Лекции онлайн

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Главная Детали машин Детали машин Детали машин (курс лекций, часть 1)

Детали машин (курс лекций, часть 1)

Индекс материала
Детали машин (курс лекций, часть 1)
Предисловие
1. Механические передачи
Лабораторная работа 1.1
Описание цилиндрического редуктора
Крышки подшипников
Мазеудерживающие кольца
ПРИБОРЫ И ИНСТРУМЕНТЫ К РАБОТЕ
Модуль зубчатых колес
МЕЖОСЕВОЕ РАССТОЯНИЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАМЕРОВ И РАСЧЕТОВ ПАРАМЕТРОВ ЗАЦЕПЛЕНИЯ
Содержание отчета
Расчетные формулы
Лабораторная работа 1.2
ОПИСАНИЕ КОНИЧЕСКО-ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО РЕДУКТОРА
ПРИБОРЫ И ИНСТРУМЕНТЫ К РАБОТЕ
РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАМЕРОВ И РАСЧЕТОВ ПАРАМЕТРОВ ЗАЦЕПЛЕНИЯ
Номинальные значения внешнего делительного диаметра колеса
Расчетные формулы
СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА
Все страницы

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

Предисловие…………………………………………………………………..

1. Механические передачи

1.1. Общие сведения о передачах…………………………………….

1.2. Лабораторная работа 1.1. Изучение конструкции цилиндрического двухступенчатого редуктора…………………………

1.3. Лабораторная работа 1.2. Изучение конструкции коническо-цилиндрического редуктора……………………………………

1.4. Лабораторная работа 1.3. Изучение конструкции червячного

редуктора…………………………………………………………

1.5. Лабораторная работа 1.4. Изучение конструкции планетарного редуктора……………………………………………………

1.6. Лабораторная работа 1.5. Изучение конструкции волнового зубчатого редуктора……………………………………………

1.7. Лабораторная работа 1.6. Определение коэффициента полезного действия редуктора с прямозубыми цилиндрическими колесами…………………………………………………………

1.8. Лабораторная работа 1.7. Изучение работы фрикционной лобовой передачи……………………………………....................

1.9. Лабораторная работа 1.8. Изучение работы ременной

передачи…………………………………………………………

2. Соединения деталей машин

2.1. Общие сведения о соединениях…………………………………

2.2. Лабораторная работа 2.1. Исследование затянутого болтового соединения………………………………………………......

2.3. Лабораторная работа 2.2.. Испытание болтового соединения, работающего на сдвиг 2.3.. Испытание клеммовых

соединений……….......................................................................

3. Общие методические рекомендации по

оформлению лабораторных работ…………………………………. 

4. Техника безопасности ……………………………………………….

Библиографический список……………………………………………

Приложения……………………………………………………………….

 

4

5

8

18

25

35

41

49

56

67

75

76

89

97

109

111

112 

 

 

 

 

 

 

 


Предисловие

Курс «Детали машин и основы конструирования» завершает общетехническую подготовку инженера. Основными задачами курса являются изучение конструкций, типажа и критериев работоспособности деталей машин, сборочных единиц (узлов) и агрегатов; изучение основ теории совместной работы (спряжений) деталей машин и методов их расчета; развитие навыков конструирования и технического творчества.

В настоящем сборнике представлены методические материалы по выполнению одиннадцати лабораторных работ. Он является переработанным и дополненным изданием «Основы конструирования машин», выпущенном в 2003г. Его целью является углубление теоретического материала и приобретение практических навыков самостоятельно решать поставленные технические задачи, что необходимо в инженерной подготовке.

Объем и содержание лабораторного практикума в сборнике представлены в трех разделах: механические передачи; соединения деталей машин; отчетность по лабораторным работам и техника безопасности.

В разделе «Механические передачи» рассмотрены конструкции зубчатых передач в виде редукторов: цилиндрического и коническо-цилиндрического, червячного, планетарного и зубчато-волнового, а также представлены лабораторные работы по изучению принципа работы и исследованию коэффициентов полезного действия цилиндрической передачи и передач трением (лобовая фрикционная передача и ременная). При изучении конструкций редукторов производится обязательная разборка и сборка их и замеры основных параметров, а также определение их аналитическим путем.

В передачах трением определяются зависимости коэффициентов проскальзывания от сил прижатия, моментов нагрузки и других параметров.

В разделе «Соединения деталей машин» приводится методика испытания болтового и клеммового соединений. Исследуется работа болтового соединения с затянутым болтом и болтового соединения, работающего на сдвиг, а также изучение зависимости осевого усилия воспринимаемого клеммовым соединением от усилия затяжки болта.

В каждой лабораторной работе текстовая часть сопровождается рисунками, иллюстрирующими общие сведения, конструкцию редуктора или прибора, методику проведения работы, содержание отчета.

В третьем разделе сборника, как заключительной части лабораторного практикума, приводятся рекомендации по расчетно-графической части и оформлению лабораторных работ, их защите, а также правила техники безопасности.

В конце сборника лабораторных работ приведен библиографический список литературы и приложения.

При составлении лабораторного практикума использовались литературные источники [1-5].

 

 


1. Механические передачи

 

Механические устройства, применяемые для передачи энергии от ее источника к потребителю с изменением угловой скорости или вида движения, называют механическими передачами. Передавая механическую энергию, передачи одновременно могут выполнять следующие функции:

понижать и повышать угловые скорости, соответственно повышая или понижая вращающие моменты;

преобразовывать один вид движения в другой (вращательное в возвратно-поступательное, равномерное в прерывистое и т.д.);

регулировать угловые скорости рабочего органа машины;

реверсировать движение (прямой и обратный ход);

распределять работу двигателя между несколькими исполнительными органами машины.

В современном машиностроении применяются механические, пневматические, гидравлические и электрические передачи. В настоящем лабораторном практикуме рассматриваются наиболее распространенные из механических передач: передачи зацеплением – зубчатые, червячные, планетарные, волновые; передачи трением – фрикционные и ременные. В передачи зацеплением входят и цепные передачи.

Все передачи трением имеют повышенный износ рабочих поверхностей, так как в них неизбежно проскальзывание одного звена относительно другого.

В зависимости от способа соединения ведущего и ведомого звеньев бывают:

1. передачи непосредственного контакта – зубчатые, червячные, планетарные, волновые и фрикционные;

2. передачи с гибкой связью – ременные. Сюда относят и цепные передачи. Передачи с гибкой связью допускают значительные расстояния между ведущим и ведомым валами.

Особенности каждой передачи и ее применения определяются следующими основными характеристиками:

1. Мощностью на ведущем Р1 и ведомом Р2 валах.

2. Угловой скоростью ведущего ω1 и ведомого ω2 валов (рис.1.1).

Эти две основные характеристики необходимы для выполнения проектного расчета любой передачи.

Дополнительными характеристиками являются:

1. Механический КПД передачи

clip_image002clip_image004clip_image006

где Р1 – мощность на быстроходном валу; Р2 – мощность на тихоходном валу; T1 и T2 – вращающие моменты соответственно на ведущем и ведомом валах; u – передаточное отношение соответственно на ведущем и ведомом валах.

Для многоступенчатой передачи, состоящей из нескольких отдельных последовательно соединенных передач, общий КПД

clip_image008,

где η1, η2 ηn – КПД каждой передачи (зубчатой, червячной, ременной).

2. Окружная скорость Т ведущего или ведомого звена, м/с:

clip_image010,

где D – диаметр колеса, катка, шкива и т. д., мм.

Окружные скорости обоих звеньев при отсутствии скольжения равны, т. е. v1= v2.

3. Окружное усилие передачи F (рис. 1.1), Н:

clip_image012,

где Т1 – вращающий момент ведущего вала, Н·мм; D1 – диаметр ведущего звена, мм.

4. Вращающий момент Т (рис.1.1), Н·мм:

clip_image004[1]clip_image014 или clip_image016

где F – окружное усилие, Н; D – диаметр звена, мм; P – мощность, кВт.

5. Передаточное число и передаточное отношение.

Передаточным числом называется отношение угловой скорости ведущего вала к угловой скорости ведомого вала:

clip_image018.

Отношение угловых скоростей валов передачи, независимо от направления силового потока, называется передаточным отношением.

Передаточное отношение также обозначается буквой u, но с индексами, обозначающими соответствующие угловые скорости валов передачи:

clip_image020;

clip_image022.

Передача, понижающая угловые скорости, имеет u > 1 и называется редуктором. При повышении угловых скоростей u < 1, передача называется мультипликатором.

Передаточному отношению обычно приписывают знак: плюс, если направления угловых скоростей ведущего и ведомого валов одинаковы, и минус, если они противоположны.

Передаточное отношение можно выразить через вращающие моменты на ведущем и ведомом валах и КПД

clip_image004[2]clip_image024

Для многоступенчатой передачи общее передаточное отношение

clip_image026,

где u1, u2,… unпередаточные отношения каждой ступени.

При изучении механических передач необходимо помнить следующее (рис. 1.1):

1. Момент движущих сил Т1 всегда приложен к ведущему валу передачи и имеет направление, совпадающее с направлением вращения этого вала ω1.

2. Момент сил сопротивления Тz всегда приложен к ведомому валу передачи и имеет направление, противоположное направлению этого вала ω2. 

 

clip_image028

а

clip_image030

б

 

Рис.1.1. Схема для определения направления

вращающих моментов в передаче: а – колеса

в рабочем положении; б – колеса, условно раздвинутые

 

 


Лабораторная работа 1.1

 

Изучение конструкции цилиндрического двухступенчатого редуктора

Целью работы является ознакомление с устройством цилиндрического редуктора; определение назначения отдельных его узлов; ознакомление со способами регулировки редуктора; производство замеров и вычисление основных параметров зацепления.

Краткие теоретические сведения

Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненных в виде отдельного закрытого агрегата, и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине. Кинематическая схема привода может включать помимо редуктора открытые зубчатые передачи, ременную или цепную.

Назначение привода – понижение угловой скорости и соответственно повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с ведущим.

В машиностроении широкое применение находят зубчатые передачи.

Преимущества зубчатых передач: постоянное передаточное отношение (отсутствие проскальзывания); высокий КПД (в отдельных случаях до 0,99); надежность; простота эксплуатации; неограниченный диапазон передаточных мощностей (от сотых долей до десятков тысяч киловатт). Высокая нагрузочная способность обеспечивает малые габариты зубчатых передач.

Недостатки зубчатых передач: сравнительная сложность изготовления, требующая часто специального оборудования и инструментов; повышенный шум при высоких скоростях вследствие неточности изготовления; необходимость точного монтажа.

По относительному расположению валов в пространстве редукторы бывают горизонтальные и вертикальные; по особенности кинематической схемы – развернутые, соосные, с развернутой ступенью и т.д.

Наиболее распространенные схемы цилиндрических двух- и трехступенчатых редукторов приведены на рис. 1.2 [1, 2, 3].

Если зубья колес параллельны осям валов, такое зацепление называют прямозубым, если они расположены под углом, косозубым.

Наиболее распространены двухступенчатые горизонтальные цилиндрические редукторы серий РМ и ЦД, выполненные по развернутой схеме (рис. 1.2). Такие механизмы могут передавать крутящий момент до 10…15 кН·м, их передаточное число обычно составляет u = 8…50, КПД до 97 %. Эти редукторы будут рассмотрены в данной лабораторной работе.

clip_image033

 


Описание цилиндрического редуктора

 

 

Редуктор состоит из массивного чугунного корпуса, узлов зубчатых колес и шестерен с опорами, крышек подшипников и регулировочных колец (рис. 1.3).

Корпус служит для размещения в нем деталей передач, для обеспечения смазки зубчатых колес и подшипников, предохранения их от загрязнения и для восприятия усилий, возникающих в процессе работы механизма. Корпус должен быть достаточно прочным и жестким, так как в случае его деформации возникает перекос валов, что может привести к повышенному износу зубьев вследствие неравномерности распределения нагрузки и даже к поломке. Для повышения жесткости корпус усиливают ребрами, расположенными на участках размещения опор валов. Для удобства монтажа корпус выполнен разъемным. Плоскость разъема горизонтально проходит через оси валов. Нижняя часть корпуса называется картером 1, верхняя – крышкой 2. На крышке имеется смотровое окно 3, закрытое прямоугольной крышкой с отдушиной 4, которая служит для выравнивания давления внутри корпуса редуктора с атмосферным. В картере 1 имеется пробка 5 для слива масла и щуп 6 для замера его уровня. Картер и крышку соединяют болтами 7, 8, которые устанавливают с зазором.

clip_image035

Рис. 1.3. Редуктор цилиндрический двухступенчатый

 

Маслонепроницаемость корпуса и крышки редуктора достигается окрашиванием внутренней поверхности маслостойкой краской или нитроэмалью после очистки от песка и пригара, однако при этом ухудшается условие теплопередачи. Для предупреждения коробления чугунные корпуса и крышки подвергаются искусственному старению после предварительного чернового снятия металла механической обработкой на поверхностях разъема и в гнездах подшипников.

Плоскость разъема корпуса и крышки обычно обрабатывают шабрением. При сборке плоскости стыков смазывают жидким стеклом или щелочным лаком. При этом не рекомендуется ставить прокладки между корпусом и крышкой редуктора, так как они изменяют характер посадки подшипников качения.

В зубчатых редукторах, корпуса которых не имеют разъема по гнездам подшипников, не требуется тщательной обработки плоскостей стыка корпуса и крышки. При конструировании корпуса без разъема по оси валов необходимо иметь в виду, что наружный диаметр шестерни должен быть меньше наружного диаметра подшипника или стакана.

Зубчатые колеса служат для передачи вращательного движения. В редукторе РМ-250 применены цилиндрические косозубые колеса. По сравнению с прямозубыми косозубые передачи имеют повышенную нагрузочную способность и работают более плавно.

В косозубом зацеплении сила полного нормального давления раскладывается на три составляющие: окружное усилие Ft – направлено по касательной к начальным окружностям зубчатых колес; радиальное (распорное) усилие Fr – по радиусу к центру колеса и осевое усилие Fa – параллельно оси вала.

Зубчатые колеса редукторов в большинстве случаев изготавливают из конструкционной углеродистой или легированной стали с содержанием углерода от 0,1 до 0,6 % с последующей термообработкой, а при сравнительно больших размерах (колеса диаметром ≥ 500 мм) часто применяют стальное литье. Для колес открытых мало нагруженных передач часто применяют чугунное литье.

Колеса 10, 11 насаживают на вал по посадке, гарантирующей натяг в сопряжении. Со временем вследствие релаксации напряжений с колесом используют шпонки 12, 13. В отдельных случаях шестерни изготавливают заодно с валом, получая так называемые валы-шестерни. В данном редукторе в виде вала-шестерни выполнен быстроходный (входной) и промежуточный валы.

Подшипники служат для поддержания вращающихся валов. Подшипник качения состоит из внутреннего и наружного колец с желобами для качения шариков, комплекта шариков (роликов) и сепаратора, удерживающего шарики (ролики) на определенном расстоянии друг от друга. Подшипник надевают на вал по посадке, гарантирующей натяг, наружное кольцо – по переходной посадке. Это делается для облегчения осевых смещений валов при регулировке зацепления, а также для обеспечения поворота наружного кольца с целью уменьшения износа его дорожки. В данной конструкции применены радиальные шариковые подшипники 14, 15, 16. При действии значительных осевых нагрузок используют радиально-упорные шариковые или роликовые подшипники.

Между боковой крышкой и корпусом редуктора для регулирования осевого зазора подшипников качения и для компенсации ошибок линейных размеров сопряженных деталей, получающихся при их изготовлении, устанавливают набор регулировочных прокладок. Вместо прокладок можно применить кольца, установленные между боковой крышкой и наружным кольцом подшипника. Для компенсации ошибок изготовления кольцо по ширине шлифуют при сборке до нужного размера.

Для обеспечения возможности сквозной расточки гнезд противоположных подшипников их конструируют одного диаметра. Расточка гнезд подшипников должна быть выполнена с большой точностью, чтобы избежать перекоса осей, приводящего к неравномерности распределения нагрузки по длине зуба.

Редукторы с подшипниками качения обычно относятся к легкому и среднему типам. Подшипники качения имеют более высокий КПД, малые габариты по длине, упрощенную конструкцию гнезд, а также малое нагревание. Вопросы смазки подшипников качения решаются проще, чем подшипников скольжения.

 


Крышки подшипников служат для предотвращения попадания пыли и грязи внутрь корпуса и в подшипниковые узлы и для передачи на корпус осевых усилий. Крышки могут быть глухими 17, 18, 19 и сквозными 20, 21. В последних проточены отверстия для прохода валов и специальные кольцевые канавки для уплотнения. Крышки могут быть закладные и привертные.

Болтовое соединение для корпуса и крышки редуктора. В болтах, соединяющих корпус и крышку редуктора, необходимо предусмотреть средства против самоотвинчивания гаек, например, в крупных редукторах могут применяться контргайки, а в мелких и средних – пружинные шайбы или стопорные шайбы с лапками.

Для облегчения съема крышки при демонтаже редуктора применяют два отжимных винта, завинчиваемых во фланцы корпуса или крышки редуктора.

Штифты. Для точного фиксирования положения крышки относительно корпуса редуктора при совместной расточке гнезд под подшипники и при сборке предусматривается два конических штифта 9, которые располагаются на противоположных концах редуктора несимметрично по длине. При симметричной крышке штифты располагаются таким образом, чтобы при сборке редуктора крышку нельзя было поставить неправильно.

Крышки смотровые. Для осмотра зацепления зубчатых колес и заливки смазочного масла в верхней части редуктора предусматривается отверстие, закрываемое смотровой крышкой 3 с отдушиной 4.

Смазка редуктора. В настоящее время в машиностроении для смазки передач широко применяют циркулярную или картерную системы смазки. В данной конструкции редуктора использована картерная смазка, которая осуществляется окунанием зубчатых колес в масло, заливаемое в картер редуктора. Этот вид смазки применяют при окружных скоростях зубчатых колес до 12,5 м/с. При более высоких окружных скоростях масло сбрасывается с зубьев центробежной силой и зацепление работает при недостатке смазки. Быстроходное колесо двухступенчатого цилиндрического горизонтального редуктора должно быть погружено в масляную ванну на глубину до 5m (m – модуль зацепления).

Минимальный объем залитого масла в зубчатых передачах составляет 0,4…0,6 литров на 1кВт передаточной мощности. При работе передачи внутри корпуса создается масляный туман. Конденсируясь на стенках, масло стекает вниз и, смазывает подшипники качения. Обычно используют индустриальное масло И-12, И-30, И-50; автотракторное масло АК-20, АК-15.

Следует помнить, что чем больше объем масляной ванны, тем дольше сохраняются свойства масла, и тем лучше условия смазки. Поэтому максимальный объем ванны ограничивается предельно допустимой высотой уровня масла в корпусе.

 


Мазеудерживающие кольца применяют при густой смазке подшипников качения. Их устанавливают так, чтобы они несколько выступали за торец корпуса редуктора или стакана. При вращении мазеудерживающего кольца жидкое масло сбрасывается центробежной силой, что предотвращает вымывание густой смазки.

Густая смазка подшипников качения применяется при окружной скорости подшипника менее 4 м/сек.

Отдушины. С целью устранения утечки масла через уплотнения валов, которая возможна при повышении давления вследствие нагревания редуктора, внутренняя полость его сообщается с атмосферой при помощи отдушин.

Длину конца вала, выступающую из корпуса, выбирают с таким расчетом, чтобы на него можно было насадить полумуфту МУВП или другую муфту в зависимости от задания на курсовой проект. При этом необходимо предусмотреть зазор между боковой крышкой и полумуфтой, который давал бы возможность вывертывания болтов и замены набивки в сальниковых уплотнениях или смену пальцев с резиновыми кольцами в муфтах МУВП.

При наличии на быстроходном или тихоходном валах деталей ременной, цепной или зубчатой передач длина выступающих концов вала определяется с учетом размещения деталей этих передач.


Приборы и инструменты к работе

Исследуемый редуктор, измерительная линейка, штангенциркуль, разводные ключи (2 шт.), отвертка.

Порядок выполнения работы

 

1. Разборка редуктора и ознакомление с конструкцией и назначением отдельных узлов. Разборку редуктора, если крышки подшипников не крепятся к корпусу редуктора винтами, производят следующим образом: осторожными ударами выбивают штифты, развинчивают болты крепления корпуса, применив отжимной болт, приподнимают крышку на 1–2 мм, а затем снимают ее и кладут на стеллаж рядом с редуктором. Замеряют диаметры валов и расстояние между ними. Извлекают быстроходный, промежуточный и тихоходный валы, снимают с них крышки сквозные, из корпуса извлекают масляный щуп, развинчивают сливную пробку и т. д.

После разборки знакомятся с конструкцией и назначением деталей и узлов редуктора.

Сборка редуктора производится в обратном порядке.

Примечание. Если крышки подшипников крепятся к корпусу редуктора винтами, то после штифтов снимают винты и крышки подшипников и далее по выше указанному в настоящем разделе порядку.

2. Определение параметров зацепления. Для решения этой задачи необходимо провести ряд точных замеров с помощью штангенциркуля и вычислить параметры зацепления. Для определения передаточного числа каждой ступени редуктора необходимо сосчитать количество зубьев шестерни и колеса каждой ступени, а затем определить общее передаточное отношение редуктора. Величины основных параметров m, aw округляют до стандартных значений (табл. 1.1 и 1.2), если эти величины находятся в пределах отклонений от номинала, обусловленных неточностью замера. По результатам замеров и по произведенным расчетам величин (по формулам) заполняется табл. 1.3, которая входит в содержание отчета.

3. Составление эскизов. Ознакомившись с устройством редуктора и назначением его узлов и выполнив геометрический расчет, составляют эскиз одного из валов (быстроходного, промежуточного, тихоходного) и зубчатого колеса.

Объем работ по этому пункту определяет преподаватель.

На эскизах указать установочные, габаритные, присоединительные и посадочные размеры.

 


Таблица 1.1

Модуль зубчатых колес ( СТ СЭВ 310-76)

Ряды

Модуль, мм

1-й

1

1,25

1,5

2

2,5

3

4

5

6

8

10

12

2-й

1,125

1,375

1,75

2,25

2,75

3,5

4,5

5,5

5,7

9

11

14

 

Примечание. Следует предпочитать 1-й ряд.

 


Таблица 1.2

Межосевое расстояние цилиндрических зубчатых передач aw, мм

( ГОСТ 2185-66)

Ряды

Межосевое расстояние aw, мм

1-й ряд

100

125

160

200

250

315

400

500

630

2-й ряд

112

140

180

225

180

355

450

560

710

 

Примечание. Следует предпочитать 1-й ряд.

 


Таблица 1.3

Результаты замеров и расчетов параметров зацепления

Измеряемые величины, размерность

Обозначения

Значения

величин

1

Число зубьев зубчатых колес

z1, z2, z3, z4 

 

2

Диаметры выходных концов ведущего и ведомого валов, мм

dI и dIII

 

3

Диаметры окружностей выступов зубчатых колес, мм

da1, da2, da3, da4 

 

4

Ширина колес, мм

b1, b2, b3, b4 

 

5

Межосевое расстояние тихоходной и быстроходной ступеней, мм

awT и awБ,

 

6

Длина зуба зубчатых колес, мм

clip_image037

 

7

Наружный диаметр подшипников, мм

DI, DII, DIII

 

8

Внутренний диаметр подшипников, мм

dI, dII, dIII

 

9

Ширина колец подшипников, мм

BI, BII, BIII

 

 

 

 

 

Рассчитываемые величины, размерность

Обозначения

Расчетные формулы и расчет

10

Передаточное число ступеней

u1, u2 

 

11

Передаточное число редуктора

uр

 

12

Нормальный модуль зацепления, мм

mn

 

13

Торцевой модуль зацепления, мм

mt

 

14

Диаметры делительных окружностей зубчатых колес, мм

d1, d2, d3, d4 

 

15

Диаметры окружностей выступов зубчатых колес, мм

da1, da2, da3, da4 

 

16

Диаметры окружностей впадин зубчатых колес, мм

df1, df2, df3, df4 

 

17

Межосевое расстояние, мм

awТ, awБ 

 

18

Угол наклона зубьев, град.

β1, β2 

 

19

Коэффициент ширины колеса по межосевому расстоянию (быстроходной и тихоходной ступеней)

clip_image039

 

20

Высота зубьев колес, мм

h1, h2, h3, h4 

 

21

Радиальный зазор, мм

с1, с11

 

22

КПД редуктора

ηР

 

Примечание. При заполнении табл. 1.1 в графе "Значения величин" указывать обозначение и значение величины, ее размерность, а в графе "Расчетные формулы и расчет" записывать расчетную формулу и подсчет величины, с указанием размерности.


Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Кинематическая схема редуктора.

3. Заполненная измеренными и расчетными (по формулам) величинами табл. 1.3.

4. Эскизы, выполненные на миллиметровой бумаге.

5. Схема сил, действующих в зацеплении.

6. Выводы по работе.

Примечание. В выводах указать назначение и особенности конструкции исследуемого редуктора, способы смазки зубчатых колес и подшипников, КПД и т. д.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение редуктора

2. Проанализируйте кинематические схемы редукторов, представленные на рис. 1.2.

3. Каким образом определили передаточное отношение редуктора? Почему диаметр быстроходного вала меньше диаметра тихоходного?

4. Что называют модулем зацепления (нормальный, торцевой)? Модуль является характеристикой зубчатой пары или редуктора? Как определить делительный диаметр цилиндрического зубчатого колеса, если модуль известен?

5. Какие силы действуют в зацеплении: а) прямозубом; б) косозубом; в) шевронном?

6. Покажите на зубчатом колесе его основные элементы: ступицу, диск, зубчатый венец. Каким образом зубчатое колесо крепится на валу?

7. Проанализируйте конструкцию вала. С какой целью выполнена каждая из ступеней вала? В какой последовательности производится сборка вала?

8. Каково назначение подшипников?

9. Какие подшипники применены?

10. Как осуществляется смазка подшипников?

11. Для какого типа подшипников необходимо производить регулировку и каким образом?

12. По клейму подшипника определите его внутренний диаметр.

13. Как осуществляется смазка редуктора?


Расчетные формулы

clip_image041 

clip_image043 

clip_image045 

clip_image047 

clip_image049 

clip_image051 

clip_image053

clip_image055

clip_image057

clip_image059

clip_image061

clip_image063

clip_image065

clip_image067

clip_image069

clip_image071

clip_image073

clip_image075

clip_image077

clip_image079

clip_image079[1]

clip_image082

clip_image082[1]

clip_image085

clip_image087

clip_image089

clip_image091

clip_image093

clip_image095

Примечания: 1. При заполнении табл. 1.3 нужно выбрать необходимую формулу из вышеприведенных для определения величины и записать ее в графу «Расчетные формулы и подсчет». 2. КПД пары зубчатых колес clip_image097 = 0,98; КПД учитывающий потери пары подшипников качения clip_image099= 0,99; с – радиальный зазор. 3. Для определения шага Р и модуля m зацепления, а также диаметров выступов и впадин зубьев колес можно использовать специальную методику (см. прил. 2). 4. При выборе расчетных формул использована литература [1, 2, 3, 4, 5].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



 

Лабораторная работа 1.2

Изучение конструкции коническо-цилиндрического редуктора

 

Цель работы: ознакомление с устройством коническо-цилиндрического редуктора; ознакомление со способами сборочной регулировки редуктора; производство замеров и вычисление основных параметров зацепления.

Краткие теоретические сведения

 

Кроме цилиндрических зубчатых редукторов, в технике применяются редукторы с коническими колесами (конические), а также одновременно с коническими и цилиндрическими колесами (коническо-цилиндрические) [1, 2, 3].

Достоинство конической передачи – возможность передачи крутящего момента под углом 90˚.

Недостатки по сравнению с цилиндрическими передачами: консольное расположение колес; невозможность изготовления с большим передаточным числом u , так как чем больше u, тем уже колесо umax £ 6,3; значительные осевые силы.

Согласно ГОСТ 12289-76 в конических передачах стандартизованы нормальные значения внешнего делительного диаметра колеса de2, номинальные передаточные числа u и ширина зубчатых венцов b.

Коническая зубчатая передача состоит из двух прямых круговых конусов, оси которых пересекаются под углом d в точке, являющейся вершиной конусов. Зубья на боковых поверхностях конусов отличаются от зубьев цилиндрических колес тем, что их размеры (высота, толщина и др.) постепенно уменьшаются по мере приближения к вершине конуса. При вращении колес эти конусы перекатываются один по другому без скольжения. Их называют начальными конусами зубчатых колес.

Основные геометрические параметры конической прямозубой передачи показаны на рис. 1.4.

Прямозубые конические колеса применяют обычно при сравнительно невысоких окружных скоростях – до 2–3 м/с. При более высоких скоростях целесообразно использовать колеса с косыми и круговыми зубьями, при которых обеспечивается более плавное зацепление, большая несущая способность.

Основные расчетные зависимости для непрямозубых конических передач могут быть получены из соответствующих формул для расчета прямозубых конических передач с учетом особенностей геометрии непрямозубых колес так же, как это сделано для цилиндрических передач.

clip_image101

Рис.1.4. Коническое прямозубое зацепление (clip_image103)

 


Описание коническо-цилиндрического редуктора

Редуктор состоит из чугунных корпуса и крышки, узла зубчатых колес с опорами, крышек подшипников и регулировочных колец (рис.1.5).

Корпус служит для размещения в нем деталей передач, для обеспечения смазки зубчатых колес и подшипников, предохранения их от загрязнения и для восприятия усилий, возникающих в процессе работы механизма. Корпус должен быть прочным и жестким, так как в случае деформации возникает перекос валов, что может привести к повышенному износу зубьев вследствие неравномерности распределения нагрузки и даже к поломке. Для повышения жесткости корпус усиливают ребрами, расположенными на участках размещения опор валов. Для удобства монтажа корпус выполнен разъемным. Плоскость разъема горизонтальна и проходит через оси валов. Нижняя часть корпуса называется картером 1, верхняя – крышкой 2. На крышке имеется смотровое окно 3, закрытое прямоугольной крышкой с отдушиной 4, которая служит для выравнивания давления внутри корпуса редуктора с атмосферным. В картере 1 имеется пробка 5 для слива масла и щуп 6 для замера его уровня. Картер и крышку соединяют болтами 7, 8, которые устанавливаются с зазором. Для предотвращения относительного смещения крышки и картера при сборке их фиксируют двумя коническими штифтами 9.

clip_image105

Рис. 1.5. Редуктор коническо-цилиндрический

 

Для установки ведущего вала в корпусе на подшипниках качения в коническо-цилиндрических редукторах часто применяют стаканы 10. Применяя стаканы, можно назначить одинаковые диаметры отверстий для гнезд подшипников и растачивать их с одной установки. Кроме того, может быть уменьшен брак из-за дефектов механической обработки отверстий и осуществлена замена подшипника с другим диаметром наружного кольца.

Для небольших редукторов в связи с увеличением размеров отверстий расточек под стаканы и увеличением боковых крышек приходится отказываться от применения стаканов и установки подшипников одинакового диаметра непосредственно в корпусе редуктора.

Регулировка зацепления в конических зубчатых редукторах производится постановкой набора металлических прокладок 11 между корпусом и стаканом. Для регулировки подшипников качения набор регулировочных прокладок ставят под крышки.

Назначение отдельных деталей коническо-цилиндрического редуктора аналогично цилиндрическому двухступенчатому редуктору, поэтому подробно на них не останавливаемся.


Приборы и инструменты к работе

Исследуемый редуктор, измерительная линейка, штангенциркуль, разводные ключи (2 шт.), отвертка.

Порядок выполнения работы

 

1. Разборка редуктора и ознакомление с конструкцией и назначением отдельных узлов. Разборку редуктора, если крышки подшипников крепятся к корпусу редуктора винтами, производят в следующем порядке: сначала осторожными ударами выбивают штифты, затем отвинчивают и снимают винты крышек и крышки подшипников; далее отвинчивают и снимают болты, соединяющие крышку и корпус редуктора. Применив отжимной болт, приподнимают крышку на 1–2 мм, а затем снимают ее и кладут на стеллаж рядом с редуктором, замеряют диаметры валов и расстояние между ними. Извлекают быстроходный и тихоходный валы, снимают с валов крышки сквозные, из корпуса извлекают стакан и регулировочные пластины, масляный щуп и сливную пробку.

После разборки знакомятся с конструкцией и назначением деталей и узлов редуктора.

Сборка редуктора производится в обратном порядке.

Примечание. Если крышки подшипников не крепятся к корпусу редуктора винтами, то после штифтов снимают болты, соединяющие крышку и корпус, и далее по порядку, как указано выше в настоящем разделе.

2. Определение параметров зацепления. Для решения этой задачи необходимо произвести ряд точных замеров с помощью штангенциркуля и вычислить параметры зацепления. Величины основных параметров u, b и de2 округляют до стандартных значений (табл. 1.5 и 1.6), если эти величины находятся в пределах отклонений от номинала, обусловленных неточностью замера.

По результатам замеров и произведенным расчетам величин (по формулам) заполняется табл. 1.4, которая входит в содержание отчета.

3. Составление эскизов. Ознакомившись с устройством редуктора и назначением его узлов и выполнив геометрический расчет, составить эскизы одного из валов (быстроходного и тихоходного) и конического колеса.

Объем работ по этому пункту определяет преподаватель.

На эскизах указать установочные, габаритные, присоединительные и посадочные размеры.

Поскольку параметры цилиндрической передачи были подробно определены в предыдущей работе, основное внимание следует уделить изучению параметров зацепления конической пары.

 


Таблица 1.4

Результаты замеров и расчетов параметров зацепления

Измеряемые величины, размерность

Обозначения

Значения величин

1

Число зубьев ведущего колеса

z1 

 

2

Число зубьев ведомого колеса

z2 

 

3

Диаметры окружностей выступов колес, мм

da1, da2 

 

4

Длина зуба, мм

clip_image107

5

Длина образующей делительного конуса, мм

Re 

 

6

Диаметр выходного конца ведущего вала, мм

dI 

 

7

Внутренний диаметр подшипников, мм

dnI, dnII 

 

8

Наружный диаметр подшипников, мм

DI, DII

 

9

Ширина колец подшипников, мм

BI, BII 

 

 

 

 

 

Рассчитываемые величины, размерность

Обозначения
Расчетные формулы и расчет

10

Передаточное число конической зубчатой пары

u

 

11

Внешние делительные диаметры колес, мм

de1, de2 

12

Внешний окружный модуль, мм

me

13

Диаметры окружностей конусов впадин колес, мм

df1, df2

14

Средние делительные диаметры колес, мм

d1, d2

15

Модуль в среднем сечении (средний окружный модуль), мм

m

16

Углы при вершине образующего конуса колес, град.

d1,d2

17

Коэффициент длины зуба по внешнему конусному расстоянию

ψвRe

Выразить формулой

18

Коэффициент полезного действия редуктора

ηP

Примечание. При заполнении табл. 1.4 в графе «Значения величин» указываются обозначение и значение величины, ее размерность, а в графе «Расчетные формулы и расчет» записываются формула и расчет величины с указанием размерности.

 


Таблица 1.5

Номинальные значения внешнего делительного диаметра колеса de2

(по ГОСТ 12289 – 76)

Значения de2, мм

50

63

80

100

125

160

200

250

280

315

355

400

450

500

 

Таблица 1.6

Номинальные значения передаточных чисел (по СТ СЭВ 221 – 75)

Значения u

1,0

1,25

1,6

2

2,5

3,15

4,0

5

6,3


Расчетные формулы

clip_image109

clip_image111

clip_image113

clip_image115

clip_image117

clip_image119

clip_image121

clip_image123

clip_image125

clip_image127

clip_image129

clip_image131

clip_image133

clip_image135

clip_image137

clip_image139

clip_image141

Примечания: 1. При заполнении табл. 1.4 нужно выбрать нужную формулу из вышеприведенных для определения величины и записать ее в графу «Формулы и расчет». 2. КПД пары зубчатых колес hЗп= 0,98. 3. КПД, учитывающий потери пары подшипников качения clip_image143= 0,99. 4. При расчетах clip_image145 и u нужно брать данные из табл. 1.5 и табл. 1.6.


Содержание отчета

1. Наименование и цель работы.

2. Кинематическая схема редуктора.

3. Заполненная табл. 1.4 измеренными и расчетными (по формулам) величинами.

4. Эскизы, выполненные на миллиметровой бумаге.

5. Схема сил, действующих в зацеплении.

6. Выводы по работе.

Примечание. В выводах указать назначение и особенности конструкции исследуемого редуктора, способы смазки зубчатых колес и подшипников, КПД и т. д.

Контрольные вопросы

1. Из каких основных деталей состоит конический редуктор и каково их назначение?

2. Для чего предназначен конический редуктор?

3. Как определить передаточное отношение конической передачи?

4. Как определить внешний окружной модуль? Средний окружной модуль?

5. Какие силы действуют в зацеплении конической передачи?

6. В чем отличие конструкции быстроходного вала от тихоходного?

7. Какие подшипники используются в качестве опор валов конической передачи? Почему?

8. Каким образом производится регулировка зацепления?

9. Каким образом производится регулировка подшипников?

 

ВИДЕОЛЕКЦИИ И ОПЫТЫ

Поиск по сайту