Расчет редуктора

 

Зміст

I Вступ

IІТеоретична частина

2.1 Зубчасті (шевронні) редуктори

2.2 Осі і вали

2.3 Муфта

IIІРозрахункова частина

3.1 Вибір електродвигуна і кінематичний розрахунок

3.2 Розрахунок редуктора

3.3 Попередній розрахунок валів редуктора

3.4 Розрахунок муфти

3.5 Перевірка шпоночних з′єднань

IV Висновок

     Список літератури

     Додаток А – дані для розрахунків

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I Вступ

Редуктором  називають механізм , що складається  з зубчастих або черв’ячних передач , виконаний у вигляді окремого агрегату і слугує для передачі - обертання від валу двигуна до валу робочої машини . Кінематична схема приводу може включати, крім редуктора , відкриті зубчасті передачі , ланцюгові або ремінні передачі . Зазначені механізми є найбільш поширеною тематикою курсового проектування.

Призначення редуктора - зниження кутової швидкості  і відповідно підвищення обертаючого моменту веденого вала в порівнянні з ведучим. Механізми для підвищення кутової швидкості , виконані у вигляді окремих агрегатів , називають прискорювачами або мультиплікаторами .

Редуктор  складається з корпусу (литого чавунного  або зварного стального ) , в якому поміщають елементи передачі - зубчасті колеса , вали , підшипники і т. д. І окремих випадках в корпусі редуктора розміщують також пристрої для змащування зачеплень і підшипників (наприклад , всередині корпусу редуктора може бути поміщений шестерінчастий масляний насос) або пристрої для охолодження ( наприклад , змійовик з охолоджувальною водою в корпусі черв'ячного редуктора).

Редуктор  проектують або для приводу певної машини , або за заданому навантаженні ( моменту на вихідному валу ) і  передавальному числу без зазначення конкретного призначення. Другий випадок характерний для спеціалізованих заводів , на яких організовано серійне виробництво редукторів. На кінематичних схемах буквою Ш позначений вхідний (швидкохідний ) вал редуктора , буквою Т - вихідний ( тихохідний ) .

Редуктори класифікують за такими основними ознаками : типом  передачі (зубчасті , черв'ячні або зубчасто  - черв'ячні ) ; числу ступенів ( одноступінчаті , двоступінчасті  і т. д.); типом зубчастих коліс ( циліндричні, конічні , конічно - циліндричні і т. д.) ; відносному розташуванню валів редуктора в просторі (горизонтальні, вертикальні); особливостям кінематичної схеми (розгорнута , співісна , з роздвоєним ступенем і т. д.).

Можливості отримання  великих передавальних чисел  при малих габаритах забезпечують планетарні і хвильові редуктори.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IІТеоретична частина

2.1 Зубчасті (шевронні) редуктори

Зубчата передача, механізм, що складається  з коліс із зубами, які зчіплюються між собою і передають обертальний рух, звичайно перетворюючи кутові швидкості і моменти, що крутять. 

   Зубчаті передачі розділяють по взаємному розташуванню осей на передачі (мал.2): з паралельними осями - циліндрові; з пересічними осями - конічні, а також рідко вживані цилиндро-конічні і плоско-циліндрові; з осями, що перехрещуються, - зубчато-гвинтові (черв'ячні, гипоїдні  і гвинтові). Окремим випадком зубчатої передачі є зубчато-рейкова передача, що перетворює обертальний рух в поступальний або навпаки. В більшості машин і механізмів застосовують зубчату передачю із зовнішнім тим, що зачіпляє, тобто із зубчатими колесами, що мають зуби на зовнішній поверхні, рідше - з внутрішнім тим, що зачіпляє, при якому на одному колесі зуби нарізані на внутрішній поверхні.

Мал.2 Зубчата передача з циліндричними колесами: а – прямозуба; б – косозуба; в – шевронна; г – конічна; д – з коловим зубом; е – з внутрішнім зачепленням.

 Зубчаті колеса виконують:  з прямими зубами для робіт  при невисоких і середніх швидкостях у відкритих передачах і в коробках швидкостей; з косими зубами для використовування у відповідальних передачах при середніх і високих швидкостях (понад 30% всіх циліндрових зубчатих коліс); з шевронними зубами для передачі великих моментів і потужностей у важких машинах; з круговими зубами - у всіх відповідальних

конічних зубчатих передачах. Як правило, в машинах і механізмах застосовують зубчаті передачі з постійним передавальним числом

де w1, z1 і w2, z2 — кутова швидкість і число зубів відповідно швидкохідного і тихохідного зубчатих коліс. Зубчаті передачі із змінним передавальним числом здійснюють некруглими циліндровими колесами, які відомому елементу повідомляють задану швидкість, що плавно змінюється, при постійній швидкості ведучого. Такі зубчаті передачі застосовують рідко. Передавальне число однієї пари коліс в редукторах звичайно до 7, в коробках швидкостей — до 4, в приводах столів верстатів - до 20 і більш. Окружні швидкості для високоточних прямозубих З. п. - до 15 м/сек, для косозубих — до 30 м/сек, в швидкохідних передачах швидкості досягають 100 м/секі більш. 

 Зубчаті передачі є найраціональнішим  і поширеним видом механічних  передач. Їх застосовують для передачі потужностей - від нікчемно малих до десятків тисяч кВт, для передачі окружних зусиль від часток грама до 10 Мн (1000 mc). Основні достоїнства зубчатих передач: значно менші габарити, ніж у ін. передач; високий кпд (втрати в точних, добре мащених передачах 1-2%, в особливо сприятливих умовах 0,5%); велика довговічність і надійність; відсутність прослизання; малі навантаження на вали. До недоліків зубчатих передач можна віднести шум при роботі і необхідність точного виготовлення. 

  Зубчаті колеса знаходяться  в т.з. зубчатому зачіпляє, основною кінематичною характеристикою якого є постійність миттєвого передавального відношення при безперервному контакті зубів. При цьому загальна нормаль (лінія зачіплення) до профілів зубчатих коліс в будь-якій точці їх дотику повинна проходити через полюс зачіплення.(мал.3)

Мал.3 Геометрія зубчатого евольвентного зачеплення.

В циліндрових передачах полюсом  зачіпляє є точка дотику початкових кіл зубчатих коліс, тобто кіл, які  котяться один по одному без ковзання. Діаметри початкових кіл d1 і d2 можна визначити із співвідношень:

 

  де А - міжосьова відстань (відстань між осями коліс). Вказаній умові задовольняють багато кривих, зокрема евольвенти, які найбільш вигідні для профілізації зубів з погляду поєднання експлуатаційних і технологічних властивостей, тому той, що евольвентне зачіпляє отримав переважне застосування в машинобудуванні. Колеса з евольвентним профілем можуть бути нарізаний одним інструментом, незалежно від числа зубів і так, щоб кожне евольвентне колесо могло входити в той, що зачіпляє з колесами, що мають будь-яке число зубів. Профіль зубів інструменту може бути прямолінійним, зручним для виготовлення і контролю. Евольвентноє зачіпляє мало чутливо до відхилень міжосьової відстані. Контакт профілів зубів відбувається в точках лінії зачіпляє, що проходить через полюс зачіпляє дотично до основних кіл з діаметрами і , де - кут зачіплення. Основний розмірний параметр евольтних і ін. зубчатих зачіплень - модуль m, рівний відношенню діаметра ділильного кола зубчатого колеса dд до числа зубів z. Для некоригованих тих, що евольвентнихзачіпленьпочаткові і ділильні кола співпадають: 

 

і

Профіль т.з. рейки, що проводить, при  утворенні зубчатого колеса обкреслюється по початковому контуру основної рейки, яка виходить при збільшенні числа зубів нормального евольвентного зубчатого колеса до безкінечності. Зуби рейки, що проводить, мають збільшену висоту h= (h’+ h’’) для утворення радіального зазора в тому, що зачіпляє (com), товщину по ділильному колу s, радіус закруглює ri, крок зачіпленняt, кут зачеплення . В косозубих колесах початковий контур приймають в перетині, нормальному до лінії зуба.

 

  В конічній зубчатій передачі  початкові циліндри замінюються початковими конусами 1 і 2. Профілі зубів приблизно розглядаються як лінії перетину бічних поверхонь зубів з додатковими конусами 3 і 4, співісними початковим, але із створюючими, перпендикулярними створюючим початкових конусів. Модуль, початкові і ділильні кола виміряють на зовнішньому додатковому конусі. Для зручності профілізації зубів додаткові конуси розгортають на площину 5 і 6. Той, що Евольвентноє зачіпляє може бути поліпшений коригуванням. Окрім евольвентного того, що зачіпляє, в годинникових механізмах і деяких ін. приладах застосовують той, що циклоїдне зачіплення, що працює з меншими втратами на тертя і дозволяюче застосовувати зубчаті колеса з малим числом зубів, але не володіюче вказаними достоїнствами евольвентногозачіплення. У важких машинах разом з евольвентними передачами застосовують круговинтовые передачі (мал. 5), запропоновані в 50-х рр. 20 в. М. Л. Новіковим. Профілі зубів коліс в тому, що зачіпляє Новікова обкреслюються дугами кіл. Опуклі зуби одного зубчатого колеса (звичайно малого) контактують з увігнутими зубами іншого. Початкове торкання (без навантаження) відбувається в крапці. В передачі Новікова зубчаті колеса косозубі. Точки контакту зубів переміщаються не по висоті зубів, а тільки в осьовому напрямі, т.о. лінія зачіпляє паралель осям коліс. До достоїнств таких зубчатих передач відносяться: знижені контактні напруги, сприятливі умови для утворення масляного клина, можливість застосування коліс з малим числом зубів і, отже, великі передавальні числа. Несуча здатність передач Новікова по критерію контактної міцності істотно вище, ніж евольвентних. 

   Для задовільної роботи зубчатих передач необхідна достатня їх точність. Для зубчатих передач передбачено 12 ступенів точності, вибираних залежно від призначення і умов роботи передачі. 

   Основні причини виходу з ладу зубчатих передач - поломки зубів, втомне фарбування поверхневих шарів зубів, абразивний знос, заїдання зубів(спостережуване при руйнуванні масляної плівки від великого тиску або високих температур). 

   Основними матеріалами для зубчатих коліс є леговані сталі, що піддаються термічній або хіміко-термічній обробці: поверхневому гарту, переважно струмами високої частоти, об'ємному гарту, цементації, нітроцементації, азотизації, ціануванню. Зубчаті передачі із сталей, покращуваних термообробкою до нарізування зубів, виготовляють за відсутності жорстких вимог до їх габаритів, частіше всього в умовах дрібносерійного і індивідуального виробництва. При особливих вимогах до безшумності і малих навантаженнях одне із зубчатих коліс роблять з пластмаси (текстоліту, капролона, деревнослоєвих пластиків, поліформальдегіду), а зв'язане - із сталі. Зубчаті передачі розраховують на міцність по напругах вигину в небезпечному перетині у підстави зубів і по контактних напругах в полюсі зачіпляє. 

Зубчаті передачі застосовують у вигляді простих  одноступінчатих передач і у вигляді різних поєднань декількох передач, вбудованих в машини або виконаних у вигляді окремих агрегатів. Широко використовують зубчаті передачі для пониження кутових швидкостей і підвищення моментів, що крутять, в редукторах. Редуктори виконують звичайно в самостійних корпусах одно-, двух- і триступінчатими з передавальними числами відповідно 1,6-6,3; 8-40; 45-200. Найбільш поширені двухступінчаті редуктори (близько 95%). Для отримання різних частот обертання вихідного валу при постійній швидкості приводного двигуна застосовують коробки швидкостей. Можливості зубчатих механізмів розширяються із застосуванням планетарних передач, які використовуються як редуктори і диференціальні механізми. Невеликі габарити і маса планетарних зубчатих передач обумовлюються розподілом навантаження між декількома скоюючими планетарний рух зубчатими колесами (сателітами) і застосуванням внутрішнього зачіпляє, що володіє підвищеною несучою здатністю. При переході від простих передач до планетарних досягається зменшення маси в 1,5-5 раз. Якнайменші відносні габарити мають хвильові передачі, що забезпечують передачу великих навантажень при високій кінематичній точності і жорсткості.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2 Осі і вали

Зубчасті колеса, шківи, зірочки  й інші обертові деталі машин установлюють на валах або осях.

Вал призначений для підтримки  сидячих на ньому деталей і  для передачіобертаючого моменту. Прироботі вал випробуєвигин і крутіння, а в окремихвипадкахдодатковорозтягання і стиск.

Вісь — деталь, призначенатільки для підтримки сидячих на ній  деталей. На відмінувід вала вісь не передаєобертаючого моменту і, отже, не випробуєкрутіння.Осіможуть бути нерухомими (див.мал.9) абообертатися разом з насадженими на них деталями (мал.1).

Мал.1 вісьвізка

По геометричнійформі вали поділяються  на п р я м і (мал.2).колінчаті  і гнучкі. Колінчаті і гнучкі вали відносяться до спеціальних деталей і в дійсномукурсі не розглядаються.

Мал.2 Прямийступінчатий вал:

1- шип; 2- шийка; 3- підшипник

Осі, як правило, виготовляютьпрямими (див.мал.1). По конструкціїпрямі вали й осі мало відрізняються один від одного.

Прямі вали й осіможуть бути гладкими (див.мал.9) абосхідчастими (див. мал.2). Утворенняступінейзв'язане  с різноюнапруженістюокремихперетинів, а такожумовамивиготовлення і зручностізборки.

По типіперетину вали й осібуваютьсуцільні і порожні. Порожнійперетинзастосовується для зменшеннямасиабо для розміщенняусерединііншоїдеталі.

2. Конструктивніелементи.  Матеріаливалів і осей

Цапфи — ділянки вала абоосі, що лежать в опорах. Вони підрозділяються на шипи, шийки і п'яти.

Шипом називається цапфа, розташована  на кінці вала абоосі і передаєпереважнорадіальненавантаження (див.мал.2).

Шийкоюназивається цапфа, розташована  в середнійчастині вала абоосі.

Опорами для шипів і шийокслужатьпідшипники.

Шипи і шийки за формою можуть бути циліндричними, конічними і  сферичними. У більшостівипадківзастосовуютьсяциліндричніцапфи.

П'ятоюназивають цапфу, щопередаєосьовенавантаження (мал.3). Опорами для п'ятслужатьпідп'ятники. П'яти за формою можуть бути суцільними (мал.3, а), кільцевими (мал.3, б) і гребінчатими (мал. 3, в). Гребінчатіп'ятизастосовуютьрідко

Мал.3П’яти

Мал.4 Перехіднічастини вала

Посадковіповерхні валів і осей підматочининасаджувальних деталей виконуютьциліндричними і конічними (див. мал.2). При посадках з натягом діаметрцихповерхоньприймаютьбільшедіаметрасусідніхділянок для зручностінапрессовки (див.мал.2). Діаметрипосадковихповерхоньвибирають з ряду нормальнихлінійнихрозмірів, а діаметрипідпідшипникахкочення— відповідно до ДСТУ на підшипники.