3229
.pdf
Рис. 1.5. Кинематическая схема одноступенчатого редуктора с коническими зубчатыми колесами
Рис. 1.6. Кинематическая схема одноступенчатого редуктора с коническими зубчатыми колесами и вертикальным выходным валом
(горизонтальные, вертикальные); особенностям кинематической схемы (развернутая, соосная, с раздвоенной ступенью и т. д.).
Возможность получения больших передаточных чисел при малых габаритах и наиболее рациональной компоновке передачи обеспечивают волновые редукторы (см. гл. 5) и планетарные редукторы.
§ 1.2. Обзор основных типов редукторов
1.2.1. Одноступенчатые цилиндрические редукторы
Из редукторов рассматриваемого типа наиболее распространены горизонтальные (рис. 1.2). Вертикальный одноступенчатый редуктор показан на рис. 1.3. Как горизонтальные, так и вертикальные редукторы могут иметь колеса с прямыми, косыми или шевронными зубьями. Корпуса чаще выполняют литыми чугунными, реже - сварными стальными. При серийном производстве целесообразнее применять литые корпуса. Валы монтируют
на подшипниках качения или скольжения. Последние обычно применяются в тяжелых редукторах, работающих в стационарных режимах.
Максимальное передаточное число одноступенчатого цилиндрического редуктора не превышает uмах = 12,5. Вы-
10
сота одноступенчатого редуктора с таким или близким к нему передаточным числом больше, чем двухступенчатого с тем же значением передаточного числа и (рис.
1.4). Поэтому практически редукторы с передаточными числами, близкими к максимальным, применяют редко, ограничиваясь, как правило, и < 6. Промышленностью выпускаются крупные одноступенчатые горизонтальные редукторы с и = 2,53 – 8 и межосевыми расстояниями aw = 300 мм 1000 мм.
Выбор горизонтальной или верти-
|
кальной схемы для всех типов редукто- |
|
|
ров определяется удобством общей |
|
Рис. 1.7. Кинемати- |
компоновки привода (относительным |
|
расположением двигателя и рабочего |
||
ческая схема двухсту- |
||
вала приводимой в движение машины и |
||
пенчатого горизон- |
||
т. д.) и ограничениями на габаритные |
||
тального редуктора с |
||
размеры. |
||
цилиндрическими |
||
|
||
зубчатыми колесами |
|
Рис. 1.8. Кинематическая схема двухступенчатого горизонтального соосного редуктора
1.2.2. Одноступенчатые конические редукторы
Конические редукторы применяют для передачи движения между валами, оси которых пересекаются. Угол, под которым пересекаются оси валов называется межосевым углом. Межосевой угол обычно равен 90°. Передачи с межосевыми углами, отличными от 90°, встречаются редко.
Конические передачи сложнее цилиндрических в изготовлении и монтаже. Из одноступенчатых конических редукторов наиболее распространены редукторы, выполненные по схеме, показанной на рис. 1.5. Схема редуктора с вертикально распо-
11
чить меньшие габариты редуктора по длине, что и является основным достоинством соосной схемы.
В соосных редукторах быстроходная ступень чаще всего недогружена. Это объясняется тем, что силы, возникающие в зацеплении колес тихоходной ступени, значительно больше, чем в быстроходной, а межосевые расстояния быстроходной и
|
тихоходной ступеней awБ и awТ оди- |
|
|
наковы. При сравнительно небольшом |
|
|
общем передаточном числе (и = 8 - 16) |
|
|
можно (при обеспечении удовлетвори- |
|
|
тельной компоновки редуктора) так |
|
|
произвести разбивку общего переда- |
|
|
точного числа по ступеням, что нагру- |
|
|
зочная способность быстроходной |
|
|
ступени будет использована полно- |
|
|
стью. |
|
|
К числу недостатков соосных ре- |
|
|
дукторов относят также: |
|
|
а) габариты в направлении осей |
|
|
вращения валов, больше чем у редук- |
|
|
торов, выполненных по развернутой |
|
Рис. 1.10. Кинемати- |
||
схеме; |
||
ческая схема двух- |
||
б) затрудненная смазка подшип- |
||
ступенчатого гори- |
||
ников, расположенных в средней час- |
||
зонтального редукто- |
||
ти корпуса; |
||
ра с раздвоенной вто- |
||
в) большое расстояние между |
||
рой ступенью |
||
опорами промежуточного вала, что |
||
|
требует увеличения его диаметра для обеспечения достаточной прочности и жесткости.
Очевидно, что применение соосных редукторов ограничивается случаями, когда нет необходимости иметь два выходных конца быстроходного или тихоходного валов, а совпадение геометрических осей входного и выходного валов удобно для обеспечения намеченной общей компоновки привода.
Выбор типов зубьев колес и подшипников для двухступенчатых редукторах производится также, как и для односту-
13
пенчатых цилиндрических редукторов. В отдельных случаях делают быстроходную ступень косозубой, а тихоходную – прямозубой. Этот прием используется при проектировании как соосных, так и несоосных редукторов.
Редуктор с раздвоенной быстроходной ступенью, имеющей косозубые колеса, показан на рис. 1.9. Тихоходная ступень при этом может иметь либо шевронные колеса (рис. 1.9), либо прямозубые. Кинематическая схема редуктора с раздвоенной тихоходной ступенью показана на рис. 1.10.
В редукторах с раздвоенной ступенью колеса расположены симметрично относительно опор, что приводит к
меньшей концентрации нагрузки по длине зубьев, чем при применении развернутой или соосной схем. Это позволяет использовать в рассматриваемом случае менее жесткие валы. Быстроходный вал редуктора, показанного на рис. 1.9, должен иметь свободу осевого перемещения («плавающий» вал), что обеспечивается соответствующей конструкцией узлов подшипников. В редукторе, показанном на рис. 1.10, свободу осевого перемещения, кроме того, должен иметь и тихоходный вал. При соблюдении этих условий передаваемая мощность распределяется поровну между параллельно работающими зубчатыми колесами, а осевые нагрузки уравновешиваются и не передаются на подшипники.
В промышленности применяются вертикальные цилиндрические двухступенчатые редукторы, выполненные по развернутой (с тремя осями) (рис. 1.11) и соосной схемам.
Двухступенчатые цилиндрические редукторы обычно
14
применяют в широком диапазоне передаточных чисел: от нижнего предела umin = 6,3, до верхнего предела uмах = 63. Крупные стандартные двухступенчатые цилиндрические редукторы, выпускаемые промышленностью, имеют и = 7,33 - 44,02.
1.2.4. Коническо - цилиндрические редукторы
В двухступенчатых коническо - цилиндрических редукторах (рис. 1.12) коническая пара колес может иметь прямые, косые или криволинейные зубья. Зубчатые колеса цилиндрическая передачи также могут быть либо прямозубыми, либо косозубыми.
Наиболее употребительным диапазоном передаточных чисел для коническо - цилинд-
рических двухступенчатых редукторов можно считать и = 8 - 15. В качестве максимальных передаточных чисел можно принимать: если конические колеса прямозубые, то итах = 22; если конические колеса имеют круговые зубья, то umах = 34 (в отдельных случаях umах = 40).
1.2.5. Червячные редукторы
По относительному положению червяка и червячного колеса различают три основные схемы червячных редукторов: с нижним (рис. 1.13, а), верхним (рис. 1.13, б) и боковым расположением червяка (рис. 1.13, в).
Искусственный обдув ребристого корпуса обеспечивает более благоприятный тепловой режим работы редуктора, поскольку делает процесс охлаждения корпуса, масла и внутрен-
15
них деталей редуктора более интенсивным.
Выход тихоходного вала редуктора с боковым расположением червяка в зависимости от условий эксплуатации и компоновки привода может быть сделан вверх (см. рис. 1.13, в) или вниз.
Рис. 1.13. Червячный редуктор: а- с нижним расположением червяка; б- с верхним расположением червяка; в- с боковым расположением червяка
При нижнем расположении червяка лучше условия смазки зацепления, при верхнем - меньше вероятность попадания в зацепление металлических частиц - продуктов износа.
Выбор схемы редуктора обычно диктуется удобством компоновки привода в целом. При окружных скоростях зубьев червяка до 4 - 6 м/с отдают предпочтение нижнему расположению червяка. При больших скоростях возрастают потери на перемешивание масла, и в этих случаях рекомендуется размещать червяк над колесом. В редукторах с верхним червяком при включении движение обычно начинается при недостаточной смазке (за время остановки при редких включениях масло успевает стечь с зубьев колеса).
Передаточные числа червячных редукторов обычно находятся в пределах и = 8 - 80.
В связи с сравнительно невысоким КПД червячных редукторов, применение их для передачи больших мощностей нецелесообразно, поскольку велики потери мощности и возникают
16
проблемы принудительного охлаждения. Кроме того, габариты таких передач получаются весьма большими. Практически, червячные передачи применяют для мощностей до 50 кВт и в основном для передач с малыми периодами работы и большими перерывами между ними, за которые передача успевает остыть за счет естественного теплообмена с окружающей средой. В приводных механизмах, работающих непрерывно, применение червячных редукторов нецелесообразно.
1.2.6. Зубчаточервячные и двухступенчатые червячные редукторы
Зубчато - червячные редукторы содержат червячную передачу в качестве одной из своих ступеней.
Передаточные числа зубчаточервячных редукторов достигают 150, а в отдельных случаях и выше. Для учебного проектирования рекомендуется ограничиваться и = 35 80.
Для получения больших передаточных чисел используются двухступенчатые червячные редукторы.
Таблица 1.1. Величины передаточных чисел двухступенчатых червячных редукторов
u |
8,059,83 |
10,92 |
12,25 |
13,83 |
15,60 |
17,78 |
20,49 |
22,12 |
23,15 |
uБ |
2,302,808 |
3,125 |
3,500 |
3,950 |
3,950 |
4,500 |
5,187 |
5,600 |
6,615 |
Двухступенчатые червячные редукторы имеют передаточные числа и= 120 - 2500. При учебном проектировании рекомендуется ограничиваться и= 120 - 400.
От оптимальной разбивки общего передаточного числа двухступенчатого редуктора по его отдельным ступеням в значительной степени зависят габариты редуктора, удобство смазки каждой ступени, рациональность конструкции корпуса и удобство компоновки всех элементов передач. Дать какую-
17
либо строгую методику разбивки передаточного числа, удовлетворяющую всем указанным требованиям, в общем случае невозможно. Поэтому все рекомендации по этому вопросу следует рассматривать как ориентировочные.
В табл. 1.1 приведена разбивка передаточных чисел для некоторых стандартных двухступенчатых червячных редукторов, выпускаемых промышленностью.
18