Новосибирский технологический институт

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский государственный университет дизайна и технологии

Новосибирский технологический институт

Московского государственного университета

Дизайна и технологии (филиал)

(НТИ МГУДТ (филиал))

Кафедра механики и инженерной графики

(МиИГ)

 

 

 

ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЙ

ЗУБЧАТЫЙ РЕДУКТОР

 

методические указания к лабораторной работе

по дисциплине «Детали машин и основы конструирования»

 

 

по специальности: 150406.65 – Машины и аппараты текстильной и

лёгкой промышленности

 

по направлению: 260900.65 – Технология и конструирование изделий

лёгкой промышленности

по специальностям: 260901.65 - Технология швейных изделий;

260902.65 - Конструирование швейных изделий;

260904.65 - Технология кожи и меха;

260905.65 - Технология изделий из кожи;

260906.65 - Конструирование изделий из кожи

 

 

Новосибирск – 2010

 

Автор к.т.н., доцент М.А. Ланцевич

Рецензент д.т.н., проффессор Ю.И. Подгорный

 

 

Зав. Кафедрой механики и

инженерной графики к.т.н., доцент В.Ф. Ермолаев

 

Методические указания. – Новосибирск: НТИ МГУДТ (филиал), 2010. – 17 с.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

 

Изучение конструкции цилиндрического двухступенчатого зубчатого редуктора. Составление эскиза редуктора, его кинематической схемы, расчетной схемы вала и чертежа одного вала.

Измерение и вычисление основных параметров редуктора: передаточного отношения, межосевых расстояний, геометрических параметров зубчатых колес и, в частности, их модуля. Выполнение силового расчета одной ступени и расчет одного вала на прочность.

 

 

ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТЫ

 

1) Редуктор Ц2У-100-20-12-У1.

2) Штангенциркуль.

3) Штангензубомер.

3) Металлическая линейка.

 

 

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О РЕДУКТОРАХ

Схемы зубчатых редукторов

Редуктором называется закрытая зубчатая передача, предназначенная для понижения угловой скорости ведомого вала по сравнению с ведущим. Уменьшение угловой скорости сопровождается увеличением вращающего момента на ведомом валу. Для редуктора значения передаточного отношения и передаточного числа совпадают. На схемах редукторов (см. рисунок 1 а) валы обозначаются римскими цифрами – быстроходный (ведущий, входной) вал, к которому присоединяется вал двигателя, цифрой I, а – тихоходный (ведомый, выходной) вал цифрой II.

Редукторы бывают одно- и многоступенчатые. Передаточное число многоступенчатого редуктора равно произведению передаточных чисел отдельных ступеней

(1)

 

Передаточное число редуктора с одной ступенью в виде цилиндрической пары колес (см. рисунок 1 а) обычно не превышает u_max = 12,5. Для конических косозубых передач (см. рисунок 1 б) u_max = (5-6). Двухступенчатые редукторы (см. рисунок 1 в, г, д) имеют большие передаточные числа, но не выше u_max = 63. При u более 63 редукторы делают трехступенчатыми.

a)	б)
в)	г)
д)
Рисунок 1 – Схемы зубчатых редукторов

 

 

Двухступенчатые редукторы выполняют по развернутой схеме (см. рисунок 1 в, д).Если оси входного и выходного валов совпадают, образуя одну линию, то такие редукторы называются соосными (см. рисунок 1 г). Их преимущество – меньшая длина, чем по схеме, представленной на рисунке 1 в. Несимметричное расположение зубчатых колес относительно опор (рисунок 1 в) приводит к неравномерному распределению предаваемой силы по длине зуба. В схеме с раздвоенной первой ступенью (рисунок 1 д) более нагруженная тихоходная ступень расположена относительно опор симметрично, что благоприятно сказывается на ее работе. Для передачи больших крутящих моментов и исключения осевых нагрузок параллельно работающие пары колес быстроходной ступени делают косозубыми с противоположными углами наклона зубьев, а колеса тихоходной ступени делают шевронными. Устройство опор в этом случае должно позволять некоторое осевое смещение одного из валов.

Очень важным вопросом, влияющим на основные параметры редуктора, является вопрос о разбивке общего передаточного отношения редуктора по отдельным ступеням. Желательно, чтобы ведомые зубчатые колеса обеих ступеней были близкими по диаметру. При этом обеспечивается хорошая смазка зубчатых зацеплений.

Разбивка передаточного отношения определяется специальными требованиями, которые предъявляются при проектировании редуктора – критериями оптимальности. Такими критериями могут быть: минимальная масса редуктора, минимальные размеры по высоте, минимальные межосевые расстояния и т.п. Более обстоятельно вопрос о разбивке передаточного отношения по ступеням изложен в учебниках [1, 2, 3].

Материалы зубчатых колес

 

Материалы для изготовления зубчатых колес в машиностроении – стали, чугуны и пластмассы; в приборостроении зубчатые колеса изготавливают также из латуни, алюминиевых сплавов и др. Выбор материала определяется назначением передачи, условиями ее работы, габаритами колес и даже типом производства (единичное, серийное или массовое) и технологическими соображениями.

Основными материалами для изготовления зубчатых колес являются термообработанные углеродистые и легированные стали, обеспечивающие объемную прочность зубьев, а также высокую твердость и износостойкость их активных поверхностей. В зависимости от твердости активных поверхностей зубьев стальные колеса делятся на две группы, а именно: колеса с твердостью по Бринеллю 350 НВ, зубья которых хорошо прирабатываются; и колеса с твердостью 350 НВ, зубья которых прирабатываются плохо. Колеса первой группы изготовляют из средне- и высокоуглеродистых сталей. Колеса второй группы изготовляют из легированных сталей и применяют для быстроходных и высоконагруженных передач.

Для изготовления тихоходных, преимущественно открытых передач, работающих с окружной скоростью до 3 м/с, применяют серые, модифицированные и высокопрочные чугуны.

Нагрузочная способность зубчатых колес из неметаллических материалов значительно ниже, чем стальных, поэтому их используют в слабонагруженных передачах, к габаритам которых не предъявляется жестких условий, но требуется снижение шума и вибраций, самосмазываемость или химическая стойкость. Для стальных колес в целях выравнивания долговечности и улучшения прирабатываемости следует твердость активных поверхностей зубьев шестерни делать большей, чем у колеса: НВ_1ср – НВ_2ср 20.

 

Опоры валов редуктора

 

Опорами в редукторе могут служить подшипники качения. Работоспособность подшипников качения в значительной степени зависит от рациональной конструкции подшипникового узла, качества его монтажа и регулировки.

Схемы установки подшипников качения на валах, вращающихся осях и в корпусах приведены на рисунке 2. Для коротких валов (длина не превышает 300 мм) применяют схему а -враспор. Во избежание защемления вала при его

a)

б)

в)

Рисунок 2 – Схемы установки подшипников качения на валах

 

температурном удлинении, между крышкой подшипника и одним из его наружных колец оставляется небольшой зазор (0,1-0,2) мм. Этот зазор регулируется изменением толщины набора прокладок под крышку подшипника.

Защемление вала в связи с его температурным удлинением невозможно при установке подшипников по схеме б - врастяжку, ее применяют при относительно длинных валах. Недостаток схемы – неудобство регулировки подшипников перемещением их внутренних колец, установленных на вал посадкой с натягом.

Установка подшипников по схеме в наиболее благоприятна для длинных валов - исключается защемление вала при любых условиях работы. Одна опора закреплена в корпусе и на валу, и называется фиксирующей, а второй подшипник имеет возможность осевого перемещения в корпусе для компенсации температурных удлинений и укорочений вала, и такую опору называют плавающей. Для длинных валов, нагруженных значительной осевой силой в фиксирующей опоре устанавливают, два радиально-упорных подшипника, а в плавающей опоре ставят радиальный подшипник.

 

Смазка зубчатых зацеплений

 

Наиболее распространенный способ смазки зубчатых зацеплений в редукторах – картерный. Он применяется при окружных скоростях колес до

(12-15) м/сек и осуществляется окунанием зубьев зубчатых колес в масло, залитое в масляную ванну – картер.

Емкость масляной ванны определяется из расчета (0,5-0,7) литра на 1 кВт передаваемой мощности.

Глубину погружения зубчатых колес в масло рекомендуется выбирать в пределах от 0,75 до 2-х высот зубьев, но не ниже 10 мм. Более глубокое погружение допустимо для колес тихоходной ступени. Для смазки широко используются жидкие индустриальные масла различной вязкости.

Конкретную марку масла выбирают в зависимости от окружной скорости и величины контактных напряжений [2].

 

Смазка подшипниковых узлов

 

Для уменьшения потерь в результате трения, отвода теплоты, защиты от коррозии, уменьшения шума при работе применяют смазывание подшипников качения, причем используют жидкие и пластичные смазочные материалы. При выборе смазочного материала необходимо учитывать следующие факторы: размеры подшипника и частоту его вращения, величину нагрузки, рабочую температуру узла и состояние окружающей среды.

Для подшипников, работающих с окружной скоростью до (4-5) м/с, можно применять и жидкие, и пластичные смазочные материалы, при больших скоростях рекомендуется жидкая смазка. Чем выше нагрузка на подшипник, тем вязкость масла или консистенция пластичного смазочного материала должна быть больше, так как при этом прочность его граничного слоя увеличивается. С повышением рабочей температуры вязкость и консистенция смазочного материала понижаются.

Для предотвращения вытекания смазочного материала и защиты подшипников от попадания извне пыли, грязи и влаги применяются уплотнительные устройства. По принципу действия эти устройства подразделяют на контактные, щелевые, лабиринтовые, центробежные и комбинированные.

Параметров редуктора

 

Для выполнения кинематического и силового расчета выбирают, по указанию преподавателя, один из вариантов задания, приведенных в таблице 2.

 

 

Таблица 2 – Варианты заданий для расчета редуктора

 

Параметр	Вариант
кВт	1,0	1,2	0,9	1,5	1,3
об/мин

 

 

Редуктор (см. рисунок 1в)имеет три вала: I -й ведущий, (входной, быстроходный); II -й промежуточный; III -й ведомый, (выходной, тихоходный).

Зная передаточное отношение каждой ступени редуктора, для каждого из валов определяют кинематические и силовые параметры: частоту вращения - (об/мин); угловую скорость - (1/сек); мощность на валу - (кВт); крутящий момент на валу - (Нм) (см.. таблицу 3).

 

 

Таблица 3 – Кинематические и силовые параметры редуктора

 

Параметр вала	, (об/мин)	, (1/сек)	, (кВт)	, (Нм)
I
II
III

 

Примечание. В таблице 3: - коэффициент полезного действия зубчатого зацепления 0,98; - коэффициент полезного действия пары подшипников качения 0,99.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ЦЕЛЬ РАБОТЫ....................................... 3

2 ОБОРУДОВАНИЕ И ИНСТРУМЕНТЫ.................. 3

3 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О РЕДУКТОРАХ............... 3

3.1 Схемы зубчатых редукторов....................... 3

3.2 Материалы зубчатых колес....................... 5

3.3 Опоры валов редуктора.......................... 6

3.4 Смазка зубчатых зацеплений..................... 7

3.5 Смазка подшипниковых узлов.................... 7

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Московский государственный университет дизайна и технологии

Новосибирский технологический институт

Московского государственного университета