Текст
                    Составители: доцент, к.т.н. Добровольский В.П.,
доцент, к.т.н. Пахотша Е.И.

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО ЗУБЧАТОГО РЕДУКТОРА Цель работы. Путем разборки редуктора, измерений составляющих его деталей и расчетов геометрии установить назначение элементов конструкции редуктора, способ смазывания передач и подшипников редуктора, необходимость регулировок к способ их выполнения и определить основные размеры передач редуктора, передаточное число каждой ступени и редуктора в целом. Общие сведения о зубчатых редукторах Редукторы - передачи зацеплением, заключенные в герметичный корпус и выполненные в виде отдельного агрегата. Предназначаются для повышения крутящего момента и понижения частоты вращения валов кинематической цепи от двигателя к рабочему органу машины. В зависимости от используемых в редукторах типов зубчатых колес различают цилиндрические, конические и коническо-цилиндриче- ские редукторы. Цилиндрические редукторы составляют около 60 % выпуска редукторов общего назначения, что объясняется их достоинствами. Цилиндрические зубчатые редукторы общего назначения бывают одно-.двух- и трехступенчатые, . чаще всего о горизонтальным расположением валов. Редукторы могут собираться из однотипных зубчатых колес (прямозубых, косозубых или шевронных) или отличаться типом зубчатых колео по ступеням..в последнем случае быстроходная ступень чаще делается косозубой или шевронной. • Цилиндрические зубчатые передачи выполняются со смещением в двух случаях: V при необходимости изменения межосевого расстояния, 2) при числе зубьев шестерни , эквтаалентном в косозубой передаче (zv1= Z1/0os3p), менее 17 для исключения Подрезания зубьев при изготовлении шестерни. Изменения межосевого расстояния в косозубых передачах добиваются, чаще всего, изменением угла наклона зуба. В тех случаях, когда при принятом по условию изменения межосевого расстояния значении угла наклона зуба р эквивалентное число зубьев 3
шестерни остается менее 17, а принимать значение угла по условию устранения подрезания зубьев нерационально из-за больших осевых усилий в зацеплении, передачу выполняют со смещением. При этом зубья шестерни нарезают с положительным смещением, величина которого определяется условием устранения подрезания ее зубьев, а колесо -с таким же по значению отрицательным смещением. Устройство редукторов Основным элементом редуктора является его корпус, предназна- ченный для монтажа валов передач с навешенными на них зубчатыми колесами, подшипниками и другими деталями и для обеспечения нормального режима работы передач по условиям смазки и защиты от загрязнений. Корпус редуктора имеет сложную конструкцию и поэтому изготавливается в основном литьем в земляную форму из серого чугуна марки не ниже СЧ15 по ГОСТ 1412-85 или стали 55Л по ГОСТ 977-88 или в металлическую форму из алюминиевых сплавов. Он состоит из двух частей - корпуса (нижняя часть) и крышки (верхняя часть), соединяемых между* собой болтами или винтами. При сборке редуктора плоскость разъема корпуса уплотняется путем смазывания ее олифой или лаком. Применение уплотнительных прокладок в плоскости разъема не допускается. Для отрывания крышки от корпуса при разборке редуктора во фланце крышки или корпуса делают два противоположно расположенных резьбовых отверстия. В них при разборке редуктора ввинчивают применяемые для соединения названных элементов корпуса болты (винты), которые, упираясь своими торцами в поверхность сопряженного фланца, отрывают его, помогая раскрыть стык фланцев корпуса и крышки. Внутренние полости крышки и корпусы, полученные литьем в земляную форму, окрашивают маслостойкой светлой краской. Окрашивание преследует следующие цели: I. Пленка краски выравнивает внутреннюю поверхность крышки и облегчает стекание по ней'капель масла, образующихся в результате его разбрызгивания при работе редуктора. 2. Пленка краски предотвращает вымывание пригоревших к внутренним поверхностям корпуса и крышки частиц формовочной смэси, предохраняя тем самым масло < т загрязнения. А
3. Светлый фон внутренней полости крышки и корпуса позволяет при профилактических осмотрах во время эксплуатации редуктора легко обнаружить возникшие в этих деталях трещины. Гнезда под подшипники передач получают совместной обработкой корпуса и крышки, чтобы при сборке редуктора корпус и крышка сохранили бывшее при обработке взаимное положение, их фиксируют между собой двумя цилиндрическими или коническими штифтами s располагаемыми на наибольшем удалении друг от друге по фланцу плоскости разъема. Подаипннковые узлы закрываются крышками прижимными (рис.1) или закладными (рис.2).Последние белее технологичны и поэтому предпочтительнее. Крышки бывают глухие и сквозные. В сквозных Крынках устанавливают уплотнения для предотвращения Вытекания Масла из редуктора и попадания абразивных частиц из окружающей среда в полость редуктора (рис., 3). Из контактных уплотнений > предпочтительнее манжетные. Войлочные или фетровые уплотнения, применяемые только при использовании пластичной смазки, покрываются пылью и подобно наждачному полотну изнашивают вал. В корпусе редуктора предусматривают устройство для контроля уровня масла и отверстие для слива масла. В крышке предусматривают смотровой люк, необходимый для осмотра зубчатых колес и используемый также для заливки масле в редуктор, закрываемый специальной крышкой о уплотнительной прокладкой. При работе в результате нагрева деталей конструкции я масла в корпусе редуктора возрастает давление. Дня выравнивания давления внутренней полости корпуса редуктора с атмосферным в верхней части крышки редуктора устанавливают отдушину. В противном случае возможно выдавливание пасла черев зазоры между валами и сквозными “ипяимяшя • Для транспортировки редуктора предусматривают специальные устройства в виде проушин, крюков или рым-болтов. СМазка зацеплений Ж полшяпяжков В редукторах смазка применяется для снижения потерь не трение в зубчатых зацеплениях и г подшипниках, для уменьшения износа контактирующих поверхностей, для удаления из зоны контакта продуктов износа, для охлаждения трущихся поверхностей, для предохранения от коррозии деталей редуктора. 6
Рис. I. Приливая глухая Рис. 2. Закладная сквозная крышка крышса Рис. з. Типы уплотнительных устройств 6
Зубчатое зацепление редукторов смазывают либо погружением (окунанием) колес в масляную ванну, либо путем подачи масла в зону зацепления по трубопроводам от специального насоса. Первый способ проще второго, может применяться при окружной скорости передачи до 12,5 м/с и используется чаще, т.к. большинство редукторов работают при окружных скоростях ниже предельной. При окружных скоростях передач более 3 м/с смазывание подшипников качения обеспечивается масляным туманом, образующимся в результате разбрызгивания масла при работе передачи. Избыток масла в подшипнике качения вреден из-за. возрастания барботажных потерь, поэтому в подшипниковых гнездах предусматривают каналы для отвода от подшипника масла, ставят защитные шайбы (маслоотражатель- ные кольца) для защиты подшипника от забрызгивания его маслом расположенной рядом с йим косозубой шестерней, соизмеримой по диаметру с подшипником. При окружной скорости передачи ниже 3 м/с подшипники качения смазывают жидким маслом, необходимый уровень которого в подшипнике обеспечивается специальными устройствами, либо консистентной смазкой. В последнем случае смазки закладывают столько, чтобы она занимала не более 2/3 свободного объема подшипникового узла, и со стороиы зубчатого зацепления подшшшиковый узел закрывается мазеудерживающим кольцом, предохраняющим его от вымывания заложенной в него смазки. Регулировка редуктора . В цилиндрических зубчатых редукторах регулировке подлежат только радиально-упорные подшипники, у которых при монтаже должна быть установлена и проверяться в процессе эксплуатации осевая игра в соответствии с нормами. Осевая игра подшипников устанавливается при использовании прижиьшых крышек путем подбора толщины пакета реулировочных прокладок, помещаема между крышкой тюдаипника и кортусом редуктора, при использовании закладных крышек - специальней резьбовыми пробками, которые по окончании регулировки стопорятся специальными устройствами. Норма осевой игры ’тздаипников .зависит от их типе, расположения на валу и вида монтажа. При монтаже подшипников враспор норма осевой игры выбирается в зависимости от посадочного диаметра подшипника на вал d по табл. I. 7
Порядок выполнения работа I. Получить у лаборанта необходимое для выполнения работа оборудование, 2. Измерить размеры концов быстроходного и тихоходного валов, сделать их эскизы» на которых проставить результаты измерений (см. рис.4). . 3. Разобрать болтовые (винтовые) соединения» скрепляющие крышку и корпус, и снять крышку. 4. Визуально изучить конструкцию редуктора, занести в отчет описание конструкции редуктора, системы смазки зацеплений и подшипников. 5. Определить измерением параметры зацеплений и заполнить табл. I отчета. 6. Рассчитать параметры зацеплений- и заполнить табл. 3 отчета. При этом полученное расчетом значение модуля округлять до ближайшего стандартного значения по табл. 2. 7. Решить вопрос и необходимости регулировки подшипников редуктора и заполнить табл. 2 отчета, записывая в последнюю графу этой таблицы наименование устройства» о помощью которого осуществляется регулировка. Таблица I Нормы осевой игры для радиально-упорных подшипников Диаметр d, мм Осевая игра в мкм для подшипников шариковых при угле контакта роликовых при угле конуса 12° 26° И 36° 10 - 16° 25 - 30° свыше до найм. наиб. найм. наиб. найм. нано. найм. наио. 30 30 50 50 80 80 120 30 40 50 60 50 70 100 160 10 15 20 30 20 30 40 50 40 50 80 120 70 100 150 200 20 30 40 40 60 70 4 Таблица 2 Модуль т, ям.ГОСТ 9663-60 • I ряд 1 1,25 1~6 2 2JB ~3 ~4 ~~Б~ 2 ряд 1,126 1,375 1,76 2,26 2,76 3,5 4,5 8. Сделать вывода по результатам работа. 8
ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ ЧЕРВЯЧНОГО РЕДУКТОРА Цель работы. Путем разборки редуктора, измерений составляющих его деталей и расчетов установить назначение отдельных элементов конструкции редуктора, способ смазывания передачи и подшипников редуктора, необходимость регулировок и способ их выполнения и определить основные размеры передачи редуктора и ее передаточное число. Общие сведения о червячных редукторах В зависимости от вида применяемого в передаче червяка различают цилиндрические червячные передачи (с цилиндрическим червяком) и глобоидные передачи (с глобоидным червяком). Настоящие методические указания предполагают изучение конструкции червячного цилиндрического редуктора. £ервячные редукторы предназначены .для повышения крутящего а на выходном валу (на валу червячного колеса) за счет ния его частоты вращения. По взаимному расположению червяка и червячного колеса различают передачи с нижним, верхним и боковым расположением червяка. Геометрические оси червяка и червячного колеса могут иметь горизонтальное и вертикальное положение. Червяк может быть одно-, двух- и четырехвитковым. По очертанию витка он может быть архимедовым, эвольвентным или конволютным. Устройство редукторов Корпус редуктора является одним из основных его элементов, предназначенный для монтажа валов червяка и червячного колеса и обеспечивающий нормальные условия работы червячной передачи по условиям смазки и защиты от загрязнений. Корпус делают цельным или разъемным. При любом исполнении корпус должен быть жестким и возможно более легким. Повышение жесткости корпуса при одновременном снижении его массы обеспечивают ребрами жесткости, рационально выбранные размеры и 9
расположение которых способствует охлаждению редуктора и снижению уровня шума и вибраций. Для надежного соединения частей разъемного корпуса у них предусматривают усиленные фланцы, на которых располагаются скрепляющие их болты. Уплотнение стыка частей корпуса обеспечивают смазыванием его перед окончательной сборкой редуктора олифой или лаком. Применение уплотнительных прокладок в плоскости разъема частей корпуса недопускается, так как это влияет на характер сопряжения подшипников валов с корпусом. Подшипниковые гнезда разъемного’' корпуса редуктора получают совместной обработкой его составных частей. Для сохранения в дальнейшем имевшего место при обработке взаимного положения частей корпуса их фиксируют между собой перед расточкой, подшипниковых гнезд двумя штифтами, располагаемыми как можно дальше друг от друга по плоскости разъема. Подшипниковые узлы закрываются прижимными крышками (рис.1). Между торцовыми поверхностями- крышек и корпуса помещают набор прокладок, с помощью которых регулируют подшипники и червячное зацепление. Крышки бывают глухие и сквозные. В сквозных крышках устанавливают уплотнения для предотвращения вытекания масла из редуктора и попадания абразивных частиц из окружающей среды в полость редуктора. По принципу действия уплотнительные устройства делятся на контактные, применяемые прп окружной скорости на поверхности вала до 8 м/с, и бесконтактные, применяемые при любых скоростях скольжения (рис.З). Из контактных уплотнений предпочтительнее манжетные. Войлочные или фетровые уплотнения, применяемые только при использовании пластичной смазки, покрываются пылью и подобно наждачному полотну изнашивают вал. Внутреннюю полость частей корпуса редуктора окрашивают1 маслостойкой краской (см.с.Ч). В верхней части корпуса редуктора предусматривают проушину для транспортирования редуктора, и смотровой люк, предназначенный для осмотра зубьев червячного колеса и используемый для заливки масла в редуктор. В гнезде смотрового люка может быть установлен сетчатый фильтр для очистки заливаемого масла. В крышке люка предусматривают отдушину для выравнивания давлений внутри и вне редуктора. Для контроля уровня масла в редукторе применяют <• маслоуказатель жезлового, фонарного или кранового типа. 10
Для слива масла из корпуса редуктора предусматривают сливное отверстие, закрываемое пробкой с цилиндрической или конической резьбой. Смазка зацепления и подшипников Смазка способствует снижению потерь энергии на преодоление трения в зацеплении и подшипниках, уменьшению износа зубьев червячного колеса, удалению продуктов износа из области трения, охлаждению деталей редуктора и демпфированию динамических нагрузок в червячном Зацеплении. Смазка зацепления в червячных редукторах осуществляется погружением в масляную ванну червяка или червячного ко чеса в зависимости от их взаимного расположения. При нижнем расположении червяка его подшипники смазываются окунанием в масляную ванну, а подшипники червячного колеса смазываются маслом, стекающим по его ступице с зубчатого венца. При верхнем расположении червяка система смазки подшипников червячного колеса сохраняется, а подшипники червяка смазываются по по описанной далее схеме. Капли масла центробежными силами переносятся с червяка на стенки верхней части корпуса редуктора, стекают в маслосборные желоба и из них по специальным каналам попадают в подшипниковые узлы. Такая схема смазки подшипников работоспособна при окружной скорости червяка не менее 2 м/с. Регулировка редуктора В червячном редукторе регулировке, подвергается червячное зацепление и радиально-упорные подшипники. в первую очередь выполняют регулировку подшипников, затем регулируют зацепление. Радиально-упорные подшипники любого вала червячной передачи регулируют в следующей последовательности. I. Вал с подшипниками устанавливают в корпус редуктора. Одну торцовую крышку без прокладок плотно прижимают винтами к корпусу. Вторую крышку, также без прокладок, прижимают винтами г корпусу, вращая равномерно все винты крепления крышки и периодически проворачивая вал до такого момента, пока он не будет проворачиваться с заметным затруднением. Полагаем, что осевая игра (зазор) в подшипниках вала доведена до нулевого значения. II
2. Замеряют щупом зазор между торцовыми поверхностями корпуса и второй крышки С. 3. По табл. I выбирают для подшипников регулируемого вала норму осевой игры (A min - A max). 4. Определяют расчетом диапазон толщины комплекта регулировочных прокладок (б + A min) - (О + A max). 5. Набирают из имеющихся% прокладок комплект толщиной в пределах определенного расчетом диапазона. 6. Подобранный пакет прокладок делят на две примерно, равные по толщине части, устанавливают их. между торцовыми поверхностями корпуса и крышек и затягивают винты крепления крышек. 7. Определяют фактическую осевую игру подшипников вала и, сравнивая ее с нормой осевой игры, делают выводы по проделанной работе. Регулировка червячного зацепления осуществляется осевым перемещением червячного колеса посредством перекладывания прокладок под крышками с одной стороны на другую с учетом необходимого направления смещения червячного колеса. О необходимости регулировки зацепления судят по положению пятна контакта на зубьях червячного колеса. Для получения пятна контакта на рабочую поверхность витков червяка наносят тонкий слой краски*и, притормаживая колесо, вращают червяк. На рис.5 показаны возможные положения пятна контакта. Пятно контакта соответствует правильному взаимному положению червяка и червячного колеса, при котором осевое сечение червяка совпадает со средним сечением колеса (рис.56). Пятно контакта свидетельствует о небходимости регулировки зацепления (рис. 5а,5в). Для получения удовлетворительного результата по пятну контакта червячное колесо следует переместить в сторону смещения пятна путем перекладывания прокладок между крышками и корпусом с одной стороны на другую. Во избежание нарушения регулировки подшипников суммарная толщина пакета прокладок должна оставаться неизменной. Порядок выполнения работы I. Получить у лаборанта необходимое для выполнения работы оборудование. 2. Разобрать болтовые и винтовые соединения, скрепляющие чЯсти корпуса редуктора и крышки подшипниковых узлов о корпусом.Снять 12
крышки подшипниковых узлов и верхнюю часть корпуса редуктора. 3. Визуально изучить конструкцию редуктора, занести в отчет описание конструкция редуктора, системы смазки зацепления и подиипников. 4. Определить намерением параметры червяка .червячного колеса и заполнить табл. I отчета. Б. Рассчитать параметры зацепления 'и заполнить табл. 3 : отчета. При атом полученные расчетом значения модуля и коэффициента диаметра червяка округлить до ближайших стандартных значений по табл. 3. Расчет длины нарезанной части червяка и кирины венца червячного колеса проводить по Формулам табл. 4. Рио. б Таблица 3 Модули я» и коэффициенты диаметра червяка q Ю.ММ . 4 "•——— б .6,3 ; 8 10 Г 4 8; ТО» 12,6; 16; 20 . 13
Таблица 4 Формулы для расчета длины нарезанной части червяка и ширины венца червячного колеса Коэффициент смещения червяка Х1 Число витков червяка Zf I и 2 4 -1,0 bf> (10,5 + Z.) и -0,5 bt> (8 + 0,06 Zg) m bt2 (9.5 + 0,09 Zg) m 0 bt2 (11+ 0,06 Zg) m bji (12,5+ 0.09 Zg) id +0,5 ' b,2 (11+ 0,10 Zg> m bt2 (12,5+ 0.10 Zg) id +1,0 bfZ (12+ 0,10 Zg> m bt2 (13 ♦ 0,10 Zg) id Любой bgS 0,75 bg< 0,67 6. Собрать редуктор, выполнить регулировку подайшшков вала редуктора по указанию руководителя и заполнить табл. 2 отчета. 7. Сделать вывода по результатам проведенной работы. ЛИТЕРАТУРА I .Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин:*^чеб. пособие для машиностроит. спец, вузов.- И.:Выси, як., 196Б - 416 с. 2 . [Проектирование механических передач: Учебно-справочное' пособие. - М.: Машиностроение, 1964 - 606 с. 14
ОТЧЕТ по лабораторной работа "Изучай» конструкции цилиндрического зубчатого ро дуктора" I. Краткое описание конструкции редуктора, способа смазывания его зацеплений ж подаипников. 2. Эскизы концов валов редуктора (см. рис.4). 3. Измерение параметров зацеплений Таблица I Параметр Обозначение Значение I ступень 2 ступень Число зубьев местерни Число зубьев колеса Угол наклона зубьев, ... Направление зубьев местерни • колеса Ширина зубчатого венца, ш *' местерни колеса Диаметр вернин зубьев, «м * местерни колеса Начальгое межосевое расстояние,мм 11 * - измерять о точностью до 0,1 мм. 4. Регулировка подаипников Таблица 2 Вел редукторе Подшипники на валу Норма осевой ъгрн, косм Подоипёики регулируются Быстроходный Промежуточный Выходной 15
5. Расчет параметров зацеплений Таблица 3 Параметр Расчетная зависимость Результат расчета I ступень 2 ступень Передаточное число Нормальный (расчетный) модуль, мм Угол наклона зубьев,* Делительный диаметр** не стерни, мм колеса, им Делительное меяооевое расстояние, мм Диаметр вернин зубьев нестерни?* мм колеса, ** вм U « V«1 2 а* бое 0 ®(Z-+Zf) , 0* arc Оов—--—L- г % "t- —- 1 Оов 0 м Z, d _ ——1— ’ Сов 0 m Z_ <L»- — г Оов 0 ® (Zg + z,) 2 Оов 0 <Ld,+ 2 и %2- V 2 « _ » .. * - определять с точностью до 0,001°, J • * - определять с точностью до третьего знака после запятой. 1 6. Вывода по результатам работы I Ра боту выполнял студент группы ...... 1 Ф.И.___________________________ Дата Подпись руководителя .. I • I J
ОТЧЕТ по лабораторной работе "Изучение конструкции червячного редуктора” I. Краткое описание конструкции редуктора, способа смазки, регулировки зацепления и подшипников, типа контрольного устройства уровня смазки в редукторе. 2. Измерение параметров передачи Таблица I Параметры Обозначение Значение Начальное межосевое расстояние передачи, мм Число виткоа червяка Число зубьев червячного колеса Шег витков червяка осевой, мм Длина нарезанной части червяка, мм Ширина венца червячного колеса, мм Диаметр вершин витков червяка, мм Наибольший диаметр червячного колеса, мм % Z1 Z2 Fi bi b2 dai daM2 3. Регулировка подшипников вала......... Таблица 2 Параметр Обозначение Значение мм Зазор между крышкой подшипника и корпусом редуктора Норма осевой игры Толщина пакетов прокладок Фактическая осевая игра подшипников J ' * Ai <О 1 <О О <3 а 17
4. Расчет параметров зацепления Таблица 3 Параметры Расчетная зависимость Значение Передаточное число передачи Модуль осевой, мм Высота витка червяка, мм Делительный диаметр червяка, мм предварительный уточненный Коэффициент диаметра червяка Делительное ьежосевое расстояние передачи, мм Коэффициент смещения червяка Начальный диаметр червяка, юн Угол подъема витка делительный начальный . Диаме,тр верили витков червяка, мм Длина нарезанной части червяка, мм Делительный диаметр червячного колеса, мм Диаметр вершин зубьев червячного колеса, мм Наибольший диаметр червячного колеса, мм Ширина венца червячного колеса, мм IT • Z-/ Z. m = Р / к ht« h* лэ V <?вГ 2 “ d^ и q q ~ dt/m а = 0,5 m (q + Z_) X - --- -0,5(Zg+q) d^» (q + 2 X) m 7 - aro tg (Z^/ q) 7wa aro tg (z^m/d^) d . = d.+ 2 h* tn af 1 a см. табл.4 * m Z2 da2“ dg + 2(h*+X)m 6 в daM2- daa* Z~7'Z~ , it] T <1 см. табл. 4 • Примечания :1.ь%соэффициент высоты витка, п*-коэффициент высоты голавки. 2. Коэффициент смещения червяка рекомендуется принимать в пределахs I> X >-1. 18
6.Вывода во результатам работы Работу выполнил студент группы Ф.И. Дата Подпись руководителя Редактор Т.А.Москвитина ЛР > 020321 от 28.П.91 Подписано к печати 07.08.96, Формат бумаги 60x84 1Д6. Бумага офсетная; Оперативный способ печати/Уел»печ.л. 1,25. ‘ Уч.-изд,л. 1,25. Тираж 1000 экз. Заказ Z45 , Издательство ОмПУ. 644050, Омск-50, пр. Мира, IT. Типография ОмГТУ 19.