Передаточное число тихоходной ступени цилиндрического редуктора

Цилиндрический редуктор

Цилиндрический редуктор – это механизм, состоящий из одной или несколько зубчатых передач с параллельными или соосными валами, объединенных в одном корпусе, и предназначенный для передачи усилия от двигателя к исполнительному механизму с понижением числа оборотов и повышением крутящего момента.

Устройство и параметры цилиндрического редуктора

Цилиндрический редуктор состоит из:

• корпуса с крышкой;
• шестерен и колес с валами;
• подшипниковых узлов;
• вспомогательных систем.

Компоновка

По расположению валов цилиндрические редукторы могут быть горизонтального исполнения (оси валов и плоскость разъема корпуса расположены в горизонтальной плоскости) и вертикального (валы расположены друг под другом в вертикальной плоскости).

Колеса и шестерни цилиндрических редукторов бывают прямозубыми, косозубыми или шевронными. Шестерни чаще выполняют заодно с валом, колеса, как правило, устанавливают на валы по прессовой посадке.

Крышка с корпусом соединяется болтами. Чтобы полуотверстия под подшипники абсолютно совпадали, корпусные детали растачивают в сборе.

Входные валы редуктора обычно выполняют конусными со шпоночным пазом, выходные – цилиндрическими, большего диаметра, так как на них больший крутящий момент. По этой же причине соединение выходных валов и рабочих органов машины производится с помощью жесткого соединения в виде шпоночной, кулачковой, цепной или зубчатой муфт. Соединение входного вала и электродвигателя производится с помощью муфт, а также с помощью гибких передач (цепных, ременных).

Подшипники

Типы используемых подшипников зависят от вида передач. Прямозубые и шевронные колеса не создают осевой нагрузки, поэтому их валы устанавливают на радиальных шариковых или роликовых подшипниках.

У косозубых передач вместе с радиальной составляющей присутствует и осевая нагрузка. Для ее восприятия используются подшипники, рассчитанные на осевую и радиальную нагрузку: радиально-упорные шариковые, роликовые конические, сферические.

Вспомогательные узлы

Вспомогательные устройства обеспечивает монтаж, работу и обслуживание редукторов. К ним относятся системы смазки и охлаждения, захваты для подъема и перемещения редуктора, сапуны (вентиляционные отверстия), окна и отверстия для залива, слива и указания уровня масла.

Подъем и перемещение не очень тяжелых редукторов производится обычно с помощью рым-болтов, которые вворачиваются в крышку редуктора. В тяжелых редукторах захваты отливаются вместе с корпусом.

Сапуны или вентиляционные отверстия соединяют внутреннее пространство корпуса с атмосферой. При работе редуктора происходит нагревание масла и выделение паров, которые при отсутствии свободного выхода повышают давление в редукторе и могут выдавливать масло через уплотнения или плоскость разъема.

Параметры цилиндрических редукторов

Основные параметры цилиндрических редукторов регламентируются ГОСТ 2185-66. К ним относится межосевое расстояние, передаточное число и ширина зубчатого колеса.

Межосевые расстояния

Межосевые расстояния определяются расчетом на усталостную контактную прочность или выбираются, исходя из конструктивных соображений. ГОСТ 2185-66 содержит рекомендуемые ряды межосевых расстояний, значение которых варьируется от 40 до 2500 мм.

Передаточные числа

По числу ступеней цилиндрические редукторы бывают одноступенчатыми и многоступенчатыми. Количество ступеней и их передаточные числа определяют общую степень редуцирования. Редуктор одноступенчатый цилиндрический имеет передаточное число 1…10 для прямозубых передач и 1…15 – для косозубых. У двухступенчатых редукторов оно возрастает до 10…40 для прямозубых и 10…60 – для косозубых и шевронных. Трехступенчатые механизмы имеют передаточное число от 31,5 до 200.

Ширина колес

Ширину зубчатых колес рассчитывают по формуле b = Ѱ × a_, где Ѱ – это коэффициент ширины, a – межосевое расстояние. Ѱ выбирается по ГОСТ с учетом множества параметров – материала колес и шестерен, их окружной скорости, термообработки, модуля, характера нагрузки.

По ширине колес цилиндрические редукторы подразделяются на узкие и широкие типы. Колеса с узким типом имеют коэффициент ширины 0,2…0,4 и применяются в редукторах для общего машиностроения – в компрессорах, элеваторах, тягодутьевых машинах, прессах, мельницах и т. п. Колеса с широким типом (коэффициент ширины – 0,5…1,2) устанавливаются в редукторах, предназначенных для тяжелых режимов работы – в приводах прокатных станов, шаровых мельниц, вращающихся печей, компрессоров, и т. п.

Наклон зубьев в косозубых и шевронных колесах

Передача усилия от зуба к зубу у косозубых и шевронных колес происходит не одномоментно, как у прямозубых, а на протяжении некоторого времени. То есть в зацеплении одновременно участвуют несколько зубьев. Это обеспечивает более плавную и бесшумную работу редуктора.

Наклон зубьев в косозубых передачах составляет 8…10° к оси колеса. Конструктивно шевронные колеса представляет собой два соединенных между собой косозубых колеса с противоположными наклонами зубьев. Такая конструкция компенсирует осевые усилия в самой зубчатой паре, не передавая их на подшипники. Поэтому наклон зубьев у шевронных колес больше чем у косозубых – 25…35°.

Некоторые особенности эксплуатации цилиндрических редукторов

Редукторы с цилиндрическими передачами способны обеспечивать очень высокие крутящие моменты на выходном валу. В частности редуктор цилиндрический двухступенчатый Ц2Н-500 с передаточным отношением 40 и скоростью вращения тихоходного вала 500 об/мин рассчитан на передачу максимального крутящего момента 53100 Н·м.

При коротких пиковых нагрузках, возникающих при работе гильотинных ножниц, прессов, молотов и другого подобного оборудования, на входящих валах редукторов устанавливают маховик, который за счет инерции обеспечивает преодоление предельной нагрузки.

На режим работы редуктора оказывает влияние тип двигателя. Электромоторы создают меньшую нагрузку на зубья, чем двигатели внутреннего сгорания. Это объясняется их более мягкими режимами пуска и остановки.

Источник

Курсовая работа: Проектирование редуктора

Содержание

1. Выбор электродвигателя. 3

1.1 Общий коэффициент полезного действия. 3

1.2 Мощность электродвигателя(предварительная) 3

1.3 Частота вращения. 4

1.4 Найдем передаточные числа ступеней. 4

2. Определение мощности, частоты вращения и крутящего момента валов редуктора. 5

2.1 Определим мощности. 5

2.2 Определим частоту вращения. 5

2.3 Определим крутящие моменты.. 6

3. Проектный и проверочный расчет зубчатых передач. 7

3.1 Тихоходная ступень. 7

3.2 Быстроходная ступень. 13

4. Предварительный расчёт валов редуктора. 20

5. Конструктивные размеры корпуса редуктора. 22

6. Крышки подшипников. 23

6.1. Крышка на быстроходный вал. 23

6.2. Крышка на тихоходный вал. 23

6.3 Крышка на промежуточный вал. 24

6.4 Выбор посадок для внутреннего кольца подшипника. 24

7. Смазывание зубчатой передачи. 25

8. Выбор муфт. 26

9. Расчет подшипников. 27

9.1 Реакции в горизонтальной плоскости. 27

9.2 Реакции в вертикальной плоскости. 28

9.3 Реакции от консольной силы.. 28

9.4 Полная реакция в опорах. 29

10. Проверочный расчет вала. 31

10.1 Проверочный расчёт вала на усталостную прочность. 31

10.2 Проверочный расчёт вала по перегрузкам.. 33

10.3. Проверочный расчёт вала на жёсткость. 34

11. Расчет шпоночного соединения. 35

Список используемой литературы.. 36

1. Выбор электродвигателя

1.1 Общий коэффициент полезного действия

-к. п. д. привода;

-к. п. д. муфты;

-к. п. д. цилиндрической зубчатой передачи

1.2 Мощность электродвигателя(предварительная)

кВт

где Р΄эл – предварительная мощность э/д, [кВт] ;

Рвых – мощность на выходе, [кВт] ;

кВт

где Ft = 1700 Н – окружная сила;

v = 0,9 м/с – скорость ленты;

Из таблицы определяем тип и параметры электродвигателя:

частота вращения ;

мощность электродвигателя

1.3 Частота вращения

Частота вращения вала электродвигателя равна частоте вращения вала быстроходной ступени редуктора

Частота вращения вала тихоходной ступени

1.4 Найдем передаточные числа ступеней

Общее передаточное число

Примем передаточное число тихоходной ступени Uт=4

Передаточное число быстроходной ступени

2. Определение мощности, частоты вращения и крутящего момента валов редуктора

2.1 Определим мощности

кВт;

;

;

;

где – мощность на валах, – коэффициенты полезного действия упругой муфты и цилиндрической передачи соответственно.

2.2 Определим частоту вращения

;

;

;

где – частоты вращения на валах редуктора, – передаточное число быстроходной и тихоходной ступеней редуктора соответственно.

2.3 Определим крутящие моменты

;

;

;

где – крутящие моменты на валах.

Получившиеся результаты расчётов занесём в таблицу 1.

Крутящий момент

3. Проектный и проверочный расчет зубчатых передач

3.1 Тихоходная ступень

Материал колеса – сталь 40X(термообработка-улучшение).

Материал шестерни – сталь 40ХН(термообработка-закалка ТВЧ).

По таблице 3.1 имеем:

для шестерни: ;

для колеса: МПа

Отметим что шестерня входит в зацепление 3 раза, колесо 1 раз.

где – твёрдость рабочей поверхности зубьев, – предел текучести материала.

Определим коэффициенты приведения на контактную выносливость и на изгибную выносливость по таблице 4.1, учитывая режим работы №III: ; .

Определим число циклов перемены напряжений на контактную и изгибную выносливость соответственно по графику 4: , , .

Ресурс передачи, т.е. суммарное время работы, задано в расчёте, и имеет следующее значение: .

Определим суммарное число циклов перемены напряжений для шестерни и колеса соответственно: , , где:

– частота вращения шестерни; и – число вхождений в зацепление зубьев шестерни или колеса соответственно за один его оборот.

Рассчитаем эквивалентное число циклов перемены напряжений для расчёта на контактную выносливость: , где:

– коэффициенты приведения на контактную выносливость; – суммарное число циклов перемены напряжений для шестерни или колеса.

Найдём эквивалентное число циклов перемены напряжений для расчёта на изгибную выносливость: принимаем NFE1= 4∙106,

, где

– коэффициенты приведения на изгибную выносливость; – суммарное число циклов перемены напряжений для шестерни или колеса.

Определим предельные допускаемые напряжения при действии пиковых нагрузок:

при расчете на контактную выносливость

при расчете на изгибную выносливость

Определим допускаемые напряжения для расчёта на контактную выносливость:

Определим допускаемые напряжения для расчета на изгибную выносливость:

Источник