Карнаух С.Г. Детали машин

Подождите немного. Документ загружается.

[]

9550

3,1

2000

3,1

3,12sin

cos2

sincos3,12

cos2

HMHM

нм

мн

αα

≤==

====

∗

43421

(97)

Если подставить

;

Utgdd =

),1(2

UtgaUtgd +=

то после преобразований получим:

[]

)(

)1(

)(

)1(

Utgn

UtgK

Utg

UtgKa

σγ

=+≥

′

(98)

Значения

Z ,

′

K приведены в табл. 18.

Таблица 18 - Справочные данные

Сочетание материалов

′

Сталь – бронза 8600 310 6550

Сталь – чугун 7650 285 6050

77,1≅

Z при

=20

107 −=

12.7.4 Изгибная прочность. Вывод

основных расчетных формул

Приближенно червячное колесо можно рассматривать как

косозубое зубчатое колесо с зубьями арочной формы. Основная

зависимость для определения напряжений изгиба та же, что и для

цилиндрических зубчатых колес с двумя поправками:

• коэффициент

выбирать по табл. 19;

• при выборе использовать

coszz

= .

Тогда

[]

mddn

mdd

σσ

≤

⋅

===

′′′

10222300

. (99)

Таблица 19 - Рекомендации по выбору

100

150

00 и более

1,98

1,88

1,85

1,8

1,7

1,71

1,64

1,61

1,55

1,48

1,45

1,4

1,34

1,3

1,27

1,24

12.7.5 Статическая изгибная проч-

ность при максимально возможных пере-

грузках

[

]

max

перFF

≤=

(100)

где

[

]

8,0

max

≅

– для бронзы;

[

]

6,0

max

≅

– для чугуна.

12.8 Тепловой расчет червячной передачи в закрытом

исполнении

Вследствие значительных потерь мощности за счет низкого

КПД червячной передачи происходит нагревание элементов пере-

дачи, корпуса и масла, которое в нем находится. При повышенных

температурах масло теряет свои смазочные свойства, что может

привести к выходу передачи из строя. Поэтому для червячной пе-

редачи выполняют проверочный тепловой расчет. Записывают

уравнение теплового баланса системы в виде

)()1(

ttAKP

мT

−=−

. (101)

откуда

[]

Tм

tAKPtt ≤−+= )1(

, (102)

где

P — мощность, передаваемая червяком, кВт;

— КПД передачи;

А - площадь поверхности корпуса передачи, соприкасаю-

щаяся с воздухом,

м , рекомендуется

71,1

20aA ≅ ;

- межосевое расстояние, м;

20≅ - температура окружающего воздуха;

- коэффициент теплопередачи - количество теплоты,

передаваемое в окружающую среду с единицы поверхности в 1с

при разности температур в 1°С,

)(

СмкВт : при нормальной

циркуляции воздуха вокруг корпуса -

K =14...17,5 )(

СмкВт ,

при плохой -

K = 8...10,5 )(

СмкВт .

Для обычных редукторных масел

[]

90...85≅ . Авиаци-

онные масла допускают

[]

120...100≅ .

При

[]

tt ≤ необходимо либо увеличить поверхность ох-

лаждения (применяя охлаждающие ребра), либо применить искус-

ственное охлаждение (рис. 28) обдувание корпуса воздухом с по-

мощью вентилятора, посредством змеевика с циркулирующей во-

дой, помещаемого в масло, и т. п.

1 – вентилятор; 2 – ребра корпуса

Рисунок 28 - Конструкция червячного редуктора

13 КОНСТРУКЦИИ РЕДУКТОРОВ

13.1 Одноступенчатые редукторы

Из редукторов наиболее распространены горизонтальные

(рис. 29,а). Вертикальный одноступенчатый редуктор показан на

рис. 29,б. Как горизонтальные, так и вертикальные редукторы мо-

гут иметь колеса с прямыми, косыми или шевронными зубьями.

Корпуса чаще делают литыми чугунными, реже - сварными сталь-

ными. При серийном производстве целесообразнее применять ли-

тые корпуса. Валы монтируют на подшипниках качения или на

подшипниках скольжения. Последние обычно применяют в тяже-

лых редукторах [14,15].

Максимальное передаточное число одноступенчатого ци-

линдрического редуктора

5,12=U . Высота одноступенчатого ре-

дуктора с таким или близким к нему передаточным числом больше,

чем двухступенчатого с тем же значением

U (рис. 30). Поэтому

практически редукторы с передаточными числами, близкими к

максимальным, применяют редко, ограничиваясь

6≤U .

а б

а – вертикального исполнения; б – горизонтального

исполнения

Рисунок 29 - Одноступенчатые редукторы с цилиндриче-

скими зубчатыми колесами

Рисунок 30 - Сопоставление габаритов одноступенчатого

и двухступенчатого редукторов с цилиндрическими колесами при

одинаковом передаточном числе

5,8=U

Выбор горизонтальной или вертикальной схемы для редук-

торов всех типов обусловлен удобством общей компоновки приво-

да (относительным расположением двигателя и рабочего вала при-

водимой в движение машины и т. д.).

13.2 Одноступенчатые конические редукторы

Редукторы этой категории применяют значительно реже,

чем цилиндрические. Из одноступенчатых конических редукторов

наиболее распространены редукторы, выполненные по схеме, пока-

занной на рис. 31. Схема и общий вид редуктора с вертикально рас-

положенным тихоходным валом показаны на рис. 32. Возможно

исполнение редуктора с вертикально расположенным быстроход-

ным валом; в этом случае привод осуществляется от фланцевого

электродвигателя.

Рисунок 31 - Одноступенчатый редуктор с коническими

зубчатыми колесами

Передаточное число одноступенчатых конических редукто-

ров с прямозубыми колесами, как правило, не выше трех; в редких

случаях встречается

4=U . При косых или криволинейных зубьях

в качестве верхнего предела передаточных чисел

3,6

max

=U .

Валы конических редукторов, как правило, монтируют на

подшипниках качения.

При проектировании редукторов с коническими прямозу-

быми колесами следует иметь в виду, что окружные скорости (рас-

четные — по делительной окружности среднего диаметра) выше

смV

/3= (в виде исключения 4 м/с) нежелательны.

Рисунок 32 – Одноступенчатый конический редуктор с вер-

тикальным ведомым валом

13.3 Двухступенчатые и трехступенчатые редукторы

Масса и габариты редуктора в значительной степени зави-

сят от того, как распределено передаточное отношение по ступеням

передачи. Лучшие показатели имеют редукторы, у которых диа -

метры колес всех ступеней близки меж ду собой. При этом также

выполняются и условия смазки погружением колес в общую мас-

ляную ванну. Передаточные числа

U быстроходной и

U тихо-

ходной ступеней двухступенчатых редукторов определяют по со-

отношениям, приведенным в табл. 20.

Таблица 20 – Рекомендации по выбору переда-

точных чисел быстроходной

U и тихоходной

ступеней двухступенчатых редукторов

Передаточное отно-

шение

Редуктор Схема

Двухсту-

пенчатый

по развер-

нутой схе-

ме

ред

U88,0

Двухсту-

пенчатый

соосный

ред

U95,0

Двухсту-

пенчатый

соосный с

внутрен-

ним зацеп-

лением

ред

Коническо-

цилиндрич

еский

ред

U1,1

Цилиндро-

червячный

1,6...3,15

ред

Червячно-

цилиндри-

ческий

ред

3,15...5

Наиболее распространены двухступенчатые горизонталь-

ные редукторы, выполненные по развернутой схеме (рис. 33).

а б

в г д

а – кинематическая схема; б – общий вид (конструкция с

врезными крышками); в – редуктор с косозубыми колесами; г – ре-

дуктор с шевронными колесами; д - общий вид редуктора

Рисунок 33 - Двухступенчатый горизонтальный редуктор с

цилиндрическими колесами

Применение соосной схемы (рис. 34) позволяет уменьшить

длину редуктора. В этом ее основное преимущество. Общие виды

редукторов, выполненных по этой схеме, показаны на рис. 34,б и в.

В соосных редукторах быстроходная ступень зачастую не-

догружена. Это объясняется тем, что усилия, возникающие в заце-

плении колес тихоходной ступени, значительно больше, чем в бы-

строходной, а межосевые расстояния ступеней одинаковы

(

тб

aa = ). Указанное обстоятельство является одним из основных

недостатков соосных редукторов. Кроме того, к их недостаткам

относятся:

а) большие габариты в направлении геометрических осей

валов, чем у редукторов, выполненных по развернутой схеме;

б) затруднительность смазки подшипников, расположенных

в средней части корпуса;

в) большое расстояние между опорами промежуточного ва-

ла, что требует увеличения его диаметра для обеспечения доста-

точной прочности и жесткости.

Очевидно, применение соосных редукторов ограничивается

случаями, когда нет необходимости иметь два выходных конца бы-

строходного (тихоходного) вала, а совпадение геометрических осей

входного и выходного валов удобно при намеченной общей компо-

новке привода.

а б

а – кинематическая схема; б, в – варианты общего вида

Рисунок 34 - Двухступенчатый горизонтальный соосный

редуктор

В отношении типа зубьев и подшипников в двухступенча-

тых редукторах остается в силе сказанное относительно односту-

пенчатых цилиндрических редукторов. В отдельных случаях дела-

ют быстроходную ступень с косозубыми, тихоходную — с прямо-

зубыми колесами (это относится как к соосным, так и к несоосным

редукторам).

Редуктор с раздвоенной быстроходной ступенью, имеющей

косозубые колеса, показан на рис. 35. Тихоходная ступень при этом

может иметь либо шевронные колеса (рис. 35, а), либо прямозубые

(рис. 35, б).

а б

а – кинематическая схема; б – общий вид (без крышки)

Рисунок 35 - Двухступенчатый горизонтальный редуктор с

раздвоенной первой (быстроходной) ступенью

При раздвоенной быстроходной или тихоходной (рис. 36)

ступени колеса расположены симметрично относительно опор, что

приводит к меньшей концентрации нагрузки по длине зубьев, чем

при применении обычной развернутой или соосной схем. Это по-

зволяет иметь в рассматриваемом случае менее жесткие валы.