КОНСТРУКЦИЯ И РАБОТА РЕДУКТОРА

РЕДУКТОРЫ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ, НАЗНАЧЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА РЕДУКТОРОВ

Редуктором называют агрегат, содержащий передачи с зубчатым зацеплением, установленные в закрытом корпусе, предназначенном для повышения вращающего момента и уменьшения угловой скорости двигателя. Как правило, редуктор входит в состав привода машин и механизмов и широко применяется в различных отраслях машиностроения благодаря своим высоким экономическим, потребительским и другим характеристикам.

По ГОСТ 16162-85В к редукторам общемашиностроительного применения относят:

- цилиндрические одно-, двух- и трехступенчатые с межосевым расстоянием тихоходной ступени а_w≤710 мм;

- цилиндрические планетарные одно- и двухступенчатые с радиусом расположения осей сателлитов водила тихоходной ступени r≤200 мм;

- конические одноступенчатые с номинальным внешним делительным диаметром ведомого колеса α≤630 мм;

- коническо-цилиндрические двух- и трехступенчатые с меж-осевым расстоянием тихоходной ступени а_w≤630 мм;

- червячные и глобоидные одно-, двухступенчатые с меж-осевым расстоянием тихоходной ступени а_w≤250 мм;

- червячно-цилиндрические двухступенчатые с межосевым расстоянием тихоходной ступени а_w≤250 мм;

Наибольшее передаточное отношение одноступенчатых редукторов, которые широко применяют в машиностроении, следующие:

- для цилиндрических передач – до 8;

- для конических передач – до 6,3;

- для червячных передач – до 80;

Таблица 1

Основные характеристики одноступенчатых передач разных типов, реализованные в серийных приводах машин и механизмов

Прод.табл. 1

КОНСТРУКЦИЯ И РАБОТА РЕДУКТОРА

Редуктор состоит из литого корпуса и крышки, которые соединены между собой крепежными элементами и коническими штифтами, в верхней части крышки имеется отверстие для осмотра зацепления и заливки масла в редуктор. Отверстие закрывают крышкой и крепят винтами. Контроль уровня масла осуществляют маслоуказателем. Сливают масло из редуктора через отверстие в нижней части корпуса, которое закрывается пробкой и расположено несколько ниже уровня дна корпуса (на 1-2 мм). Быстроходный вал редуктора (обычно вал-шестерня) вращается в двух подшипниках. Шестерня находится в зацеплении с зубчатым колесом, соединенным с выходным валом при помощи шпонки. Тихоходный вал также вращается в двух подшипниках, установленных в расточках корпуса и крышки редуктора. Подшипниковые узлы закрываются крышками (закладными или накладными). Регулирование подшипников осуществляется набором тонких (0,1мм) металлических прокладок.

Для обеспечения плотности стыка плоскость разъема корпуса крышки при сборке покрывают пастой «герметик». Для облегчения снятия крышки при разборке в ее фланец ввинчивают отжимной винт.

Для предотвращения вытекания подшипниковой смазки внутрь корпуса и вымывания пластичного смазочного материала жидким маслом из зоны зацепления на валы редуктора устанавливают маслоотражательные кольца и войлочные или манжетные уплотнительные кольца.

2. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Цель курсового проектирования – получение навыков практических расчетов и конструирования деталей и узлов различных приводов машин и агрегатов, навыков использования справочно-научно-технической литературы, стандартами и другой нормативно-технической документации.

Темой курсового проекта является расчет и проектирование привода с одноступенчатым зубчатым редуктором, входящим в состав привода машин и механизмов.

Содержание и оформление курсовой работы должно соответствовать требованиям Единой системы конструкторской документации (ЕСКД). Поэтому в соответствии с ГОСТ 2.102-68 в состав курсового проекта входят следующие конструкторские документы:

1. Пояснительная записка, содержащая расчетную часть проекта.

2. Графическая часть, состоящая из сборочного чертежа проектируемого редуктора (лист формата А1 597×841 мм) и рабочих чертежей 4-5 сопрягаемых деталей валов, зубчатых колес, крышек и т.п., выполняемых на листах А4 и А3 формата – 297×210 мм и 420×297 мм соответственно.

3. Спецификация на отдельных листах писчей бумаги формата А4 (297×210 мм), которая представляет собой перечень всей документации проекта: пояснительной записки, сборочного чертежа, сборочных единиц, деталей и стандартных изделий.

При разработке конструкции редуктора и его деталей необходимо ознакомиться с рисунками и чертежами соответствующих конструкций редукторов, аналогичных проектируемому редуктору, с целью использования их отдельных деталей и узлов при выполнении проекта.

Принимая конструкцию редуктора за образец, следует привести ее в соответствие со своими размерами и расчетом, а также внести в нее возможные изменения, улучшающие его конструкцию и работоспособность.

2.1. СОДЕРЖАНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

Пояснительная записка курсового проекта должна содержать:

1. Содержание разделов пояснительной записки с указанием номеров листов.

2. Техническое задание на курсовое проектирование, содержащее формулировку задания (тема проекта), схему привода и исходные данные для расчета.

3. Введение, которое содержит краткое изложение основных задач по ускорению научно-технического прогресса и дальнейшему развитию машиностроения. Назначение и применение редукторов для привода машин. Краткое описание проектируемого редуктора.

4. Выбор электродвигателя, кинематический и силовой расчеты привода.

5. Расчет зубчатой, цепной или клиноременной передачи привода.

6. Выбор основных параметров звездочки или шкива.

7. Проектировочный расчет валов редуктора.

8. Конструктивные размеры зубчатой пары редуктора.

9. Конструктивные размеры корпуса и крышки редуктора.

10. Первый этап эскизной компоновки редуктора (возможно совмещение эскизной компоновки 1 и 2 этапа).

11. Подбор подшипников качения для валов редуктора.

12. Второй этап эскизной компоновки редуктора, который является продолжением первого этапа и выполняется на ее чертеже.

13. Подбор муфты.

14. Выбор шпонок и проверочный расчет шпоночных соединений.

15. Проверочный расчет валов редуктора.

16. Выбор посадок основных деталей редуктора

17. Смазка зацепления и подшипников редуктора.

18. Сборка редуктора.

19. Список литературы. Составлять в порядке использования ее при расчетах и проектировании или в алфавитном порядке.

2.2. ОФОРМЛЕНИЕ ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

Пояснительная записка является текстовым конструкторским документом и должна оформляться в соответствии с ГОСТ 2.105-68.

Пояснительную записку необходимо оформлять на стандартных листах белой писчей бумаги формата А4 (297×210 мм) с рамкой слева 20 мм, а с остальных сторон 5 мм. На листах внизу выполняют надпись по форме.

 Основную надпись располагают в правом нижнем углу документа. На ли формата А4 по ГОСТ 2.301- 68 – вдоль короткой стороны; на других форм — преимущественно вдоль длинной стороны листа.

Для всех видов чертежей (деталей, сборочных, общих видов) и схем применяют форму основной надписи по ГОСТ 2.104—68 (рис. 1).

В текстовых документах (спецификациях, пояснительной записке) применяют форму основной надписи по рис. 2 (для первого или заглавного листа) или по рис. 3 (для последующих листов).

Рис. 1. Основная надпись

По ГОСТ 2.104 – 68

Рис.2 Основная надпись для первого

Или заглавного листа

Рис.3 Основная надпись

Для последующих листов

Допускается для последующих листов чертежей и схем применять форму по рис. 3.

В графах основных надписей (номера граф на рис. 1, 2 и 3 указаны и скобках) приводят:

1 — наименование изделия (детали, сборочной единицы, комплекса), а также наименование документа, если этому документу присвоен код. Наименование записывают в именительном падеже единственного числа. На первом месте помещают имя существительное;

2 — обозначение документа (чертежа детали, сборочного, общего вида пояснительной записки, спецификации);

3 — обозначение по стандарту материала детали (графу заполняют только на чертеже детали, например: «Сталь 40ХН ГОСТ 4543-71»);

4 — литеру документа (в крайней левой клетке пишут букву «У»);

5 — массу изделия в килограммах без указания единицы измерения (в учебных проектах графу можно не заполнять);

6 — масштаб (1:1; 1:2; 2:1 и др.; при выполнении документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ допустимо применять масштабы умень­шения 1:n и увеличения n:1, где п — рациональное число);

7—порядковый номер листа (на документах, состоящих из одного листа, графу не заполняют);

8 — общее количество листов документа (чертежа детали, сборочного, общего вида; пояснительной записки; спецификации) — графу заполняют только на первом листе;

9 — сокращенное название вуза, кафедры, шифр группы (например, СИБашГУ, кафедра ОТД, группа РК5-61);

10, 11, 12, 13 — характер работы, выполняемой лицом, подписавшим доку­мент: в строке «Разраб.»—фамилию студента, его подпись и дату; в строке «Пров.» — фамилию преподавателя, его подпись и дату.

Подписи лиц, разработавших документ, являются обязательными.

Остальные строки и графы 14—18 в учебных проектах не заполняют.

Если чертеж или схема состоит из двух и более листов, то на последующих листах основную надпись допускается выполнять в соответствии с рис. 3. При этом заполняют графы 2 и 7.(такжесм. приложение 31).

Текст пояснительной записки выполняют на одной стороне листа, машинописным или рукописным способом чертежным шрифтом (черными чернилами) через два интервала. Помарки, перечеркивания и нестандартное сокращение слов не допускаются.

Листы пояснительной записки должны быть сброшюрованы в виде папки с обложкой из ватмана, на которой делают титульную надпись.

Содержание записки разделяется на разделы и пункты. Разделы должны иметь порядковые номера, обозначенные арабскими цифрами. Нумерация пунктов должна быть в пределах каждого раздела. Номер пункта должен состоять из номера раздела и пункта, разделенных точкой (например, 1.1, 1.2, 2.2, 2.3, 3.1, 3.2, 3.3 и т.д.).

Наименования разделов должны быть краткими, соответствовать содержанию записки и записываться в виде заголовков более жирным шрифтом. Расстояние между заголовками и последующим текстом не менее 15 мм. Все расчеты должны сопровождаться вспомогательным текстом, обоснованием выбора различных параметров, коэффициентов и со ссылкой на литературу и справочные таблицы.

Конструктивные расчеты геометрических размеров валов, шестерни и колес, определение опорных реакций, подбор подшипников и другие расчеты должны сопровождаться эскизами, расчетными схемами и эпюрами. Иллюстрации должны иметь порядковые номера (например, Рис.1, Рис.2 и т.д.).

Значения коэффициентов и символов, входящих в расчетные формулы, должны быть приведены непосредственно под формулой, которая должна иметь порядковый номер.

2.3. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

Графическая часть содержит сборочный чертеж редуктора в двух (при необходимости в трех) проекциях с разрезами и сечениями, выполненный на ватмане или миллиметровой бумаге в масштабе на листе формата А1 (597×841 мм). На сборочном чертеже допускается упрощенное изображение стандартных деталей, изображение повторяющихся деталей (крепежных) можно делать только один раз.

На сборочном чертеже должны быть показаны:

1. Размеры – габаритные, установочные и присоединительные, исполнительные, справочные и посадочные.

2. Техническая характеристика редуктора – передаточное отношение, частота вращения тихоходного вала, наибольший момент на тихоходном валу. Техническая характеристика размещается над штампом на свободном поле чертежа.

3. Технические требования к изделию.

4. Номера позиций деталей редуктора.

5. Штамп с основной надписью.

Рабочие чертежи деталей выполняют в масштабе 1:1 или 1:2. Формат чертежа – А4 или А3. На чертежах зубчатых колес в правой верхней части форматки чертежа располагают таблицу основных параметров для изготовления: модуль; число зубьев; угол наклона зубьев; направление зубьев; стандартный исходный контур и степень точности.

Спецификация чертежей – текстовый документ с перечислением состава сборочной единицы (редуктора). Ее выполняют на отдельных листах формата А4 ватмана или писчей бумаги в соответствии с требованиями ЕСКД. Листы спецификации брошюруют отдельно или прикладывают к пояснительной записке.

После выполнения и оформления курсовой работы, она подлежит защите с оценкой по пятибалльной системе.

При защите проекта студент должен показать знание принципа работы зубчатой передачи редуктора, ее кинематические, геометрические и силовые параметры, а также принцип расчета на прочность зубьев проектируемой передачи и подбора подшипников качения. Студент должен уметь обосновать принятые конструкторские решения, способ смазки зубчатого зацепления и подшипников, знать порядок сборки и разборки редуктора и т.д.

3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРИВОДА С ОДНОСТУПЕНЧАТЫМ ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ КОСОЗУБЫМ И ПРЯМОЗУБЫМ РЕДУКТОРОМ С ЦЕПНОЙ ИЛИ КЛИНОРЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧАМИ

3.1. ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ

1. Спроектировать одноступенчатый горизонтальный цилиндрический косозубый редуктор с цепной передачей для привода ленточного конвейера (рис.4).

2. Спроектировать одноступенчатый горизонтальный цилиндрический прямозубый редуктор с клиноременной передачей для привода ленточного конвейера.

Рис. 4. Кинематическая схема привода

3.2. РАСЧЕТ И КОНСТРУИРОВАНИЕ ПРИВОДА С ОДНОСТУПЕНЧАТЫМ ЦИЛИНДРИЧЕСКИМ КОСОЗУБЫМ РЕДУКТОРОМ

3.2.1. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ПРИВОДА

На первом этапе проектирования любого привода осуществляется анализ кинематической схемы привода и производится выбор электродвигателя (в том случае, когда мощность электродвигателя не задана, а заданы частота вращения n_р (об/мин) рабочего приводного вала, сила тяги Р (Н) и скорость υ (м/с ленты или вращающий момент Т (Н∙м) на валу барабана и угловая скорость ω_р (рад/с) этого вала).

Искомую мощность N_тр (Вт) электродвигателя определяют из выражения:

Nтр= ,

(1)

где T_p – вращающий момент на валу барабана, Н∙м;

ω_р – угловая скорость этого вала, рад/с;

P – сила тяги, Н;

υ – скорость ленты транспортера, м/с;

η – коэффициент полезного действия (КПД) привода, равный произведению частных КПД передач, входящих в кинематическую схему:

Значения КПД передач отдельных валов приведены в таблице 2

Таблица 2

Значения КПД механических передач

Мощность электродвигателя, подбираемого для проектируемого привода, должна быть не ниже той, которая определена по формуле (1).

Мощность на валу барабана:

Требуемая мощность электродвигателя:

Nтр =

(4)

Угловая скорость барабана [3, с. 14]:

,

(5)

где u - скорость движения ленты;

D_б – диаметр барабана

Частота вращения барабана:

(6)

 по требуемой мощности N_тр с учетом возможности привода, состоящего из цилиндрического редуктора и цепной передачи, принимаем возможные значения частных передаточных отношений для цилиндрического зубчатого редуктора I_p=3…6 и для цепной передачи U_ц=3…6, U_об=I_p∙U_ц=3∙3…6∙6=9…36, выбираем электродвигатель трехфазный короткозамкнутый серии 4А, обдуваемый, с синхронной частотой вращения n_с об/мин, с параметрами N_дв и скольжением S (ГОСТ 19523-81) (приложение 2).

Рис. 5. Кинематическая схема привода

(F_л – полезная сила тяги на ленте конвейера;

υ_л – скорость ленты; D_б – диаметр барабана)

При выборе электродвигателя для приводов, разрабатываемых в курсовых проектах, рекомендуется выбирать двигатели с числом полюсов не более шести, т.е. Р ≤ 3 и n_с ≥ 1000 об/мин, предпочтение необходимо отдавать двигателям с большей частотой вращения. Номинальная частота вращения определяется по формуле [3 с.15]:

а угловая скорость

(8)

общее передаточное отношение проверяется по формуле:

,

(9)

Полученное значение должно находиться в интервале от 6 до 36 (большее значение применять не рекомендуется).

Частные передаточные числа можно принять:

для редуктора по ГОСТ 2185-66:

I ряд: 1; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8.

II ряд: 1,12; 1,4; 1,8; 1,24; 2,8; 3,55; 4,5; 5,6; 7,1; 9.

Для цепной передачи:

(10)

Таблица 3