Лабораторна робота № 3

Лабораторна робота № 3

Вивчення КОНСТРУКЦІЙ ЦИЛІНДРИЧНИХ ЗУБЧАСТИХ РЕДУКТОРІВ

МЕТА РОБОТИ: Вивчити основні конструкції циліндричних зубчастих редукторів, з’ясувати порядок складання, розбирання та регулювання їх вузлів. Скласти кінематичну схему редуктора та схему евольвентного зубчастого зачеплення, на яких показати основні параметри редуктора і зачеплення. Виконати заміри і розрахунки, що характеризують геометрію та кінематику циліндричних зачеплень.

 

1 ВКАЗІВКИ З САМОПІДГОТОВКИ ДО РОБОТИ

1.1 Завдання для самостійної підготовки

Під час підготовки до роботи з’ясувати призначення і область застосування циліндричних зубчастих передач, ознайомитись з класифікацією циліндричних редукторів по розташуванню осей валів та розміщенню зубчастих коліс на валах, вивчити основні терміни, визначення і позначення геометричних, кінематичних та силових параметрів зубчастих циліндричних передач.

 

1.2 Питання для самопідготовки

1 Поняття про евольвенту, геометричний спосіб одержання даної кривої, її застосування в зубчастих передачах.

2 Місце і основне призначення циліндричних передач.

3 Передаточне число зубчастої пари, визначення загального передаточного числа для двох, трьох пар послідовних зачеплень.

4 Ведуче і ведене зубчасте колесо, терміни “шестерня” і “колесо”, їх застосування і позначення.

5 Точність зубчатих зачеплень, втрати потужності в передачі, поняття ККД передачі.

6 Поняття про перекриття зубів, коефіцієнти перекриття.

7 Прямозубі, косозубі і шевронні циліндричні передачі, їх взаємна оцінка, переважне застосування.

8 Боковий і радіальний зазори у зачепленні, обґрунтування необхідності в цих зазорах.

9 Кріплення циліндричних зубчастих коліс на валах, випадки необхідності застосування вала-шестерні.

10 Матеріали і способи одержання заготовок для зубчастих коліс, способи нарізання зубів, фінішні операції.

 

1.3 Рекомендована література

1. Деталі машин: підручник : затверджено МОН України / А. В. Міняйло та ін. – К.: Агроосвіта, 2013. – 448 с.

 

2 ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

 

1 Опис конструкції редуктора

Зубчасті редуктори – механізми, які складаються з однієї або більшого числа пар зубчастих зачеплень та призначені для пониження кутових швидкостей (частот обертання) і одночасного збільшення обертаючих моментів на веденому валу по відношенню до ведучого вала. Як правило, зубчасті редуктори виконуються у виді окремих агрегатів, які виготовлюються централізовано і мають досить високий ступінь стандартизації та уніфікації.

В залежності від величини, умов і режимів навантаження, жорсткості валів, виду термообробки зубів коліс використовуються розгорнуті, роздвоєні або співвісні схеми взаємного розташування зубчастих коліс і опор редуктора. Кінематичні схеми найбільш розповсюджених редукторів представлено на рисунку 1.

 

r.3.1.jpg

Рисунок 1 – Кінематичні схеми найбільш розповсюджених циліндричних редукторів

 

2 Основні характеристики редуктора

Основна силова характеристика редуктора це – потужність, що передається (обертаючий момент) на веденому валу. Основна кінематична характеристика - передаточне число. Для досягнення різноманітних значень передаточних чисел промисловість випускає одно, двох і трьохступінчасті редуктори. Діапазон рекомендованих передаточних чисел одноступінчастого редуктора складає від 2 до 6,3 (8), двохступінчастого 8...40, трьохступінчастого 31,5...180 і більше.

Слід відмітити, що серед них, завдяки своїй простоті і компактності (найменший габарит по ширині), найбільш поширені двохступінчасті редуктори з розгорнутою схемою (рис. 2). Саме тому подібні редуктори розглядаються у даній роботі.

 

r.3.2.jpg

Рисунок 2 – Двохступінчастий редуктор з розгорнутою схемою

 

Ступені у двохступінчастих циліндричних редукторах поділяють на швидкохідну і тихохідну, вали іменують як ведучий (швидкохідний), проміжний і ведений (тихохідний). У зв’язку з тим, що вали редуктора розраховані на передачу різних значень обертаючого моменту, то їх легко відрізнити по діаметрах.

При визначенні геометричних параметрів зубчастих зачеплень прийнято позначати параметри, що відносяться до шестерні індексом “1”, а до колеса індексом “2”.

Для діаметрів кіл стандартом встановлені позначення: ділильний діаметр (кола, яке ділить зуб на головку і ніжку) - d, діаметр початкового кола (кола, які перекочуються одно по одному без ковзання) - dw, діаметр основних кіл (кола, які утворюють евольвенти зубів) - db, діаметри кіл западин і кіл виступів відповідно df і da.

Для не коригованих зубчастих зачеплень початкові та ділильні кола коліс співпадають.

Міжосьова відстань зубчастої пари - найкоротша відстань між осями обертання коліс - являє собою суму початкових (ділильних) радіусів і, як правило, повинна відповідати стандартному значенню.

r.3.3.jpg
Рисунок 3 - Схема зачеплення зубчастих коліс

 

Відстань між однойменними точками профілів сусідніх зубів по дузі кола називають коловим (торцевим) кроком зубів. Для косозубих і шевронних зубів крім колового розрізняють нормальний крок зубів – найкоротшу відстань між зубами (рис. 4).

Лінійна величина, що в π разів менша за коловий крок (по ділильному колу) називається коловим (торцевим) модулем зачеплення, а лінійна величина, що в π разів менша за нормальний крок – нормальним модулем.

Модуль – основна характеристика розмірів зубчастих коліс. Для прямозубих коліс значення колового і нормального модулів співпадають і модуль позначається літерою m.

                              

r.3.4.jpg

Рисунок 4 - Параметри зубчатого колеса

Модулі евольвентних зубчастих зачеплень стандартизовано, причому для косозубих і шевронних коліс по стандарту вибирають значення тільки нормального модуля, а величина колового модуля залежить тільки від кута нахилу зуба. Для косозубих коліс кут нахилу зуба рекомендують приймати в межах 8...22°, для роздвоєних схем і шевронних зачеплень він може бути 30° і більшим.

Висота головки і ніжки зуба приймається в залежності від модуля зачеплення mha = 1,25 hm тобто між вершиною зуба одного зубчастого колеса і западиною другого існує зазор.

Важливим параметром зубчастих коліс є ширина зубчастого вінця, для різних видів розрахунків застосовуються коефіцієнти відносної ширини колеса b. Слід також відмітити що коефіцієнт baψ приймається по стандарту.

3 Порядок збирання, розбирання та регулювання циліндричного редуктора

Горизонтальний одноступінчастий циліндричний редуктор (рис. 5) складається з корпуса, кришки редуктора, зубчастих коліс (швидкохідного, проміжного і тихохідного валів), що монтуються на підшипниках та закриваються кришками. Кришка 4 центруються при складанні штифтами і з'єднується з корпусом болтами 16 і 18. Болти бажано розміщувати як найближче до осей валів. Щоб мати таку можливість у виливках корпусу і кришки передбачають спеціальні приливи 6 для головок болтів і гайок. Болти входять в отвори кришки та корпусу з зазором.

У площині розняття кришки і корпусу прокладку не ставлять, щоб не порушити посадок підшипників. Площини розняття часто пришабрують або змащують густим мастилом чи лаком. Щоб можна було відокремлювати кришку від корпусу при розбиранні редуктора, у кришці передбачено два різьбових отвори для відтискних гвинтів 15.

Для точного фіксування кришки корпусу на основі редуктора передбачено два конічних штифти 17. Для заливання масла в корпус та для огляду в кришці редуктора передбачено оглядовий отвір, закритий кришкою 8. Масла в корпусі має бути не менш як 0,3 … 0,8 літра на кожен кіловат потужності, що передається. Рівень масла контролюється масловказівником 11. Для випускання масла з корпусу передбачено пробку 12. У кришці корпусу або оглядовому вікні встановлюють душник 9, що має ряд отворів для сполучення з зовнішнім повітрям внутрішньої порожнини редуктора. Душник виконує роль запобіжника проти підвищення тиску в корпусі внаслідок розширення повітря при нагріванні під час роботи редуктора. Злив мастила здійснюється через різьбовий отвір, що закривається пробкою.

У верхній частині кришки редуктора встановлюють вантажні болти (рим-болти), або роблять вушки 10, якими піднімають кришку при складанні і розбиранні, а також транспортують весь редуктор.

Крім величини зазорів, при складанні зубчастої передачі регулюють правильність зачеплення по плямі контакту. Для цього на зуби шестірні наносять тонким шаром рідкі білила або суміш сурику з маслом. Після цього провертають кілька разів зубчасте колесо і по відбитками на його зубах судять про якість зачеплення. При правильному приляганні відбитки будуть виходити у вигляді рівною смуги уздовж робочої поверхні зубів по обидва боки їх. У разі перекосу осей в вертикальній площині відбитки вийдуть не по всій довжині зубів, а тільки по Їхніх лежачим навхрест кінців. При непаралельності осей зубчастих коліс відбитки на зубах другого колеса вийдуть тільки з одного кінця зубів.

                    

r.3.5.jpg

Рисунок 5 - Одноступінчастий циліндричний редуктор

 

4 Типи зубчастих передач редуктора

Зубчаста передача - механізм або частина механізму в складі якого є зубчасті колеса, що використовуються для зміни швидкості й напряму руху ведучої частини при відповідних змінах обертового моменту, коли необхідне точне відношення швидкостей ведучого і веденого вала в будь-який момент часу.

Класифікація зубчастих передач:

  • По формі профілю зубців:
  • По типу зубців:
    • прямозубі;
    • косозубі;
    • шевронні;
    • криволінійні.
  • По коловій швидкості коліс:
    • тихохідні;
    • середньошвидкісні;
    • швидкохідні.
  • За ступенем безпеки:
    • відкриті;
    • закриті.
  • По відносному обертанню коліс і розміщенню зубців:
    • внутрішнє зачеплення (обертання коліс в одному напрямку);
    • зовнішнє зачеплення (обертання коліс в протилежних напрямках).

Залежно від форми профілю зубів розрізняють евольвентні зубчасті передачі та передачі з зачепленням Новікова.

Евольвентне зачеплення в зубчастих передачах має найбільш широке поширення.

У 1954 році М. Л. Новіков запропонував принципово новий тип зачеплень в зубчастих колесах, при якому профіль зуба окреслений дугами кіл. Таке зачеплення можливо лише для косих зубів і носить назву по імені свого винахідника - зачеплення Новікова або профіль Новикова .

Шевронні зубчасті колеса можна умовно порівнювати зі спареними косозубимі колесами, що мають протилежний кут нахилу зубів. Така конструкція дозволяє уникнути осьових зусиль на вали і підшипники опор, неминуче з'являються в звичайних косозубих передачах.

Найбільш поширені передачі із зовнішнім зачепленням.

                      

r.3.6.jpg

Рисунок 6 - Типи циліндричних зубчастих коліс