ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕДУКТОРАХ

Тип редуктора.

Определяется составом и расположением передач. Обозначение типа редуктора состоит из букв и цифр, указывающих вид и количество передач в направлении от быстроходного вала к тихоходному валу. Вид передачи обозначается большой буквой: Ц – цилиндрическая; К – коническая; П – планетарная; Ч – червячная; В – волновая. Количество передач обозначается цифрой стоящей после буквы. Горизонтальное исполнение валов индексов не имеет. Вертикальное исполнение – добавляется индекс В; вертикальный быстроходный – Б; вертикальный тихоходный – Т.

Вывод для расчета передач.

Для цилиндрических и червячных передач главным параметром является – межосевое расстояние ; планетарных – радиус водила ; конических – диаметр основания делительного конуса колеса ; волновых – внутренний диаметр гибкого колеса в недеформированном состоянии. Типоразмер редуктора обозначается типом и главным параметром редуктора. Например, Ц2 – 160 – цилиндрический двухступенчатый редуктор с горизонтальными валами и межосевым расстоянием тихоходной ступени 160мм.

Основная характеристика редуктора (вращающий момент на тихоходном валу).Связь между основной характеристикой и главным параметром по условию контактной выносливости представляет Т = К а³. Для обеспечения энергетической взаимозаменяемости и рациональной унификации их деталей основную характеристику следует выбирать из нормального ряда вращающих моментов (ньютон – метр) – 8,0; 11,2; 16,0; 22,4; 31,5; 45,0; 63,0; 90,0; 125; 180; 250; 355; 500; 710; 1000; 1400; 2000; 2800; 4000; 5600; 8000; 11200; 16000; 22400; 31500; 45000; 63000.

Консольная нагрузка по величине и направлению

При отсутствии данных целесообразно принимать:

F_б = 125 - для быстроходных валов ;

F_T = 125 - для тихоходных валов одноступенчатых зубчатых редукторов ;

F_T = 250 - для тихоходных валов остальных редукторов.

Нагрузки считаются приложенными к серединам посадочных шеек концов валов, их направления определяются расчетным случаем.Передаточные числа редуктора и его ступеней Допуск составляет 4%. Выбирают из ряда 1,0; (1,12); 1,25; (1,4); 1,6; (1,8); 2,0; (2,24);2,5; (2,8); 3,15; (3,55); 4,0; (4,5); 5,0; (5,6); 6,3; (7,1); 8,0; (9,0); 10,0; (11,2); 12,5; (14,0); 16,0; (18,0); 20,0; (22,4); 25,0; (28,0); 31,5; (35,5); 40,0; (45,0); 50,0; (56,0); 63,0; (71,0); 80,0; (90,0); 100; (112); 125; (140); 160; (180); 200; (224); 250; (280); 315; (355); 400; (450); 500.

Технический уровень задается относительной массой. Надежность и долговечность – процентный ресурс для постоянного режима; календарный срок службы для повторно – кратковременного режима эксплуатации; 90 % - ный ресурс подшипников. Нормы надежности задаются по ГОСТ16162 – 78.

МЕХАНИЧЕСКИЕ ПЕРЕДАЧИ

1.Общие сведения.

Механическая энергия, приводящая в движение машину, представляет собой энергию вращательного движения вала двигателя (электродвигатель, двигатель внутреннего сгорания, турбина ). Достоинства вращательного движения – обеспечение непрерывного и равномерного движения при небольших потерях на трение, простота и компактность конструкции передаточных механизмов. Передачу механической энергии от двигателя к исполнительному механизму осуществляют с помощью передаточных механизмов (зубчатых, червячных, ременных, цепных, фрикционных),В зависимости от принципа действия механические передачи разделяют

- передачи зацеплением (зубчатые, червячные, цепные)

- передачи трением (фрикционные, ременные)

Передавая механическую энергию, передачи выполняют функции:

1. Понижение (повышение) частоты вращения от вала двигателя к валу исполнительного элемента. Параметры на ведущем и ведомом валах: мощность Р₁, Р₂(квт), вращающий момент Т₁, Т₂ (н м), частота вращения n₁.n₂ (мин^-1).Вращающий момент на любом валу

Т= 9550 Р/n(квт/мин^-1= H.м)

2. Преобразовать один вид движения в другой (вращательное в поступательное, равномерное в прерывистое)

3. Регулировать частоту вращения рабочего органа. С изменением частоты вращения изменяется и вращающий момент: меньшей частоте соответствует больший момент.

4. Преобразовать один вид движения в другой (вращательное в поступательное, равномерное в прерывистое, …)

5. Реверсировать движение (прямой и обратный ход)

6. Распределять энергию двигателя между несколькими исполнительными механизмами.

Важной характеристикой передачи является передаточное число u, определяемое как отношение частот, диаметров ведущего и ведомого валов: u = n₁|n₂ = d₂|d₁ При этом u >1, следовательно, частота вращения ведомого вала меньше частоты вращения ведущего вала в передаточное число. Понижение частоты вращения называется р е д у ц и р о в а н и е м, а закрытые передачи, понижающие частоты вращения – р е д у к т о р а м и. Устройства, повышающие частоты вращения называются ускорителями или мультипликаторами.

Мощность Р₂ на ведомом валу, меньше мощности Р₁ на ведущем валу вследствие потерь в передаче, оцениваемых к п д - η (Р₂ = Р₁ η ), вращающий момент на ведомом валу возрастает практически в передаточное число ( Т₂ = Т₁η u )

С изменением частоты вращения изменяется и вращающий момент: меньшей частоте соответствует больший момент, необходимость в котором , например для автомобиля , возникает при трогании с места или движении на крутом подъеме; для токарного станка – при съеме стружки большой толщины.Для регулирования частоты вращения ведомого вала применяют:

Коробки передач, обеспечивают ступенчатое изменение частоты вращения ведомого вала в зависимости от числа ступеней и включенной ступени. Для двухступенчатой коробки имеем: u₁ = n₁|n₂ = d^/₂ |d^/₁

u ₂ = n₁|n₂ = d^//₂ |d^//₁

Вариаторы обеспечивают безступенчатое в некотором диапазоне изменение частоты вращения ведомого вала. В лобовом вариаторе изменение достигают передвижением малого катка вдоль вала т. Е. изменением расстояния R_i до оси ведомого вала. Передаточное отношение u_i находится в диапазоне от u_min=R_min/r₁ до u_max= R_max/r₂ .Оттуда диапазон регулирования: В = г_max/u_min Для лобового вариатора D = 2,5.

2.Виды разрушений зубьев

2.1. Поломка зубьев (из-за перегрузок ударного или статического действия, усталость материалов). Поломки связаны – концентрация нагрузки по длине зуба, деформация валов, износ зубьев, ввод в зацепление на ходу передвижения шестерни.

2.2. Усталостные выкрашивания поверхностных слоев (ограниченное и прогрессирующие) – расчет на поверхностную выносливость. Усталостное разрушение (вогнутая форма на теле колес) – расчет на изгиб.

2.3. Абразивный износ (повышение динамических нагрузок, шума, ослабление зуба, поломка)

2.4. Заедание зубьев – местное молекулярное сцепление контактирующих поверхностей в условиях разрушения смазочной пленки. Наибольшее сопротивление заеданию – теплостойкие стали ВХ3НМ2Ф, 20Х3НВФА, 16Х3НВФМ5.

2.5.Повреждение торцов зубьев.

2.6.Пластические течения материала (при больших силах трения и низкой твердости материала).

2.7.Погрешность изготовления, шлифовочные прижоги, трещины, остаточные напряжения

3.Сведения о контактных напряжениях.

Возникают при взаимодействии тел, размеры площади контакта которых малы по сравнению с размерами самих соприкасающихся тел. Контакт при перекатывании в передачах и опорах качения происходит по малым площадкам (начальный контакт по линии или точке), вследствие чего в поверхностном слое возникают высокие напряжения

Материал в районе этой площадки испытывает объемное напряженное состояние (исследованиями занимался физик Герц (Hertz).В его честь контактные напряжения обозначаются с индексом Н:σ_Н. Под действием прижимающей силы вследствие упругих деформаций цилиндров первоначальный контакт по линии переходит в контакт по прямоугольной площадке шириной 2а. Размеры площадки и возникающие нормальные напряжения σ_Ĥ зависят от нагрузки F_n упругих характеристик материалов (коэффициентов Пуассона, модулей упругости) и формы контактирующих тел. Особенностью действия нормальных контактных напряжений является то, что они не распространяются глубоко в тело деталей, сосредотачиваются в тонком поверхностном слое.

Кроме нормальных возникают и касательные напряжения τ

(τ _max = 0,3σ_Нmax ).Числовые значения контактных напряжений намного превышают как значения других видов напряжений (растяжения, изгиба) так и механических характеристик материала σ_Т и σ_В. Так в подшипниках качения σ_Нmax = 4600Мпа, в то время как для применяемой стали – предел текучести σ_т = 1700Мпа, временное сопротивление σ_В = 1900Мпа. Отсутствие мгновенного разрушения при наличии столь высоких напряжений объясняют тем, что в зоне их действия материал находится в условиях всестороннего объемного сжатия.

Для вычисления максимального контактного напряжения на площадке контакта используют формулу Герца, полученную из решения контактной задачи теории упругости (индекс max при этом опускают):

b – длина линии контакта (длина цилиндров), ν₁, ν₂ -коэффициенты Пуассона материалов контактирующих тел, Е₁, Е₂ – модуль упругости материалов, ρ₁, ρ₂ – радиусы кривизны контактирующих поверхностей,

F_n – нормальная к поверхности зуба сила.

3.1.

Для контакта двух выпуклых поверхностей

Для контакта выпуклой и вогнутой поверхностей