Міністерство освіти і науки україни національний технічний університет україни «київський політехнічний інститут»

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ «КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

 

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

 

до виконання лабораторних робіт з курсу «ДЕТАЛІ МАШИН»

 

для студентів механічних спеціальностей усіх форм навчання

 

Затверджено Методичною радою НТУУ «КПІ»

 

 

Київ «Політехніка»

Р.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

 

Вивчення конструкції та визначення основних параметрів циліндричного зубчастого редуктора та його деталей

 

Мета роботи- вивчити за досліджуваним зразком і кресленням конструкцію циліндричного зубчастогоредуктора та його деталей, а також основні геометричні, кінематичні та силові параметри; скласти технічну характеристику та технічні вимоги, вивчити структуру специфікації.

 

Теоретичні відомості

 

Загальні відомості

 

Редуктори- це зубчасті механізми з постійним передаточним числом,призначені для зниження кутовоїшвидкості та збільшення обертального моменту і всиновлені в закритих корпусах. Редуктори називають циліндричними,якщо вони містять ті льки циліндричні зубчасті передачі, конічними -тільки конічні,а черв’ячними -тільки черв’ячні. Назви редукторів з різними передачами складаються з назв передач, що містять редуктори в напрямі зменшення кутової швидкості та збільшення обертального моменту, наприклад, конічно-циліндричний редуктор, черв’ячно-циліндричний редуктор.

Пара зубчастих коліс, що знаходиться в зачепленні, складає ступінь редуктора. Якщо редуктор містить один, два і більше ступенів то його називають одно-, дво- або багатоступінчастим.

 

Редуктори. що містять зубчасті колеса з рухомими осями, називають планетарними. Вони характеризуються малою масою, але їх виготовлення складніше за виготовлення звичайних редукторів.

 

Основні геометричні, кінематичні та силові параметри циліндричних зубчастих редукторів

 

Геометричні параметри

 

1. Модулі прямозубих зубчастих коліс у загальному вигляді визначають за формулою

mi =	^2a wi	,
^zc
	i

де і -номер ступеня редуктора (зазвичай і =1,2,3); a _wi - між осьова відстань і -го ступеня; z_ci - сумарне число зубців зубчастих коліс і -го ступеня. Значення модулів прямозубих зубчастих коліс m_i повині відповідати стандартним.

 

2. Модулі торцеві m_t і нормальні m_n косозубих зубчастих визначають за формулами:

 

mt =	2a w	i	,
^zci

m_n = m_t cosβ_i,

де β_i - кут нахилу лінії зубців зубчастого колеса і -го ступеня, який вимірюють за допомогою кутомірів і

універсальних мікроскопів.

Кут β_i визначають за формулою

β_i = arccos ^bi,

 

^li

де b_i і l_i ширина вінця і довжина лінії зубця колеса і -го ступеня. Розміри b_i і l_i вимірюють

штангенциркулем.

Розраховані значення нормальних модулів m_n для косозубих коліс повинні відповідати стандартним

 

значенням.

Кут β_i уточнюють за формулою

_βi _{= arccos} ^{mni m}t_i

3. Ділильний діаметр зубчастого колеса: для прямозубих шестерні та колеса

d_i =m_i z_i; d′_i = m_iz′_i;

 

для косозубих шестерні та колеса

d_i = m_ti z_i; d′_i = m_ti z′_i,

де z_i та z′_i - числа зубців шестерні та колеса і -го ступеня.

 

Кінематичні параметри

 

- 1 -

1. Передатне число ступеня

ui =	z′i	,
^zi

2. Передатне число редуктора

u_p = u₁u₂...u_i,

 

де u₁, u₂...u_i - передатні числа окремих ступенів редуктора. 3. Колова швидкість коліс v_i, ^м _с

 

_{vi =} ^πmti ^zini _, 60 ⋅1000

де n_i - частота обертання вала, хв^-1.

 

Силові параметри

 

1. Коефіцієнт корисної дії (ККД) редуктора

 

η_p = η₁η₂...η_iη_o^k,

де η₁η₂...η_i - ККД передач окремих ступенів редуктора; η_o - ККД, що враховує втрати в опорах, k- кількість валів

 

або пар підшипників.

2. Орієнтована потужність, яку можна передати за умови міцності вала н кручення

 

_{P = n1} ^d1 ³ _, 14

 

де Р- передавана потужність, кВт; n1- частота обертання швидкохідного вала, хв^-1; d1- діаметр вихідного кінця швидкохідного вала, см.

 

3. Обертальний момент на валах Ti, H ⋅м

					T = 9550	Pi	,
					i			ni
де P = Pη	i	- передавана потужність на валу, кВт;	η	i	- ККД ступеня редуктора; ni- частота обертання вала хв^-1.
i
4. Колова сила в зачепленні коліс Fti, Н
					F	=	2Ti		,
					ti		^mti ^zi

5. Радіальна сила в зачепленні коліс F_ri, Н

_{Fri =} ^Fti ^tgαw _, cosβ_i

де α_w - кут зачеплення α_w = 20°; β_i - кут нахилу лінії зубців зубчастого колеса і -го ступеня.

 

6. Осьова сила в зачепленні коліс

 

^Fa_i ^{= F}t_i ^tgβi ^.

 

Конструкція редуктора

 

Редуктор (рис. 1.1) складається з корпуса 1, кришки корпуса 2, зубчастих коліс z1- z4, швидкохідного 11, проміжного 12 і тихохідного 16, валів, які монтують на підшипники 9, 13 і 18, що закриваються глухими 5 та наскрізними 7 і 24 кришками підшипників. Шестерні 10 і 14 у зв’язку з малими діаметрами виконано як одне ціле з ведучим валом 11 і проміжним валом 12, які в таких випадках називають валами-шестернями. Колесо 15, установлене на проміжному валу 12, зачіплюється з валом-шестернею 10, а вал-шестерня 14-з колесом 19, посадженим на тихохідний вал 16. Зубчасті колеса15 і 19 зв’язані з валами шпонками 6. Усі підшипники змонтовано в гніздах корпусу, створених розточкою циліндричних отворів рознімних на площині осей валів корпусу 1 і кришки 2, з’єднаних між собою за допомогою гвинтів 22. Кришка з корпусом може з ’єднуватися також болтами або шпильками. Площину рознімання необхідно добре спланерувати, оскільки під час складання її покривають шаром рідкого скла або шелаку. Для точного фіксування взаємо розміщення кришки і корпусу у площині рознімання встановлено два встановлювальних штифта 26.

 

- 2 -

			А
	1	2	24	3	4	5
			aw1		aw2
20	21	22	25			26

A

 

19 6 7 8 9

 

 

				z3		z1
				z2
						Б
z4
							10
17	16	18	15	12	13	14	11

 

Б

 

l

 

i

 

bi

 

b i

 

Рис. 1.1 Креслення редуктора

 

У корпус заливають мастило для змащування зубчастих коліс і підшипників. Існують різні способи мащення зубчастих коліс і підшипників, наприклад картерне змащування зубчастих коліс здійснюється зануренням їх у мастило, яке знаходиться в нижній частині корпусу.

 

Найпростіше мащення підшипників здійснюють розбризкуванням мастила із загальної масляної ванни зубчастими колесами або спеціальними дисками.

З боків кришки 2 передбачено двоє вушок для зручності підйому та транспортування редуктора вантажопідйомними машинами. З верху в ній є оглядовий люк для заливання мастила та огляду передач. Люк закривається кришкою 3, закріпленою гвинтами 23. Віддушина 4 служить для виходу повітря, яке розширюється внаслідок виділення тепла і може спричинити до виділення мастила через ущільнення. У корпус загвинчено мастилопоказчик 20, необхідний для контролю рівня мастила, і пробку 21-для зливання мастила.

 

Наскрізні 7, 24 іглухі 5 кришки підшипників прикріплено до корпусу редуктора за допомогою гвинтів 25.

 

У наскрізні кришки встановлено ущільнення 8 і 17, які запобігають витіканню мастила з редуктора, також проникненню в середину абразивних частинок і бруду з навколишнього середовища.

У цьому редукторі застосовують гумові манжетні ущільнення, які широко застосовують в машинобудуванні. Крім них застосовують інші типи ущільнень, наприклад, сальникові, лабіринтні.

 

Порядок виконання роботи

 

1. Вивчити конструкцію редуктора та його деталей;

2. Визначити основні параметри редуктора та занести їх у табл. 1.1 і 1.2;

3. Ознайомитися зі структурою складального креслення (рис. 1.1) та специфікацією на редуктор (табл. 1.3);

 

4. Сформулювати «Технічну характеристику» та «Технічні вимоги» на редуктор. Зробити висновки з роботи;

5. Оформити звіт про роботу.

 

Зміст звіту

 

1. Назва і мета лабораторної роботи;

2. Кінематична схема редуктора (рис.1.2);

3. Результати вимірювання і розрахунків параметрів редуктора (табл.1.1 і 1.2);

4. Специфікація деталей редуктора;

5. Технічна характеристика та технічні вимоги до редуктора;

 

- 3 -

6. Аналіз результатів роботи. Висновки.
z2	z3	2	3
1			d3	1-швидкохідний вал;
			T3
			2-проміжний вал;
4
	4		3-тихохідний вал;
		b
		b 2		4-корпус редуктора;
			aw1-міжосьова відстань швидкохідного ступеня;
z1			z4	аw2-міжосьова відстань тихохідного ступеня;
				z1, z2, z3, z4-числа зубців зубчастих коліс.
d1	a w1	a w2

T1

 

Рис. 1.2 Кінематична схема редуктора

 

Таблиця 1.1 Результати вимірювань і розрахунків основних геометричних параметрів редуктора

 

Назва параметра та розмірність

Ступень редуктора та позначення параметра

Швидкохідний

Тихохідний

Міжосьова відстань, мм

^aw1

=

^aw 2

=

Число зубців шестерні

z1 =

z3 =

Число зубців колеса

z2 =

z4 =

Передатне число ступеня

u1

=

^z2

u2

=

z4

z1

z3

Загальне передаточне число редуктора

up = u1 ⋅u2 =

Довжина зубців коліс lк, мм

l2 =

l4 =

Коефіцієнт ширини зубчастих коліс ψba

^ψba1

=

b2

=

^ψba 2

=

b4

=

a

w1

a

w 2

Торцевий модуль коліс mti, мм

mt

=

2a w

=

mt

=

2a w

=

^z1

+ z2

z3

+ z4

b2

b4

Орієнтовний кут нахилу зубців β’i, град.

β′

= arccos

=

β′

= arccos

=

^l2

^l4

ni

^mn1

^= ^mt1

⋅cosβ1′ =

^mn 2

^= ^mt 2

⋅cosβ′2 =

до найближчого стандартного значення

^mn1

^mn 2

Номінальний кут нахилу зубців βi, град.

β1

= arccos

=

β2

= arccos

=

^mt1

^mt 2

Ділильний діаметр шестерні dш, мм

^d1 ^= ^mt1

⋅z1 =

^d3 ^= ^mt 2

⋅z3 =

Ділильний діаметр колеса dк, мм

^d2

^= ^mt1

⋅z2

=

d4

^= ^mt 2

⋅z4

=

Колова швидкість коліс v, мм

v1 = v2 =

^π^⋅^mt1

⋅z1

⋅n1

=

v3 = v4 =

^π^⋅^mt 2

⋅z4

⋅n4

=

60 ⋅1000

60 ⋅1000

 

Таблиця 1.2.1

 

Продовження таблиці 1.2.1