Основы расчета и проектирования деталей и узлов машин Курс «Детали машин» Надежность машин Соединения с натягом Резьбовые соединения Расчет шпоночных соединений Механические передачи Расчет на изгиб Редукторы

Редукторы

Редуктором называют механизм, выполненный в виде самостоятельного агрегата с целью понижения частоты вращения ведущего вала и увели­чения вращающего момента на ведомом валу.

Редуктор состоит из зубчатых или червячных передач, установлен­ных в отдельном герметичном корпусе, что принципиально отличает его от зубчатой или червячной передачи, встроенной в исполнитель­ный механизм или машину.

Редукторы широко применяют в приводах различных рабочих ма­шин в разных отраслях машиностроения, поэтому число разновидно­стей их велико (рис. 19.1, а — м). Соединение редуктора с двигателем и рабочей машиной осуществляют с помощью муфт или ременных и цепных передач (см. рис. 9.2).

Рис. 19.1. Кинематические схемы редукторов: Б — быстроходный вал; Т— тихоходный вал

Широко применяют мотор-редукторы,

представляющие собой объединенные в одно целое фланцевый высокоскорост­ной электродвигатель и редуктор (рис. 19.2), служащий для повышения вращающего момента. Мотор-редукторы экономичнее и имеют более высокие КПД и пусковой момент, чем обычные тихоходные высо-комоментные электродвигатели.

19.2. Классификация редукторов

Редукторы классифицируют по типам, типоразмерам и исполнениям.

Тип редуктора определяют по виду применяемых зубчатых передач и порядку их размещения в направлении от быстроходного вала к тихо­ходному, по числу ступеней и по расположению геометрической оси тихоходного вала в пространстве.

Для обозначения применяемых зубчатых передач используют про­писные буквы: Ц — цилиндрические, К — конические, КЦ — коническо-цилиндрические, Ч —червячные, ЧЦ — червячно-цилиндрические, ЦЧ — цилиндрическо-червячные, Г — глобоидные, П — планетарные, В — волновые.

По числу ступеней различают редукторы одноступенчатые, двухступен­чатые, трехступенчатые. Если число одинаковых передач две и более, то в обозначении редуктора после буквы ставят соответствующую цифру.

Широкий редуктор обозначают буквой Ш, узкий — У, соосный — С. В мотор-редукторах к обозначению впереди добавляют букву М (МП — мотор-редуктор с планетарной зубчатой передачей).

По расположению геометрической оси тихоходного вала в простран­стве различают редукторы горизонтальные, вертикальные и универсальные. Наиболее распространены редукторы с валами, расположенными в го­ризонтальной плоскости, и поэтому они специального обозначения не имеют (у червячных редукторов валы перекрещиваются, оставаясь горизонтальными).

Так, например, на рис. 19.1, ж показана схема редуктора типа КЦ2 — коническо-цилиндрического трехступенчатого редуктора с одной конической и двумя цилиндрическими передачами, все валы которых расположены в горизонтальной плоскости.

Если все валы редуктора расположены в одной вертикальной плос­кости, то к обозначению типа добавляют индекс В. Если ось тихоход­ного вала вертикальна, то добавляют индекс Т, если ось быстроход­ного вала вертикальна — индекс Б.

Например, на рис. 19.1, в приведена схема редуктора типа Ц2В— цилиндрического двухступенчатого, все валы которого расположены в вертикальной плоскости, а на рис. 19.1, л показана схема редуктора типа Чт — червячного одноступенчатого с вертикальной осью тихоход­ного вала.

Типоразмер редуктора определяется типом и главным размером (па­раметром)  тихоходной ступени.

Для цилиндрической, червячной и глобоидной передач главным параметром является межосевое расстояние ат конической — вне­шний делительный диаметр колеса de2, планетарной — радиус во­дила Rw, волновой — внутренний диаметр гибкого колеса d в неде-формированном состоянии. Все приведенные параметры измеряются в миллиметрах.

Другими параметрами зубчатых редукторов являются коэффициент ширины зубчатых колес, модули (торцовые или нормальные) зубчатых колес, углы наклона зубьев, а для червячных редукторов дополнитель­но — коэффициент диаметра червяка.

Исполнение редуктора определяют передаточное число, вариант сбор­ки и форма концевых участков валов (цилиндрическая, коническая).

Так, например, типоразмер приведенного выше редуктора (см. рис. 19.1, ж) с межосевым расстоянием тихоходной ступени «„,= 180 мм и переда­точным числом и = 5в имеет обозначение КЦ2-180-56. В полном обо­значении дополнительно указывают форму концов валов (предпочти­тельно коническую), климатическое исполнение и др.

Основная энергетическая характеристика редуктора — номинальный вращающий момент Т2 на тихоходном валу.

Показателем технического уровня редуктора является удельная мас­са у—отношение массы (кг) редуктора к номинальному вращающему моменту Т2 (Н • м) на выходном валу. Чем меньше у, тем выше техни­ческий уровень редуктора.

Значения у, кг/(Н • м), для одноступенчатых редукторов при Т2 = 315 Н • м: червячного— 0,14; конического — 0,12; цилиндрического — 0,095; пла­нетарного — 0,085; волнового — 0,063.

Значения у, кг/(Н-м), для двухступенчатых редукторов при Г2=1000 Нм: коническо-цилиндрического — 0,1; цилиндрического по развернутой схеме — 0,085; соосного — 0,070.

В конструкциях с цементованными и закаленными зубьями можно получить у = 0,03...0,05 кг/(Н • м).

Зубчатые редукторы

Цилиндрические редукторы состоят из цилиндрических зубчатых передач. Благодаря своей долговечности, широкому диапазону переда­ваемых вращающих моментов, простоте изготовления и обслуживания они широко распространены в машиностроении.

Одноступенчатые редукторы типа Ц (см. рис. 19.1, я и 19.3) при­меняют при передаточных числах м<6,3. Зацепление в большинстве случаев косозубое.

Двухступенчатые редукторы выполняют по развернутой (см. рис. 19.1, б и в), раздвоенной (см. рис. 19.1, г) и соосной (см. рис. 19.1, д) схемам. Диапазон и = 6,3...50.

Наиболее распространены цилиндрические двухступенчатые горизон­тальные редукторы типа Ц2 (см. рис. 19.1,6), выполненные по развер-

нутой схеме. Они конструктивно просты, технологичны, имеют малую ширину. Недостатком этих редукторов является неравномерность рас­пределения нагрузки по длине зуба из-за несимметричного расположе­ния колес относительно опор.

Для улучшения условий работы зубчатых колес наиболее нагружен­ной тихоходной ступени применяют редукторы с раздвоенной быстро­ходной ступенью типа Ц2Ш (см. рис. 19.1, г). Для равномерной нагрузки обеих зубчатых пар быстроходной ступени их выполняют косозубыми (зубчатое колесо одной пары — с правым, другой — с левым зубом), а один из валов делают «плавающим», что обеспечивает самоустановку вала в осевом направлении. Такие редукторы легче редукторов по раз­вернутой схеме (на 20 %).

Соосные редукторы типа Ц2С (см. рис. 19.1, д) имеют меньшую длину корпуса. Они проще по конструкции, легче и менее трудоемки в из­готовлении.

Цилиндрические трехступенчатые редукторы выполняют по раз­вернутой или раздвоенной схеме при и = 31,5...250.

Конические редукторы типа К (см. рис. 19.1, ё) выполняют с круго­выми зубьями при передаточном числе и<5. Коническо-цилиндрнче-ские редукторы (см. рис. 19.1, ж) независимо от числа ступеней выпол­няют с быстроходной конической ступенью.

Червячные редукторы чаще всего применяют в одноступенчатом исполнении (тип Ч, см. рис. 19.1, и —л) с передаточным числом м = 8...63. Для приводов тихоходных машин применяют червячно-цилиндрическис типа ЧЦ (см. рис. 19.1, з) или двухступенчатые типа 42 (см. рис. 19.1,,и) редукторы.

Планетарные редукторы позволяют получить большое передаточное число при малых габаритах. По конструкции они сложнее редукторов, описанных ранее. В редукторостроении наиболее распространен про­стой планетарный редуктор типа П, схема и конструкция которого изображены на рис. 16.1 и 16.3. Широко применяют планетарные мо­тор-редукторы.

Волновые редукторы имеют наименьшие удельную массу и погреш­ность угла поворота выходного вала, при наименьших габаритах позво­ляют получить большое передаточное число (и = 80...300). Схема и кон­струкция волнового зубчатого редуктора показаны на рис. 17.1 и 17.5.

Тип редуктора, основные параметры и конструкцию выбирают в за­висимости от его места в силовой цепи привода машины, передава­емого момента и частоты вращения, назначения машины и условий эксплуатации. На практике используют стандартные редукторы, изго­товляемые на специализированных заводах.

Цилиндрические редукторы следует предпочитать другим ввиду более высоких значений КПД. При больших передаточных числах применяют планетарные, червячные и волновые редукторы.

Корпуса (картеры) редукторов должны быть прочными и жесткими. Внешние очертания формируют плоскостями с внутренним располо­жением бобышек, фланцев и ребер. Корпуса отливают из серого чугу-

Рис. 19.3. Редуктор цилиндрический одноступенчатый (Ц-130—4,89):

/—корпус; 2 — крышка корпуса; .3—крышка смотрового люка с отдушиной, окантованная с двух сторон привулканизированной резиной; 4— фильтр из тонкой проволоки;  5—установочный штифт конический; б—пробка маслослива; 7—уплотняющая прокладка (кольцо) из маслостойкой резины; 8—маслоуказатель; 9— крышка подшипника закладная;  10— компенсаторное кольцо; 11 — манжетное уплотнение

на, реже из алюминиевых сплавов. Для удобства сборки корпуса редук­торов выполняют разъемными по плоскости расположения осей валов (см. рис. 19.3).

Опорами валов редукторов служат подшипники качения.

Смазывание зубчатых или червячных передач редукторов применя­ют в целях уменьшения изнашивания, отвода тепла и продуктов из­носа от контактирующих поверхностей, защиты от коррозии и сниже­ния шума и вибраций. В большинстве случаев смазывание зацепления осуществляют погружением колес или червяков в масляную ванну, а под­шипников—разбрызгиванием (масляным туманом). Уровень погружения колеса в масляную ванну не менее двух модулей зацепления.

При окружной скорости колеса свыше 1 м/с происходит интенсив­ное разбрызгивание масла внутри корпуса и образование масляного тумана, обеспечивающего смазывание всех других зацеплений и под­шипников качения.

Во избежание больших гидравлических потерь и сбрасывания масла с зубьев центробежной силой окружная скорость погружаемой детали не должна превышать 12,5 м/с.

Продолжение рис. 19.3

Сорт масла назначают в зависимости от условий и режима работы. Вязкость масла должна быть тем выше, чем больше значения контакт­ных напряжений и меньше значение окружной скорости.

В процессе эксплуатации смазочные масла постепенно теряют свои свойства. Периодичность замены масла устанавливают в зависимости от условий работы.

Контрольные вопросы

Какой механизм называют редуктором? Каково назначение редуктора в приводе?

Что такое мотор-редуктор и в каких случаях его применяют?

Почему цилиндрические зубчатые редукторы получили широкое применение в ма­шиностроении?

По каким схемам выполняют цилиндрические двухступенчатые редукторы? Дайте характеристику каждой схеме.

Каковы основные параметры редуктора?

Расшифруйте условные обозначения типоразмеров редукторов: U.2,,-125— 12,5; Ц2Ш-160-10; Ц2С-200-16; КЕ-160—2,8.

Молекулярно-механическое изнашивание проявляется при разруше­нии защитных пленок на контактирующих поверхностях, что вызывает действие сил молекулярного сцепления в зоне контакта их микронеров­ностей (явление схватывания), следствием чего является процесс возникновения и развития повреждений поверхностей трения — заедание. С увеличением контактных напряжений, скорости скольжения и температуры в зоне контакта возможно проявление большого числа локально расположенных очагов схватывания с интенсивным переносом материала с более мягкой поверхности на более твердую.
Расчет на прочность сварных соединений