Материал: Цилиндрические редукторы

Цилиндрические редукторы

Введение

Существуют различные типы механических передач: цилиндрические и конические, с прямыми зубьями и косозубые, гипоидные, червячные и т.д. Это рождает вопрос о выборе наиболее рационального варианта передачи. При выборе типа передачи руководствуются показателями, среди которых основными являются КПД, габаритные размеры, масса, плавность работы и вибронагруженность, технологические требования, предпочитаемое количество изделий.

При выборе типа редуктора для привода рабочего органа необходимо учитывать множество факторов, важнейшими из которых являются: значение и характер изменения нагрузки, требуемая долговечность, надежность, КПД, масса и габаритные размеры, требования к уровню шума, стоимость изделия, эксплуатационные расходы.

Редуктор - это комплексная зубчатая передача, состоящая из зубчатых колес, валов, осей, подшипников, корпуса и системы смазки.

Цилиндрический редуктор - очень надежен, имеет немалый ресурс эксплуатационной мощности, используется для обеспечений крупной машины с высокими оборотами.

Цилиндрические редукторы используются для передачи крутящего момента, мощности, энергии вращения.

Устанавливаются в сельскохозяйственных машинах и в промышленных станках. Их конструкция очень разнообразна. Главной их заслугой является то, что они имеют высокий КПД.

Цилиндрические редукторы имеют довольно низкую температуру работы, что разрешает передавать энергию напрямую от источника к накопителю. Естественно у них есть и недочеты.

Среди них отсутствие эффекта самоторможения требует больше времени, для полной остановки вращающегося редуктора, либо же использование специального ролика для торможения вращения шестерен, что уменьшает ресурс оборудования.

Такие редукторы работают достаточно шумно, в помещении, где используются несколько станков с цилиндрическими редукторами, рекомендуется работать с наушниками.

1. Выбор электродвигателя

Рисунок 1- Кинематическая схема привода

Исходные данные

 = 12кН

Скорость движения цепи V = 0,72 м/с

= 80мм

= 11

Срок службы 3 года

1.1 Определение мощности электродвигателя

По исходным данным определяют потребляемую мощность привода, т.е. мощность на выходе (кВт )

,

= 0.86 кВт.

Затем определяют требуемую мощность электродвигателя

,

.

где

1.2 Определение частоты вращения

Частоты вращения приводного вала (об/мин)

,

об/мин.

где - диаметр тяговых звездочек.

=/sin()

=80/0,3420=230 мм,

Требуемая частота вращения вала электродвигателя

=…,

 об/мин.

где  …  передаточные числа кинематических пар изделия.

Таблица 1- Тип передачи и КПД отдельных звеньев кинематической цепи

Выбрал электродвигатель: 90В8/700 асинхронная частота вращения= 700 об/мин.

заготовка зубчатый цилиндрический вал

2. Кинематические расчеты

Определяют общее передаточное число привода

,

 об/мин.

Определяем передаточные числа быстроходной и тихоходной ступеней редуктора.

Передаточные числа  быстроходной и  тихоходной ступеней двухступенчатых редукторов определяют по соотношениям, приведенным в табл. 1.3.

,

где передаточное число тихоходной ступеней редуктора, .

.

,

где - передаточное число быстроходной ступени.

=4/1,9=2,1.

Частота вращения вала колеса тихоходной ступени

=,

где  - передаточное число цепной передачи, расположенной между редуктором и приводным валом,=1,5.

об/мин

=

=58*4=432об/мин

2.1 Определение вращающих моментов на валах

Момент на приводном валу ()

=/2,

где  - окружная сила, Н, на тяговых звездочках; -делительный диаметр тяговых звездочек, м.

.

Момент на тихоходном валу редуктора ().

=/(),

.

Момент на быстроходном валу редуктора ()

=/(),

где - КПД зубчатой передачи быстроходной ступени.

3. Расчеты передач

3.1 Выбор материла и определение допускаемых напряжений

После определения вращающих моментов на валах выполняют основные проектные расчеты передач.

Исходными данными для расчета являются: вращающий момент на колесе, передаточное число u, схема передачи, срок работы , ч, характер производства-единичный, мелкосерийный, крупносерийный.

Материалы для изготовления зубчатых колес подбирают по табл. 3.

Для повышения механических характеристик материалы колес подвергают термической обработке. В зависимости от условий эксплуатации и требований к габаритам передачи применяют следующие материалы и варианты термической обработки (Т.О):стали, одинаковые для колеса и шестерни, марок: 45, 40Х, 40ХН, 35ХМ, 45ХЦ. Т.О. колеса - улучшение, 235... 262 НВ. Т.О. шестерни - улучшение, 269...302 НВ;- стали, одинаковые для колеса и шестерни, марок: 40Х, 40ХН, 35ХМ и 45ХЦ. Т.О. колеса улучшение, 269...302 НВ. Т.О. шестерни - улучшение и закалка ТВЧ, 45...56 HRC;- стали, одинаковые для колеса и шестерни, марок; 40Х, 40Хн, 35ХМ и 45ХЦ. Т.О. колеса и шестерни - улучшение и закалка ТВЧ, 45...56 HRC.- Стали , одинаковые для колеса и шестерни марок: 20Х, 20ХНМ, 18ХГТ, 12ХНЗА,25ХГНМ. Т.О. колеса и шестерни одинаковые - улучшение, цементация и закалка, 56...63HRC.

Чем выше твердость рабочей поверхности зубьев, тем выше допускаемые контактные напряжения и тем меньше размеры передачи.

Выбираю марку стали 45, термообработка улучшения.

Таблица 3 - Марка сталей и термообработка

3.2 Допускаемые напряжения

Определяют допускаемые контактные напряжения и напряжения изгиба отдельно для колесаH2 и F2и шестерни H1 и F1

Предварительно определяют среднюю твердость колес

=(),

=

Таблица 4 - Твердость HRC переводят в твердость НВ:

Базовые числа циклов нагружений:

при расчете на контактную прочность

,

Действительные числа циклов перемены напряжений:

Для колеса

,

.

где - частота вращения колеса, об/мин;

-время работы передачи,

u-передаточное число ступени.

Коэффициент долговечности при расчете по контактным напряжениям

,

При Т.О. улучшение ; при Т.О. закладка ; при

Коэффициент долговечности при расчете на изгиб

=,

m-показатель степени в уравнении кривой усталости; m=6 при Т.О. улучшение и m=9 при Т.О. закладка.

При Т.О. улучшение =2,08; при Т.О. закладка =1,63; при N

.

Значения HO и FO, соответствующие базовым числам и , принимают по табл 4.

Таблица 4 - Значения контактного напряжения и изгиба