Быстроходная ступень редуктора определение

Особенности цилиндрических редукторов

Цилиндрические редукторы востребованы в машиностроении, приводах производственных смесителей, металлообрабатывающих станков и другого промышленного оборудования.

Классификация

Цилиндрические редукторы классифицируются по следующим признакам:

• Количество ступеней. Их количество варьируется от 1 до 4 в зависимости от передаточного отношения, которое необходимо получить на выходе.
• Взаимное расположение валов — параллельное или соосное.
• Пространственная ориентация редуктора — горизонтальная или вертикальная.
• Тип зубьев зубчатых колес.

Прямозубые редукторы

У цилиндрических редукторов этой группы зубчатые колеса имеют прямые зубья, за счет чего они зацепляются по всей длине. Прямозубые передачи характеризуются прочным зацеплением и высокой мощностью.

К недостаткам оборудования этого типа относятся интенсивный износ зубчатых колес, значительный шум при работе.

Косозубые цилиндрические редукторы

В редукторах этого типа зубья захватываются не по всей длине сразу, а постепенно. К преимуществам таких редукторов относятся:

• высокий КПД;
• низкий уровень шума;
• меньшие усилия для вращения вала.

Количество ступеней

Передаточное число напрямую зависит от количества ступеней:

• 1,5-10 — у одноступенчатых редукторов;
• 10-60 — у двухступенчатых редукторов;
• 60-400 — у трехступенчатых редукторов.

Увеличение передаточного числа у одноступенчатого цилиндрического редуктора до 12 нерационально, так как габариты привода существенно увеличиваются. В таких случаях эффективнее использовать двухступенчатый редуктор — у него диапазон передаточных чисел больше, а размеры компактнее.

В двухступенчатых редукторах первая ступень быстроходная, вторая — тихоходная. Данный вид оборудования эффективен при максимальном передаточном числе 50. Если его значение выше, то размеры и вес привода также увеличиваются.

Для условий, где требуется передаточное число выше 50, целесообразнее использовать трехступенчатый редуктор.

Быстроходная и тихоходная ступени

Быстроходная ступень в цилиндрических редукторах, как правило, косозубая, а тихоходная — прямозубая.

В косозубых передачах левое направление зуба в шестерне, правое — в колесе. Это необходимо, чтобы уравновесить силу на оси промежуточного вала.

Горизонтальные и вертикальные редукторы

Наиболее широко распространены горизонтальные цилиндрические редукторы, но есть промышленные условия, для которых требуются модели с вертикальной конструкцией корпуса. Одно из таких применений — подъемные краны. Вертикальные редукторы выпускаются разных типоразмеров, имеют от 1 до 3 ступеней.

Ступени, как правило, комплектуются косозубыми передачами. У вертикальных моделей КПД ниже, чем у горизонтальных. Их использование оправдано при кратковременных нагрузках.

Соосность

Соосные цилиндрические редукторы, например, такие, отличаются тем, что межосевое расстояние входного и выходного валов у них меньше, чем межосевое расстояние ступеней. За счет этого производительность соосных моделей выше.

К их преимуществам также относятся высокие КПД и мощность, увеличивающаяся естественным образом за счет меньшей нагрузки на быстроходный вал. Главный недостаток — сложность конструкции, в частности, быстроходного вала.

Достоинства цилиндрических редукторов

Цилиндрические редукторы пользуются спросом в разных сферах промышленности во многом благодаря конструктивным и эксплуатационным преимуществам:

• Высокий КПД — он достигает 98 %. Это значение несколько снижается в двух- и трехступенчатых моделях.
• Минимальная сила трения и, как следствие, незначительные энергетические потери.
• Возможность эксплуатировать редукторы с высокой нагрузкой без потерь мощности.
• Надежность зубчатого механизма — благодаря продуманной конструкции он не заедает в зацеплениях.

Эксплуатация без перегрева редуктора.

Нет необходимости устанавливать систему охлаждения.

Цилиндрические редукторы рассчитаны на разные режимы нагрузки, включая неравномерную и частые пуски-остановки. Эта особенность расширяет список их применения, включая дробилки, измельчители и другое производственное оборудование с высокими импульсными нагрузками.

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Источник

Справочная информация по выбору редуктора

Редукторы (латинского слова reductor) получили широкое распространение во всех отраслях промышленного и аграрного хозяйства, поэтому их производство с каждым годом увеличивается, появляются новые модификации, совершенствуются уже существующие модели.

Редуктор служит для снижения частоты вращения тихоходного вала и увеличения усилия на выходном валу. Редуктор может иметь одну или несколько ступеней, цель которых увеличение передаточного отношения. По типу механической передачи редукторы могут быть червячными, коническими, планетарными или цилиндрическими. Конструктивно редуктор выполнен как отдельное изделие, работающее в паре с электродвигателем и установленное с ним на одной раме.

Промышленностью сегодня выпускаются редукторы общего и специального назначения.
Редукторы общего назначения могут применяться во многих случаях и отвечают общим требованиям. Специальные же редукторы имеют нестандартные характеристики подходящие под определенные требования.

Классификация, основные параметры редукторов

В зависимости от типа зубчатой передачи редукторы бывают цилиндрические, конические, волновые, планетарные, глобоидные и червячные. Широко применяются комбинированные редукторы, состоящие из нескольких совмещенных в одном корпусе типов передач (цилиндро-конические, цилиндро-червячные и т.д.).

Конструктивно редукторы могут передавать вращение между перекрещивающимися, пересекающимися и параллельными валами.
Так, например цилиндрические редукторы позволяют передать вращение между параллельными валами, конические — между пересекающимися, а червячные — между пересекающимися валами.

Общее передаточное число может достигать до нескольких десятков тысяч, и зависит от количества ступеней в редукторе. Широкое применение нашли редукторы, состоящие из одной, двух или трех ступеней, при чем они могут, как описывалось выше, совмещать разные типы зубчатых передач.

Ниже представлены наиболее популярные виды редукторов, серийно выпускаемые промышленностью.

Цилиндрические редукторы

Цилиндрические редукторы являются самыми популярными в машиностроении. Они позволяют передавать достаточно большие мощности, при этом КПД достигает 95%. Вращение передается между параллельными или соосными валами. Передаваемая мощность зависит от типоразмера редуктора. В цилиндрических редукторах применяются передачи, состоящие из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колес. Количество цилиндрических передач напрямую влияет на передаточное отношение. Например, одноступенчатый редуктор может иметь передаточное число 1,5 до 10, две ступени — от 10 до 60, а три ступени — от 60 до 400.

Кинематические схемы наиболее распространенных видов цилиндрических редукторов представлены на рисунке ниже:

А) — Простой одноступенчатый цилиндрический редуктор
Б) – Двухступенчатый редуктор цилиндрический с несимметричным расположением зубчатых колес
В) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор, входной вал быстроходной передачи изготовлен с двумя шестернями
Г) – Соосный цилиндрический редуктор
Д) — Соосный цилиндрический редуктор с симметричным расположением опор относительно тихоходной передачи
Е) — Соосный цилиндрический редуктор с шевронной быстроходной передачей
Ж) — Соосный цилиндрический редуктор с раздвоенной передачей
З) — Соосный цилиндрический редуктор с посаженными на быстроходный вал двумя косозубыми шестернями с противоположенным наклоном зубьев
И) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной и тихоходной передачей

Червячные редукторы

Червячные редукторы получили большую популярность в виду своей простоты и достаточно низкой стоимости. Из всех видов червячных редукторов наиболее распространены редукторы с цилиндрическими или глобоидными червяками. Как и многие другие типы редукторов червячные могут состоять из одной или нескольких ступеней. На одноступенчатом редукторе передаточное отношение может быть в пределах 5-100, а на двух ступенях может достигать 10000. Основными достоинствами редукторов червячного типа являются компактные размеры, плавность хода и самоторможение. Из недостатков можно отметить не очень высокий КПД и ограниченная нагружаемая способность. Основными элементами являются зубчатое колесо и цилиндрический червяк. Цилиндрический червяк представляет собой винт с нанесенной на его поверхности резьбой определенного профиля. Число заходов зависит от передаточного отношения, и может составлять от 1 до 4. Вторым основным элементом редуктора является червячное колесо. Оно представляет собой зубчатое колесо из сплава бронзы, количество зубьев также зависит от передаточного отношения и может составлять 26-100.

В ниже приведенной таблице представлена зависимость передаточного отношения от количества зубов колеса и заходов винта.

Источник

Расчет быстроходной ступени редуктора

Исходные данные для расчета:

3.1. Выбор материалов и термообработки для шестерни и колеса.

Для шестерни Сталь50

Для колеса Сталь40

Даём поверхностную закалку.

3.2.Механические свойства принятых материалов(см. глава 2, пункт 2.2).

3.3.Расчёт допускаемых напряжений(см. глава 2, пункт 2.3).

3.4.Расчет циклов нагружений .

Определим базовое число циклов выносливости N_OH, исходя из предела выносливости материала σ_о.

Определим действительное число нагружений исходя из заданных сроков службы:

Определим коэффициент К_р(показывает возможность работы зацеплений за заданный срок службы)

При этом фактический окружной модуль зубьев составляет

и соответствующий угол наклона зубьев β определим из зависимости:

Определим диаметры делительных окружностей зубчатых колес

;

Округляем (в большую сторону по условию прочности) .

Поскольку при определении межосевого расстояния a_w12 коэффициент нагрузки К был принят ориентировочно, рассчитаем его уточненное значение:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расчет быстроходной ступени редуктора

Где K_β-коэффициент концентрации нагрузки; по таблице 1.5. при отношении и расположении шестерни вблизи опоры на весьма жёстком валу(проинтерпалируем значение K_β)

К_v-коэффициент динамической нагрузки(таб. 1.6.);

Определяем окружную скорость колёс пары:

Таким образом при определении межосевого расстояния a_w коэффициент нагрузки К был занижен. При расчете с точным значением К получим новое значение a_wнов

Новое значение межосевого расстояния соответствует выполнению условия контактной прочности. Следовательно, в передаче, изготовленной по принятым выше размерам (a_w12=136,8 мм) бут несколько превышать допускаемые контактные напряжения [σ_Н]. правила проектирования позволяют превышать допускаемые напряжения до 5%, что обосновывается вероятным характером значений механических свойств материалов и приближенность значений коэффициентов К_β и К_v.

Определим действующие контактные напряжения:

По исходным данным Tmax/Tпот=1.7

В соответствии с формулой и условием прочности

1117,43 МПа -1 ;

u_ред.=2,204;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расчет плоскоременной передачи

характер нагрузки –равномерная.

Частота вращения ведомого шкива

Принимаем: положение передачи –горизонтальное, натяжение ремня периодическое.

4.1. Принимаем прорезиненный ремень из бельтинга Б-820, типа В, предполагая скорость ремня v ≤ 15 м/с.

4.3. Определяем диаметр ведущего шкива

По ГОСТ 17383-73 принимаем d₁=224 мм.

Тогда

По ГОСТ 17383-73 d₂ =500 мм.

4.4. Определяем действительную частоту вращения ведомого шкива с учётом принятых стандартных диаметров и упругого скольжения ремня.

Где ε –скольжение ремня

σ₀ =1,8 МПа –натяжение от предварительного натяжения.

определение величин погрешности

4.5. Определение скорости ремня.

Принятый ремень типа В подходит, т.к. допускает скорость до 15 м/с.

4.6. Определяем межосевое расстояние

4.7. Определяем длину ремня.

4.7. Определение частоту пробега ремня

, что допустимо.

4.8. Определяем углы обхвата

,

Что удовлетворяет рекомендациям α₁ ≥ 150º.

4.9. Определяем окружную силу

4.10. Задаёмся толщиной ремня δ.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расчет плоскоременной передачи

по таб. 2.1. принимаем

δ = 7,5 мм Z = 5 (число прокладок).

4.11. Определяем допускаемое полезное напряжение [К₀]. По таб. 2.3. при находим: [К₀] = 2,17 МПа.

Для проектируемой передачи с учетом условий работы определяем

К_α =0,97 –коэффициент угла обхвата (таб. 1.4.)

К_v =0,98 –скоростной коэффициент (табл. 1.5.)

К_H =1.0 –коэффициент режима нагрузки передачи (таб. 1.6.)

К₀ =1.0 –коэффициент способа натяжения расположения (таб. 1.7.)

4.12. Определяем ширину ремня

Принимаем по ОСТ 38.05.98-77 (для ремня типа В)

в = 40 мм; δ = 7,5; Z = 5 слоёв;

4.13. Определяем усилие Q, действующее на вал;

4.14. По таб. 2.2. принимаем ширину шкива В = 50 мм.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Расчет плоскоременной передачи

Эскиз передачи

I

I

Ø500

Ø224

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

22

Компоновка

5. Компоновка

Определение диаметров концевых участков валов.

Принимаем расчетные диаметры, округляя их в большую сторону до кратности 5, d₁=30 мм, d₂=55 мм, d₃=85 мм. Выбираем шарика подшипники однорядные радиальные с средней серии, по ГОСТ 8338 – 75, принимаем

Вычерчиваем компоновку принимая валы гладкими.

Вычерчиваем внутренние стенки редуктора. Большие стенки вычерчиваем на расстоянии 10-12 мм от ближайшей вращающей детали. Меньшие стороны проводим на расстоянии 12-15 мм от ближайшей вращающей детали. Выставляем подшипники на валы.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

23

Расчет прямозубой конической передачи

6. Расчет прямозубой конической зубчатой передачи

6.1.Исходные данные для расчёта:

Передаточное число U=2,8

Крутящий момент на валу шестерни –Т₁=128,8 Н∙м

Крутящий момент на валу колеса – Т₂=Т₁∙U_k∙η=128.8∙2.8∙0.96=346.21

Частота вращения шестерни –n₁=440,9 мин -1

Частота вращения колеса –

Источник