Изучение редукторов. 
Изучение редукторов

Механизмы привода многих строительных и мелиоративных машин состоят из двигателя и механической передачи. На рис. 1 представлена блок схема привода барабана лебедки. На схеме обозначено: 1 — двигатель (источник энергии), 2 — муфта, соединяющая валы двигателя и передачи, 4 — механическая передача, 3 и 5 — валы передачи ведущий и ведомый, 6 — барабан лебедки.

Необходимость применения механической передачи между двигателем и рабочим органом объясняется следующими причинами:

требуемые скорости движения рабочих органов машины в большинстве случаев отличаются от скоростей стандартных двигателей;

в некоторых случаях скорость рабочего органа бывает необходимо изменить (регулировать), а осуществить это непосредственно двигателем неэкономично или даже невозможно;

часто для привода машин требуются вращающиеся моменты, значительно превышающие момент на валу двигателя;

нередко одним двигателем необходимо приводить в движение несколько механизмов с различными скоростями.

В машиностроении широкое распространение получили передачи зацеплением, такие как: зубчатые цилиндрические и конические, червячные, цепные.

Передачи зацеплением более сложные по конструкции и в изготовлении, чем передачи трением, а также требовательны к точности изготовления и монтажа. Передача момента сопровождается шумом, особенно при увеличенных зазорах в зацеплении. Однако передачи зацеплением более компактны, долговечны, обладают высокой кинематической точностью, имеют высокую нагрузочную способность, широко применяются в многоступенчатых механических передачах, а также в разветвленных трансмиссиях с несколькими рабочими органами.

В машинах, большей частью, передачи зацеплением применяются в виде редукторов, коробок переменны передач и открытых зубчатых и цепных передач.

Редуктором называется механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельной сборочной единицы, предназначенный для передачи потока мощности от двигателя к другому механизму или рабочему органу. Назначение редуктора: уменьшение угловой скорости и увеличение вращающего момента на ведомом валу по сравнению с ведущим.

Основные параметры, характеризующие механические передачи В каждой передаче различают ведущий вал, соединяемый с двигателем, и ведомый вал, соединяемый с рабочим органом.

Между этими валами расположена механическая передача, редуктор или коробка переменных передач. Возможности любой передачи характеризуются ее основными параметрами.

Основные параметры на ведущем валу передачи: мощность P₁, КВт; частота вращения, n₁, мин^-1; вращающий момент T₁, Н· м.

На ведомом валу передачи соответствующие параметры, но P₂, n₂, T₂.

Коэффициент полезного действия (КПД):

Передаточное число:

В многоступенчатой передаче общий КПД определяется как произведение отдельных КПД соответствующих элементам передачи:

Передаточное число многоступенчатой передачи определяется как произведение значений передаточных чисел отдельных ступеней:

u=u₁· u₂·u₃…u_n

Вращающий момент на ведущем валу, Н· м:

Вращающий момент на ведомом валу:

Т₂ = Т₁· u·.

Мощность на ведомом валу передачи, КВт:

P₂=F_t· V·10^-3

где:F_t — окружная сила на рабочем органе, Н;

V — окружная скорость, м/с.

1. Цель и задачи работы Целью работы является закрепление знаний, полученных на лекции по теме «Механические передачи», а также развитие навыков самостоятельной работы. При выполнении лабораторной работы необходимо изучить конструкцию, особенности работы, взаимодействие деталей редуктора. Необходимо опытным путем, на основании измерений определить основные параметры редуктора и познакомиться с основными расчетными зависимостями.

редуктор механический передача двигатель.

2. Кинематические схемы Кинематическая схема — это упрощенное условное изображение механизма и его элементов, дающее представление об устройстве и взаимосвязи элементов механизма. По кинематической схеме можно определить, как передается движение от силовой установки к рабочему органу, каковы конструктивные особенности отдельных элементов механизма, как сопрягаются между собой отдельные элементы. Условные обозначения наиболее распространенных передач и элементов механизмов приведены в таблице 1.

3. Описание лабораторного оборудования и измерительного инструмента Для измерения линейных параметров применяются: штангенциркуль, стальная линейка, складной метр.

4. Червячный редуктор Особенность конструкции червячного редуктора состоит в том, что оси валов ведущего и ведомого перекрещиваются. Вследствие этого векторы окружных скоростей червяка и червячного колеса расположены под углом перекрещивания. В результате чего, при работе червячной передачи в зацеплении происходит скольжение витков червяка относительно поверхности зубьев червячного колеса. Для уменьшения потерь мощности в результате трения и обеспечения достаточной жесткости ведущего вала червяк изготавливают из углеродистой или легированной стали, а венец с зубьями червячного колеса из бронзы. Достоинство червячной передачи состоит в том, что в одной ступени можно передавать момент с большим передаточным числом (до 50…80), передача обеспечивает плавность зацепления.

На рис. 8 показана конструкция редуктора. Корпус редуктора 1, ведущий вал с червяком 2, червячное колесо 3, ведомый вал 4, подшипники 5, 6. В червячном зацеплении действуют окружные, радиальные и осевые нагрузки, вследствие чего в редукторе применены радиально-упорные подшипники.

Основные параметры редуктора:

a — межосевое расстояние, мм;

u — передаточное число редуктора;

m — модуль зубьев колеса и червяка, мм;

d_ч — диаметр делительного цилиндра червяка, мм;

d_к — диаметр делительной окружности колеса, мм;

d_aч, d_ак — диаметры вершин червяка и колеса, мм;

d_fч, d_fк — диаметры впадин червяка и колеса, мм;

Z_ч — число заходов червяка;

Z_к — число зубьев колеса;

qкоэффициент диаметра червяка;

d_в1, d_в2 — диаметры концов ведущего и ведомого валов, мм.

Основные размеры червяка и червячного колеса показаны на рис. 9.

Кинематическая схема редуктора приведена на рис. 10, где обозначено: Z_ч — число заходов червяка, Z_к — число зубьев колеса.

На схеме показаны подшипники радиально — упорные роликовые конические, валы 1 и 3, корпус.

Стандартные значения m и q приведены в таблице 3.

Таблица 3.

Стандартные значения модуля и коэффициента q.

Отчет.

• 1. Изучила конструкцию редуктора и дала краткое описание.
• 2. Начертила кинематическую схему (рис.9).
• 3. Определила число заходов червяка Z_ч и количество зубьев колеса Z_к.

• 4. Определила передаточное число редуктора: ?20
• 5. Определила передаточное число редуктора, используя выражение: n₁=20

Для этого необходимо, вращая рукой ведущий вал, определить количество оборотов его до того момента как ведомый вал закончит один оборот.

Сравнила полученные результаты в пунктах 4 и 5.

6. Измерила высоту зубьев колеса:

h_к=1,15?11,5 мм.

• 7. Определила модуль зацепления: мм полученное значение сравнить с наиболее близкими из ряда (табл. 3), выбрать стандартное значение модуля, наиболее близкое к полученному в результате измерения и вычисления.
• 8. Измерила диаметр вершин витков червяка d_aч= 6,4 мм.
• 9. Определила коэффициент диаметра червяка q:

• 10. Уточнила значение q по табл. 3. В дальнейшем использовать стандартные значения q.
• 11. Определила диаметры делительных окружностей червяка и колеса, мм, рис.10:

d_ч= m· q= 5*10=50.

d_к= m· Z_к= 5*2=10.

12. Определила диаметры вершин зубьев колеса, мм:

d_ак= d_к+2m=10+2*5=20.

13. Определила межосевое расстояние передачи, мм:

• 14. Измерила диаметр входного конца ведущего вала редуктора d_в, мм.
• 15. Определила ориентировочно возможный вращающий момент на ведущем валу редуктора, Н· м:

где:

W_р — полярный момент сопротивления вала, мм³;

[] - допускаемые касательные напряжения на кручение.

При ориентировочном расчете валов следует принимать []=20 Н/мм².

16. Определила вращающий момент на ведомом валу редуктора, Нм:

Т₂ Т₁· U_р=70,3*20=1406.

17. Определила возможную мощность двигателя, предполагая, что частота вращения вала составляет n_дв= 1000 об/мин:

18. Определила ориентировочно КПД редуктора:

=0,74.

где.

_чп — КПД одной ступени червячной передачи, можно принять при Z_ч = 1; _чп= 0,75; при Z_ч = 2; _цп= 0,85;

_подш. — КПД одной пары подшипников, можно принять:

_подш. = 0,99.

19. Определила мощность на ведомом валу редуктора:

P₂ = P_дв· _р=7,36*0,74=5,45.

Контрольные вопросы.

• 1. Каковы достоинства и недостатки передач зацеплением?
• 2. Перечислите основные геометрические параметры зубчатых и червячных передач.
• 3. Перечислите основные кинематические параметры зубчатых и червячных передач.
• 4. Как определяются диаметры деталей червячной передачи?
• 5. Перечислите детали червячного редуктора.
• 6. Как определяется вращающий момент и мощность на ведомом валу редуктора?
• 7. Как определить ориентировочно КПД редуктора?