Расчет цилиндрического редуктора

     Вступ.

     Редуктор-це продукція матеріально-технічного призначення. Ці механізми призначені для зменшення частот обертання і підвищення обертального моменту на тихохідному валу і складаються з одного чи декількох послідовно розміщенних передач. Він знаходиться в окремому закритому корпусі  і працює в масляній ванні.

     Редуктор, як закінчений механізм, з'єднується з двигуном робочої машини муфтами. Це принципово відрізняє його від зубчатої передачі, вбудованої в виконавчий організм.

     Редуктор  складається з  корпусу (литого чавунного або зварного стального) , в якому поміщаються елементи передачі – зубчасті колеса, вали, підшипники і інші. В окремих випадках в корпусі редуктора розміщують також прилад для змазування зачеплень і підшипників ( наприклад, всередині корпуса редуктора може бути розміщений шестерний масляний насос) або прилади для охолодження ( наприклад, змійовик з охолоджуючою водою в корпусі черв'ячного редуктора ).

   Завдяки своїй універсальності загальномашинобудівельни редуктора використовуються у:             - під'ьомно-транспортних машинах;

- металургійному обладнанні;

- енерго-машинобудуванні;

- будівельній індустрії;

- нафтяної та газодобувальній промисловості;

- сільськогосподарській  та переробній  промисловості.

     Типи  редуктора визначаються складом передач, порядком їх розміщення в напрямку від ведучого – швидкохідного вала, до відомого – тихохідного валу, а також розміщенням зубчатих коліс в просторі. Для позначення передач використовуються великі літери російського алфавіту: Ц- циліндрична; К - конічна; Ч- черв'ячна. Найбільш поширені редуктори з валами, які знаходяться в горизонтальній площині. У черв'ячних редукторів вони схрещуються, залишаючись горизонтальними.

     Розглянемо  циліндричний редуктор. Циліндричний редуктор самий простий та розповсюджений у машинобудуванні та використовуються для передачі обертання між паралельними соусними валами.

        Циліндричний редуктор завдяки широкому діапазону крутячих моментів, довговічності, простоті виготовлення і обслуговування широко використовується в народному господарстві. Вони комплектуються циліндричними зубчатими передачами і відрізняються числом ступенів і положенням валів.

     Одноступінчасті циліндричні редуктори (Ц). Компонуючи можливості їх дуже обмежені і  зводяться в основному  до розміщення осей вала в просторі. Зачеплення в більшості випадків косозубе, рідше - прямозубе, або шевронне. На малюнку може бути показана схема циліндричного одноступінчатого вертикального і одноступінчатого горизонтального редукторів. Вибір схеми для всіх типів редуктора зумовлений зручністю загального компонування редуктора (відносним розміщенням деталей і робочої машини).

     Двохступінчасті   циліндричні редуктори (Ц2). Циліндричні  двохступінчасті редуктори звичайно виконуються по розгорнутій або роздвоєній схемі. Найбільш поширена розгорнута схема горизонтального редуктора.

     Трьохступінчасті  циліндричні редуктори (Ц3). Ці редуктори виконують  на базі горизонтальної розвернутої і  розгорнутої схем. При розгорнутій  схемі осі валів  розміщені в одній площині розьйому. Це технологічно, але збільшує довжину та масу редуктора.

     Потреба в багатоступінчастих циліндричних редукторах з числом ступенів більше трьох досить обмежена. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1.Вибір  двигуна.

1.1.Загальні  ККД приводу

де h_о = 0.99- ККД пари підшипників, (табл.1.1(див. додаток)[7]);

  n = 2 – кількість пар підшипників,[схема приводу];

   h_м = 0.98 – ККД муфти, (таб.1.1 [7]);

   h_р = 0.97 − ККД редуктора, (так само);

   h_п = 0.94 − ККД додаткової передачі, (так само).

1.2Необхідна  потужність двигуна,  кВт

1.3Орієнтована  частота обертання  валу двигуна,  об/хв.

де u_р = 2.0…6.3 − передавальне число редуктора, (табл. 1.2 [7]);

u_п = 1.5…0.4 − передавальне число додаткової передачі, (так само).

1.4Вибір  електродвигуна

     За  ГОСТ 19523-81 (табл. 1.3 [7]) обираю трьохфазний  короткозамкнений електродвигун моделі 4А100L4УЗ з параметрами:

потужність  двигуна ,                   Р =  4.0 кВт;

асинхронна  частота обертання ,     n_дв = 1430 об/хв.;

діаметр вала двигуна ,                  d_дв = 28 мм. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Кінематічний  і силовий розрахунок приводу.

2.1Загальне  передавальне число  приводу

2.2Передавальні  числа ланок приводу

     За  СТ СЕВ 221-75(таб.2.1 [7]) обираю u_р = 3.15, тоді для ланцюгової передачі

2.3 Частота обертання:

2.3.1 швидкохідного валу  редуктора (табл.2.2 [7]), об/хв.

   n_ш = n_дв  = 1430

2.3.2 тихохідного валу  редуктора, об/хв.

2.4 Обертальні моменти:

2.4.1 на валу двигуна,  Нм

2.4.2 на швидкохідному  валу редуктора (табл. 2.2 [7]) ,Нм

2.4.3 на тихохідному  валу редуктора  ,Нм

2.5 Консольна сила:

2.5.1 на швидкохідному  валу редуктора (табл. 2.3 [7]),Н

2.5.2 на тихохідному  валу редуктора  (табл. 2.3 [7]),Н

 
 
 
 
 
 

3.Вибір  матеріалів і допустимих  напруг.

3.1. Матеріал шестерні  та колеса

     Для виготовлення зубчастих коліс за [7], табл. 3.1 обираю  сталь  45  з термообробкою -поліпшення:

    шестерня - найбільший діаметр заготовки - 80 мм, твердість - 285 НВ;

    колесо - найбільший діаметр заготовки - 125 мм, твердість - 250 НВ.

3.2. Допустимі напруги, що відповідають границі витривалості:

3.2.1 контактні визначаю  для менш міцного  матеріалу колеса ([7], за табл. 3.2), Н/мм²

    

3.2.2 згину (за [7], табл. 3.2), Н/мм²

      для шестерні 

      для колеса   

3.3. Допустимі напруги:

3.3.1 контактні, Н/мм²

     

      де К_HL = 1,0 - коефіцієнт довговічності, [7], табл. 3.3;

3.3.2 згину, Н/мм²

      для шестерні

      для колеса     

      де K_FL = 1,0 - коефіцієнт довговічності, [7], табл. 3.3. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Розрахунок циліндричної зубчатої передачі.

4.1 Міжосьова відстань,мм

де  К_а=43 – коефіцієнт міжосьової відстані, (табл. 4.3[7]) ;

К_НВ =1 – орієнтовне значення коефіцієнта нерівномірності навантаження по довжині зуба, (табл. 4.2[7]);

Ψ_ba=0.4 – коефіцієнт ширини вінця по міжосьовій відстані, (табл. 4.3. [7]).

за СТ СЕВ 514-77 (табл. 4.4 [7]) обираю а_w=80

4.2 Нормальний модуль, мм

m=(0.01…0.02)·  а_w = (0.01…0.02)·80 = 0.8…1.6

за  СТ СЕВ 310-76 (табл.4.5 [7]) обираю m=2

  4.3 Кількість зубів  коліс

За таблицею (табл.4.6 [7]) попередньо обираю кут нахилу зубів , тоді

для шестерні 

обираю  z₁ = 19

для колеса 

4.4 Фактичний кут  нахилу зубів, º

4.5 Основні геометричні  розміри коліс:

4.5.1 Ділильні діаметри, мм

шестерні   

колеса      

4.5.2 Діаметри вершин, мм

шестерні   

колеса       

4.5.3 Діаметри западин,  мм

шестерні   

колеса     

4.5.4 Ширина зубчатого  вінця, мм

колеса     

за  таблицею (табл. 4.4 [7]) обираю b₂ = 32

шестерні  

за  таблицею (табл. 4.4 [7]) обираю b₁ = 38

4.6 Перевірка міжосьової  відстані, мм

4.7 Колова  швидкість  коліс, м/с і  степінь точності  передачі.