуктор, зависит и передаточное число, существующее у него.

Например, у одноступенчатого цилиндрического редуктора оно, как правило, находится в диапазоне 1,5—10, у редуктора цилиндрического двухступенчатого — в пределах 10—60. А трёхступенчатые редукторы цилиндрические обеспечивают коэффициент редукции 60—400.

Корпуса редукторов

Цилиндрический редуктор при его серийном производстве снабжается, как правило, литым корпусом стандартизованного размера с использованием литейного чугуна или литейных сталей. Спецификация на эти материалы приведена в соответствующих регламентирующих отраслевых документах и ГОСТ. В тех случаях, когда требуется получить конструкцию небольшого веса, применяют корпуса из легких сплавов.

При штучном производстве чаще всего используют корпуса сварные, что позволяет реализовывать конструктивные решения, расчет и проектирование которых проводились по индивидуальному заказу.

На корпусах редукторов, как правило, имеются места для крепления в виде «ушей» и/или «лап», с помощью которых их можно передвигать и крепить по месту установки, используя сборочный чертеж на автомобиль. На выходной части валов устанавливают уплотнения для того, чтобы исключить вытекание масла. С внешней стороны корпуса редукторов могут иметь дополнительные конструкционные элементы, препятствующие увеличению внутреннего давления редуктора, которое может возникать при его нагреве в процессе работы.

Типы смазочных масел для редукторов

Заводами-изготовителями, осуществляющими расчет, проектирование и изготовление редукторов, также и рекомендуются конкретные типы смазочных масел, которые назначаются разными для разных типов этих агрегатов. Например, цилиндровое масло 11, выпускаемое по ГОСТу 1841—51, должно применяться для смазки таких редукторов, как РМ-260 или РМ-400, а масло индустриальное 50, изготавливаемое по ГОСТу 1707—51, — для редукторов типа РМ-500, РМ-750, РМ-1000.

Компоновка цилиндрического редуктора

Ее особенности определяются тремя факторами:

• набором и видом деталей (ими являются валы и шестерни);
• размерами агрегата;
• вариантами исполнения примененных в редукторе цилиндрических передач.

Цилиндрические передачи по типу исполнения могут быть:

• развернутыми;
• раздвоенными;
• соосными.

Развернутая схема применяется, если межосевое расстояние менее 80 см. Редукторы, изготовленные в соответствии с этой схемой, обладают удлиненной формой, что вызывает перерасход металла почти на 20 % в сравнении с редукторами, расчет которых производился по раздвоенной схеме.

Раздвоенную схему используют при расчете как тихоходной, так быстроходной ступеней редукции. Но более рациональным будет ее использование во втором случае реализации, так как в этом случае можно выполнить проектирование промежуточного вала в виде плавающего вала и «вала-шестерни». При этом раздвоенная схема благодаря возможности применения косозубых передач может получить свойства шевронной передачи.

В соосной схеме расчет и проектирование кинематической схемы ведут исходя из предположения соосности обоих валов: и выходного вала, и входного. Такие редукторы обладают габаритами и массой близкими по значению к аналогичным параметрам редукторов, расчет которых и проектирование был произведен по развернутой схемой. Они работают в условиях, когда быстроходная ступень оказывается недонагруженной при перегруженной тихоходной ступни.

И в заключение нужно отметить, что срок службы редуктора зависит:

• от правильности расчетов нагрузки, которые должны проводиться в соответствии с требованиями ГОСТов;
• от своевременности проведения профилактических мероприятий;
• от степени регулярности замены масла.

Грамотное обслуживание редуктора, особенно такого, как редуктор цилиндрический трехступенчатый, продлит время его работоспособности и сократит финансовые расходы на его ремонт, а покупка нового редуктора не станет обязательной мерой поддержания автомобиля в исправном состоянии даже при длительном сроке его эксплуатации.

Двухступенчатый цилиндрический редуктор: назначение и конструктивные особенности

Данное устройство предназначено для преобразования высокой скорости вращения вала в более низкую и стабильную. Учитывая некоторые аспекты работы данного оборудования, имеется возможность использовать двигатель небольшой мощности, который сможет приводить в движение достаточно большие механизмы. Цилиндрический двухступенчатый редуктор зачастую применяют на оборудовании, задействованном в промышленной сфере, ввиду того, что валы таких механизмов имеют разнонаправленное движение.

Преимущества цилиндрических редукторов

К основным преимуществам двухступенчатого цилиндрического редуктора можно отнести то, что он обладает высоким КПД. То есть даже при длительной работе комплектующие механизма не нагреваются, а передаваемое количество мощности не уменьшается. Это весьма неплохой показатель, который позволяет обеспечивать длительную и бесперебойную работу механизма.

На наконечнике выходного вала имеется небольшой зазор, что позволяет редуктору обладать высокой кинетической точностью. К тому же у данного оборудования отсутствует процесс самоторможения. Данный факт позволяет выполнять необходимую работу без остановок.

Но, как и у любого механизма у данного цилиндрического редуктора тоже есть определенный недостаток. В принципе он незначителен и ни в коем случае не сказывается на производительности и надежности агрегата. Основной минус использования данного оборудования связан со слишком высоким уровнем шума при работе.

Двухступенчатый цилиндрический редуктор используется для работы с механизмами с повторно кратковременным режимом нагрузки. Также возможно использование данного агрегата для преобразования низкой скорости в высокую при совместной работе с двигателем в одном блоке. Также имеется возможность использования данного редуктора для бесступенчатой коррекции угловой скорости. Что же касается внешней и внутренней конструкции данного аппарата, стоит отметить следующее: корпус изготовлен из чугуна и легких металлов.

Если же при изготовлении оборудования немаловажным фактором является возможное уменьшение веса устройства, то зачастую в конструкции могут использоваться алюминий или другие сплавы лёгкого характера. Данный факт делает редуктор весьма мобильным в плане перемещения. На корпусе двухступенчатого цилиндрического редуктора предусмотрено наличие определенных выемок для удобства транспортировки или перемещения оборудования.

В своем оснащении данное оборудование имеет зубчатые колеса, которые могут быть комбинированными, шевронами, прямозубыми и так далее. Сам механизм редуктора проектируется уже после всех расчётов инженеров. Здесь важно рассчитать напряжение, которое способно приводить редуктор в действие. Как правило, данные показатели зависят от разновидности вала. В случае если оборудование оснащено быстроходным валом, то напряжение кручения во время расчётов будет минимальным.

В целом же двухступенчатый цилиндрический редуктор весьма полезное устройство, которое значительно облегчает процесс использования большого количества оборудования, которое задействовано в промышленном производстве. В зависимости от своей конструкции редуктор может предложить своему будущему пользователю неплохие показатели мобильности в процессе эксплуатации. При выборе конкретного оборудования необходимо учитывать характеристики и оснащение редуктора в контексте планируемых рабочих процессов.