Цилиндрические редукторы - Reduktora.pro

Перейти к контенту

Цилиндрические редукторы

Пресс-центр > Статьи
Статьи
Цилиндрические редукторы

Цилиндрические редукторы имеют большое распространение, так как обладают высокой несущей способностью и технологичностью, высоким КПД и просты в эксплуатации.

Зубчатые колеса изготавливаются с прямыми, косыми и шевронными зубьями, а также с зацеплением Новикова. Прямозубые редукторы уступают место косозубым, даже при окружных скоростях менее 5 м/с.

Косозубые и шевронные редукторы в зависимости от степени точности могут применяться во всем необходимом диапазоне скоростей, и изготовление их не требует специального оборудования. Осевые усилия косозубой передачи могут быть устранены раздвоением передачи на две параллельные с разносторонним наклоном зуба. При этом нагрузка на валы оказывается равномерной благодаря симметричному расположению колес относительно опор (подшипников).



На цилиндрические передачи внешнего зацепления для редукторов и ускорителей, в том числе и комбинированных (коническо-цилиндрических, цилиндро-червячных и др.), выполненных в виде самостоятельных агрегатов, установлен ГОСТ 2185-66.

Стандарт не распространяется на редукторы специального назначения (планетарные и др.). Для встроенных передач стандарт является рекомендуемым.
Межосевые расстояния а согласно ГОСТ 2185-66 должны принимать значения, указанные в таблице.

Стандартные межосевые расстояния a



Каждое значение (с округлением) в этих рядах является членом геометрической прогрессии со знаменателем 1,25, оканчивается на 5 или на 0, и только для межосевого расстояния а = 63 это не выполняется.

Передаточные числа u
Передаточные числа должны соответствовать стандартным значениям, указанным в таблице.

Стандартные значения передаточных чисел u



Это такие же ряды, как и межосевые расстояния. 1-й ряд межосевых расстояний и передаточных чисел следует предпочитать 2-му. Фактические значения передаточных чисел uф могут отличаться от номинальных при u ≤ 4,5 не более чем на 2,5%, а при u > 4,5 – на 4%.

Коэффициенты ширины зубчатых колес



составляют такой же ряд, подобный u, но уменьшенный в 10 раз. Для редукторов с прямыми и косыми зубьями наиболее часто принимают ψ = 0,25…0,5, с шевронными колесами – ψ = 0,5…1,0, с раздвоенными ступенями ψ = 0,315. Для коробок скоростей ψ = 0,125…0,25. Величина ширины колес округляется до ближайшего нормального линейного размера из ряда Ra20 по ГОСТ 6636-69.

Двухступенчатые редукторы

Для двухступенчатых редукторов рекомендуется следующее.

1. Межосевые расстояния быстроходной аБ и тихоходной аТ ступеней редуктора брать из чисел а, расположенных через одно в ряду. Например, аБ, аТ соответственно принимают значения 80 и 100, или 100 и 160 и далее до 1600 и 2500.
2. Общее передаточное число uоб = 6,3…63 брать из ряда подобно u или 10u. Составляющие передаточные числа uоб = uБ · uТ выбирать из ряда u исходя из uоб. Например, uоб = 16 = 4 4 4,5 3,6 или uоб = 50 = 10 5 7,1 7,1 и т.д. При этом необходимо обеспечить максимальную компактность редуктора, минимальный вес, полное использование нагрузочной способности каждой ступени и возможность смазки из общей масляной ванны.

Трехступенчатые редукторы

Для трехступенчатых редукторов рекомендуется следующее.

1. Межосевые расстояния быстроходной аБ, промежуточной аП и тихоходной аТ ступеней редуктора брать из чисел а, расположенных в ряду через одно. Например, аБ, аП, аТ будут соответственно принимать значения 40, 63, 100; 140, 225, 355 и далее до 630, 1000, 1600, где аБ, аП, аТ – значения межосевых расстояний а для одноступенчатого редуктора.
2. Общее передаточное число uоб = 31,5…400 выбирать из значений 10u или 100u, где u передаточное число одноступенчатого редуктора. Составляющие uоб = uБ uП uТ выбирать из значений u, сочетая их так, чтобы получить требуемое значение uоб. Например, 50 = 2,5 4 5; 140 = 5 5 5,6. При этом необходимо максимально обеспечить компактность, минимальную массу и полное использование нагрузочной способности каждой ступени редуктора.

Фактические значения общих передаточных чисел двух- и трехступенчатых редукторов не должны отличаться от номинальных более чем на 4%.

Для редукторов индивидуального производства допускаются большие отклонения, если стандартные значения а и u не обеспечивают лучшую компактность, минимальную массу и полное использование несущей способности каждой ступени.

СХЕМЫ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕДУКТОРОВ
Схемы одноступенчатых цилиндрических редукторов

С целью компактности и уменьшения массы передаточное число редуктора по схеме 1 следует брать не более 8.
Редукторы с внутренним зацеплением имеют меньшие размеры, меньшее относительное скольжение и удельное давление, однако, они сложнее в производстве, а колеса имеют консольное расположение.

В редукторе по схеме 2 (рис. 1) ступица колеса расположена внутри зубчатого венца и колесо имеет двухстороннюю опору. Это возможно только при большом передаточном числе, так как необходимо разместить шестерню между ступицей и венцом колеса. В редукторе по схеме 3 ведомый вал имеет одностороннюю опору, ступица колеса вынесена за контур зубчатого венца, что увеличивает длину консоли.

Редуктор по схеме 4 имеет привод от двух двигателей.



Рис. 1 Схемы одноступенчатых цилиндрических редукторов

Схемы двухступенчатых цилиндрических редукторов

Двухступенчатые цилиндрические редукторы являются наиболее распространенными. В целях компактности и уменьшения массы передаточные числа двухступенчатых редукторов следует принимать не более 50. При больших передаточных числах целесообразно перейти к трехступенчатой схеме.

Схема 1 (рис. 2) проста и широко распространена. Возможна унификация колес двух соседних типоразмеров редукторов, например, быстроходная пара одного редуктора может быть использована как тихоходная пара другого. Расположение колес относительно опор у редукторов несимметричное, и нагрузка на подшипники неодинаковая, особенно для наиболее нагруженного ведомого вала. Кроме того, возникает неравномерность распределения нагрузки по длине зуба, поэтому требуется большая жесткость валов.

При применении косых зубьев возникают осевые силы, действующие на опоры. На колесах промежуточного вала для уменьшения осевой составляющей наклон одном зубьев на одном колесе должен быть противоположен наклону зубьев на другом колесе.



Рис. 2 Схемы двухступенчатых цилиндрических редукторов

Схема 2 (см. рис. 2) имеет раздвоенную быстроходную ступень и симметричное расположение колес относительно опор. Она удобна для косозубого зацепления быстроходной ступени, так как осевые усилия полностью уравновешиваются, а окружные – равномерно распределяются по двум параллельным потокам, благодаря возможным осевым перемещениям ведущего вала, который сам устанавливается в положение, при котором осевые и окружные силы в параллельных зацеплениях равны. Тихоходная ступень может иметь прямые или шевронные зубья. При шевронном зацеплении один из валов должен иметь небольшие осевые перемещения.

Раздвоенные передачи применяются при тяжелых режимах работы редуктора. Угол наклона косых зубьев может быть 25…30°. Недостаток симметричной схемы – несколько большие габариты редуктора по сравнению с габаритами редуктора на предыдущей схеме.

противоположную стороне ведущего вала.

Схема 5 (см. рис. 2) является соосной вертикальной. Тихоходная ступень выполнена с внутренним зацеплением. Такая схема позволяет обеспечить большее передаточное число, чем предыдущая.

Схема 6 (см. рис. 2) соосная двухпоточная, что делает редукторы более компактными, чем редукторы на схемах 4 и 5. Двухпоточная схема должна выполняться с более высокой степенью точности, так как при значительных допусках на шаг зубьев невозможно обеспечить равномерное распределение потоков мощности по ступеням. Обычно редукторы общего применения выполняются 7-й степени точности.

Схема 7 (см. рис. 2) является соосной, двухпоточной, с равномерным распределением потоков мощности благодаря осевому перемещению ведущего вала с раздвоенной шестерней, имеющей косые зубья разного направления, что уравновешивает осевые и выравнивает окружные усилия.

Схема 8 (см. рис. 2) – соосная, двух – и многопоточная с выравниванием потоков мощности благодаря упругой связи, выполненной с помощью торсионов между колесами промежуточных валов. Торсионы работают только на кручение. Введение упругой связи в силовую цепь каждого потока снижает динамическую нагрузку и обеспечивает плавную работу редуктора. Конструкция и производство такого редуктора сложнее.



Рис. 3 Схема двухступенчатого трехпоточного цилиндрического редуктора

Схема 9 (рис. 3) – вертикальная соосная, трехпоточная, но может быть и с другим количеством потоков. Картер редуктора выполнен без разъема, так называемого туннельного типа. Сборка выполняется с левой стороны редуктора, закрываемой крышкой или фланцевым электродвигателем.

Схемы трехступенчатых цилиндрических редукторов

Схемы трехступенчатых цилиндрических редукторов выполняются обычно с передаточными числами до 315. При больших передаточных числах целесообразно переходить к четырехступенчатым редукторам, которые наиболее часто имеют u = 250…1500. Четырехступенчатые редукторы нестандартизированы.

Трехступенчатые редукторы общего назначения изготавливаются при специализированном производстве на базе двухступенчатых путем добавления одной ступени (чаще всего быстроходной). Все особенности схем были отмечены при рассмотрении двухступенчатых редукторов. В схемах 1 и 2 (рис. 4), имеющих последовательное и шахматное расположение зубчатых пар, крутящий момент лучше подводить со стороны более удаленной опоры, так как в этом случае уменьшается концентрация нагрузки по длине зуба и создается некоторое торсионное действие вала.


Рис. 4 Схемы трехступенчатых цилиндрических редукторов

Схема 3 (см. рис. 4) обеспечивает хорошее заполнение корпуса редуктора. Зазор между колесами и валами зависит от распределения передаточного числа между ступенями редуктора. Первая и третья ступени раздвоенные.

Схема 4 подобна схеме 3, но имеет раздвоенную вторую ступень.

Схема 5 (см. рис. 4) смешанная, второй и четвертый валы – соосны, а первый и третий – несоосны.

Безлюфтовые редукторы

На схеме 6 (рис. 5) показан безлюфтовый редуктор, который применяется в станках с цифровым программным управлением, в приборах и других механизмах, работа которых требует большой точности.



Рис. 5 Схема безлюфтового редуктора

Схема редуктора базируется на принципе создания предварительного натяга, обеспечивающего взаимодействие зубьев только одной стороной профиля и без нарушения контакта между зубьями.

Предварительный натяг создается в замкнутом контуре, который состоит из двух симметрично расположенных полуконтуров. В замкнутом контуре появляется циркулирующая мощность, что увеличивает потери на трение на 3…10%, однако величина КПД передачи уменьшается незначительно. Принцип создания натяга и направление циркулирующей мощности при прямом и обратном вращении ясны из чертежа.

КОНИЧЕСКО-ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ РЕДУКТОРЫ

Конические передачи применяются в виде отдельных редукторов, но чаще всего входят в состав других смешанных коническо-цилиндрических редукторов (рис. 6). Конические пары в коническо-цилиндрических редукторах, передающих значительные мощности, лучше использовать в первой ступени, так как изготовление конических колес больших размеров затруднено.



Зубья конических передач могут быть прямыми, тангенциальными и круговыми. Конические передачи с круговыми зубьями требуют специализированного производства. Редукторы, имеющие передачи с круговым зубом, передают большие нагрузки, создают меньший шум, а нарезание зубьев осуществляется более производительным методом (непрерывный процесс нарезания). При использовании прямозубых конических колес передаточное число не должно быть более двух, а окружная скорость не более 2…3 м/с.

При проектировании необходимо предусмотреть регулировку конического зацепления перемещением обоих конических колес вдоль их осей.

На конические передачи с углом пересечения 90° для редукторов и ускорителей, в том числе и комбинированных (коническо-цилиндрических и других), выполняемых в виде самостоятельных агрегатов, установлен ГОСТ 12289-66. Стандарт не распространяется на редукторы специального назначения (автомобильные и др.).

Номинальные диаметры основания начального конуса большего колеса d2 должны соответствовать значениям, приведенным в таблице. Фактические значения диаметров должны отличаться от номинальных не более чем на 3%.

Диаметры основания начального конуса большего колеса d2



Номинальные передаточные числа должны соответствовать рядам u цилиндрических передач до значения 6,3. Величины 2-го ряда по возможности не применять. Отклонение фактического передаточного числа не должно превышать 3%. Ширина конических зубчатых колес



Следует отдавать предпочтение передачам с круговой формой зубьев. В приложении к ГОСТ 12289-66 приводятся рекомендуемые параметры для таких передач.

Схемы коническо-цилиндрических редукторов

На схеме 1 (см. рис. 6) показан наиболее распространенный двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор, валы которого расположены в одной плоскости. Для увеличения жесткости вала ведущей шестерни применяют дополнительную опору, как показано на схеме 2 (см. рис. 6).



Рис. 6 Схемы коническо-цилиндрических редукторов

На схеме 3 (см. рис. 6) представлен двухступенчатый двухскоростной редуктор. При введении зубчатой муфты в зацепление с одним из колес, расположенных на промежуточном валу, ведомый вал получает вращение с одной определенной скоростью, а при включении с другим колесом вал вращается с другой скоростью.

На схеме 4 (см. рис. 6) показан коническо-цилиндрический редуктор, передающий вращение на два отдельных ведомых вала, которые могут вращаться как с одинаковой, так и различной частотой вращения (как показано на схеме). Это зависит от соотношения количества зубьев ведущих и ведомых цилиндрических колес. Такие редукторы применяются, например, в механизмах привода к двум параллельно расположенным ленточным конвейерам.

На схеме 5 (рис. 7) показан трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Все валы редуктора расположены в одной плоскости. Возможно и другое расположение валов.

На схеме 6 (см. рис. 7) показан компактный трехступенчатый редуктор, но более сложный в изготовлении. Этот редуктор имеет три вала вместо четырех, как на предыдущих схемах. Направление спирали конического колеса и угла наклона зуба цилиндрического колеса блока, свободно расположенного на ведомом валу, должно быть подобрано, исходя из получения минимальной осевой силы. Это также относится и к зубчатым колесам промежуточного вала.



Рис. 7 Схемы коническо-цилиндрических редукторов

На схеме 7 (см. рис. 7) показан трехступенчатый редуктор, у которого цилиндрическая часть выполнена соосной, что уменьшает длину редуктора по сравнению с длиной редуктора на схеме 5.

На схеме 8 (см. рис. 7) показан трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор, у которого первой ступенью является планетарный ряд, второй – коническая пара, а третьей – простая цилиндрическая передача. Электродвигатель в этом случае может быть фланцевым и может крепиться к картеру редуктора. Допускаются различные комбинации ступеней редуктора (см. рис. 7).

КОНСТРУКЦИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕДУКТОРОВ
Конструкция двухступенчатых цилиндрических редукторов

Двухступенчатый цилиндрический редуктор, показанный на рис. 8, выполнен по простой развернутой схеме (см. рис. 2) и является наиболее распространенным редуктором такого типа.

Валы обеих ступеней установлены на роликовых конических радиально-упорных подшипниках с целью уменьшения габаритов и массы, а также достижения достаточной долговечности при тяжелых режимах нагружения и средней мощности. В такой конструкции несколько затруднен монтаж и демонтаж внутренних и наружных колец роликоподшипников и требуется необходимость их регулировки при сборке и эксплуатации. Недостатком такой конструкции является несимметричное расположение зубчатых колес относительно опор. Вследствие этого нагрузка между подшипниками распределяется неравномерно, а деформации изгиба и кручение валов вызывают концентрацию нагрузки по длине зубьев. Для уменьшения концентрации применены валы и валы-шестерни с увеличенной жесткостью. Основным критерием работоспособности редуктора является также высокая жесткость конструкции, которая достигается благодаря ребрам жесткости на корпусе и крышке редуктора. Конструкция отлита из серого чугуна марки СЧ15-32.



Рис. 8. Двухступенчатый цилиндрический редуктор

Ответственные болты, стягивающие бобышки у расточек под подшипники, расположены достаточно близко к подшипникам и симметрично друг к другу. Вместе с крепежными болтами (4 шт.) и двумя центрирующими штифтами создается равномерное прижатие крышки редуктора к корпусу по всему периметру стыка.

Стандартные торцевые крышки подшипников выполнены глухими фланцевыми, две из них сквозные с манжетными уплотнениями для герметизации подшипников.

Для осевой регулировки подшипников служит набор тонких металлических прокладок, установленных между фланцами крышек и корпусом редуктора.

Смазка редуктора картерная, в масло погружаются зубчатые колеса промежуточного и тихоходного валов. Глубина погружения колеса промежуточного вала составляет не менее 10 мм, что является достаточным; для контроля уровня масла применен простой жезловый указатель масла, удобный для осмотра. Вентиляция корпуса редуктора осуществляется через отдушину (сапун) в ручке крышки смотрового люка. Люк используется также для визуального контроля смазки зацеплений и подшипников.

Зубчатые колеса и шестерни, нарезанные на промежуточном и быстроходном валах, могут быть прямозубыми или косозубыми.

Имеются стандартные редукторы подобного типа (серии РМ), которые имеют постоянное передаточное число uТ тихоходной ступени, а изменением передаточного числа быстроходной uБ достигается многовариантность общих передаточных чисел редукторов uоб = uБ uТ. Такой метод целесообразен в серийном производстве за счет экономии более трудоемкой и нагруженной тихоходной ступени. У представленного двухступенчатого редуктора межосевые расстояния: быстроходной ступени аБ = 112 мм, тихоходной – аТ = 160 мм.

Схему 2 на рис. 3 представляет конструкция цилиндрического двухступенчатого редуктора с раздвоенным потоком мощности быстроходной ступени (рис. 9). Хотя может быть раздвоенной и тихоходная ступень, однако редукторы, выполненные по схеме 2, являются более распространенными. Обращает на себя внимание тихоходная ступень редуктора, которая выполнена с широкими шевронными зубчатыми колесами, имеющими дорожку в середине для выхода червячной фрезы при нарезании зубьев. Ширина дорожки зависит от модуля и угла наклона зубьев в пределах cilindricheskie-reduktori. Возможно применение колес без дорожки, когда зубья нарезаются на специальных станках, поэтому их применяют реже, ориентируясь на имеющуюся технологическую оснастку.



Рис. 9. Цилиндрический двухступенчатый редуктор с раздвоенным потоком мощности быстроходной ступени

Симметричное расположение колес относительно опор позволяет устранить концентрацию нагрузки по длине зубьев от изгиба валов, особенно для плохо прирабатывающихся зубчатых колес с твердостью рабочих поверхностей зубьев HB > 350. Коэффициенты ширины зубчатых колес принимают для тихоходной ступени cilindricheskie-reduktori, быстроходной cilindricheskie-reduktori. В быстроходной ступени с раздвоенным потоком зубчатые колеса выполняют косозубыми, с противоположным направлением углов наклона зубьев, чтобы компенсировать осевые нагрузки на опоры. Значения углов наклона зубьев находятся в пределах cilindricheskie-reduktori, как и в шевронной передаче.

В передаче с раздвоенным потоком мощности, а также и в шевронной передаче положение валов одно относительно другого зависит от точности выдерживания противоположных углов наклона параллельных пар зацеплений. Поэтому обычно фиксируется в опорах только один вал. Остальные валы должны быть оборудованы «плавающими» опорами, допускающими в осевом направлении свободу самоустановки валов. Если этого не сделать, то в результате влияния неизбежных погрешностей изготовления и ошибок монтажа поток мощности распределится неравномерно по параллельным зубчатым рядам (расчетная мощность cilindricheskie-reduktori, где cilindricheskie-reduktori – коэффициент неравномерности).

Плавающими обычно выполняют менее нагруженные опоры быстроходного и промежуточного валов. С этой целью выбираются роликовые подшипники с короткими цилиндрическими роликами и бортами на внутренних кольцах.

Наружные кольца подшипников в отличие от внутренних имеют широкие фаски, не препятствующие осевому смещению валов. Благодаря этому устраняются дополнительные нагрузки вследствие трения и износа в зацеплениях и подшипниках. В представленном редукторе лишь один вал, тихоходный, имеет фиксированные опоры, состоящие из двух радиальных роликовых подшипников с бортами на внутренних и наружных кольцах. В корпусе в расточках с внутренней стороны все подшипники закреплены пружинными упорными кольцами. С внешней стороны подшипники подпираются торцевыми выступами подшипниковых крышек с паранитовыми прокладками для герметизации подшипниковых узлов. Две сквозные крышки имеют манжетные уплотнения. Наружные фланцы крышек подшипников выполнены с косым срезом с целью удобного размещения их на боковых поверхностях корпуса редуктора. Многочисленные ребра, имеющиеся со всех сторон корпуса и крышки редуктора, обеспечивают не только прочность и жесткость конструкции, но и содействуют лучшему охлаждению.

Смазка редуктора картерная, для замера уровня масла служит жезловый указатель масла, удобно расположенный вертикально в бобышке крышки корпуса редуктора. Следует особенно отметить, что в редукторах с раздвоенным потоком мощности КПД редуктора определяется по одному потоку, так как раздвоение ступеней не увеличивает потерь мощности.

Конструкция соосных редукторов

Соосные редукторы, выполненные по схеме 4 (см. рис. 2), могут быть однопоточными горизонтальными (рис. 10) и вертикальными (рис. 11), двух- и трехпоточными. Они конструктивны в общей компоновке вследствие равенства межосевых расстояний быстроходной и тихоходной ступеней cilindricheskie-reduktori, однако имеют ряд недостатков. Быстроходная ступень чаще всего бывает недогруженной. Необходимость опоры для двух соосных валов внутри редуктора усложняет конструкцию, а увеличение длины промежуточного вала ухудшает его жесткость. Тем не менее благодаря компактности и удобству встраивания в технологическую систему, редукторы по соосной схеме широко используются, хотя имеют несколько большие габариты и массу.

Корпус соосного горизонтального редуктора (см. рис. 10) имеет один разъем, у вертикального – их два (см. рис. 11). Он более сложный, так как имеет корпус, состоящий из трех частей, соединенных болтами одна с другой со строгой фиксацией благодаря центрирующим штифтам.

Общим для всех соосных редукторов является наличие жесткого прилива внутри корпуса, служащего для размещения подшипникового узла двух валов: быстроходного и тихоходного.

Общий диаметр расточки под подшипниковый узел, исходя из технологических соображений, выполняется соосно с отверстием в корпусе редуктора под подшипник тихоходного вала. Поэтому приходится устанавливать соседний, меньшего диаметра подшипник в переходной втулке, имеющей заплечик для осевой фиксации в кольцевой расточке промежуточной опоры. Крышка подшипников промежуточной опоры устанавливается на двух центрирующих штифтах и крепится четырьмя шпильками с гайками и отгибными шайбами, надежно препятствующими отворачиванию.

В связи с неблагоприятными условиями смазки тихоходной ступени у вертикального соосного редуктора применена дополнительная смазочная шестерня из пластмассы. Она установлена консольно на оси, запрессованной в нижнюю половину корпуса редуктора, и крепится гайкой. Пластмассовая шестерня удерживается на оси с помощью пружинного кольца (рис. 11, вид А).



Рис. 10. Соосный редуктор, выполненный по горизонтальной схеме



Рис. 11. Соосный редуктор, выполненный по вертикальной схеме

Для надежной смазки узла подшипников в промежуточной опоре предусмотрено вертикальное сверление с широкой фаской посредине между подшипниками.



Рис. 12. Соосный трехпоточный редуктор

Исходя из необходимости равной прочности быстроходной и тихоходной ступеней редуктора, ширина колес быстроходной ступени приблизительно в два раза меньше, чем ширина колес у тихоходной ступени.

Конструкция трехпоточного соосного редуктора барабанного типа показана на рис. 12. Особенностью конструкции является наличие в корпусе редуктора отъемной стенки, в которой располагаются опоры всех трех промежуточных валов в сборе с блоками шестерен. Боковая стенка хорошо центрируется в корпусе редуктора благодаря имеющейся расточке в корпусе и двум центрирующим пояскам. Второй поясок предназначен для центрирования фланцевой крышки редуктора в сборе со шпильками, для установки фланцевого электродвигателя. Ведущая шестерня на валу электродвигателя, застопоренная резьбовым ввертышем от осевого смещения, входит одновременно в зацепление с тремя парами зубчатых колес-блоков промежуточных валов. Это происходит при монтаже электродвигателя после затяжки всех гаек его крепления.

Центральное тихоходное зубчатое колесо установлено консольно на выходном валу и опирается на два разнесенных шарикоподшипника в туннельной расточке корпуса редуктора. Снаружи это место усилено ребрами жесткости. Впереди тихоходного вала зубчатое колесо надежно закреплено круглой шлицевой гайкой и лапчатой шайбой.

Конструкция трехпоточного редуктора отличается компактностью, так как отсутствуют опоры соосных валов внутри корпуса редуктора. Это позволяет уменьшить длину валов и, следовательно, их прогиб, уменьшить габариты редуктора и его массу. Фланцевое крепление электродвигателя позволяет получить совмещенную конструкцию силовой передачи с минимальными габаритами в направлении, перпендикулярном плоскости расположения осей вращающихся колес. Способ выравнивания нагрузки по потокам в целях упрощения конструкции отсутствует.

При расчете деталей в трех поточной передаче следует учитывать коэффициент неравномерности распределения нагрузки КН = 1,2…1,3. Неравномерность зависит от точности изготовления, жесткости и конструктивных особенностей передачи. Кроме того, суммарное число зубьев центральных колес (шестерни на валу электродвигателя и колес на промежуточном валу) должно быть кратно количеству потоков мощности, т.е. трем. Иначе не обеспечится зацепление трех зубчатых колес с центральной шестерней, т.е. cilindricheskie-reduktori, где z1 –

число зубьев шестерни, z2 – число зубьев сопряженного колеса, – любое целое число.

Для представленного на рис. 13 соосного двухпоточного редуктора с фланцевым электродвигателем характерна неравномерность распределения мощности по потокам. Она может быть вызвана неточностью углового расположения колес, а также упругостью промежуточных валов вместе с зубчатыми колесами.

Промежуточный фланец для крепления электродвигателя выполнен литьем из чугуна. Он центрируется с помощью буртика в расточке под подшипники быстроходного вала и крепится болтами к корпусу редуктора. Вал фланцевого электродвигателя устанавливается на шпонке в глубокой расточке быстроходного вала-шестерни, а сам электродвигатель крепится гайками на шпильках промежуточного фланца. Благодаря зазорам в зацеплениях и радиальных шарикоподшипниках ведущая шестерня может самоустанавливаться и, таким образом, выравнивать нагрузку по потокам, хотя это требует тщательного подбора деталей и их регулировок.

Расчет двухпоточных передач выполняют с учетом неравномерности распределения нагрузки по потокам



где Np, Tp – наибольшие длительно действующие мощность и крутящий момент на ведущем валу редуктора; KHβ – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения нагрузки по ширине зубчатого венца.

Для выравнивания нагрузки по потокам рекомендуются конструкции зубчатых колес с упругими элементами. Иногда для передачи крутящего момента от быстроходных к тихоходным колесам применяют торсионные валы, работающие на кручение. Треугольные шлицы, имеющиеся на концах торсионных валов, связывают зубчатые колеса одно с другим. Такая конструкция увеличивает сложность редуктора, его габариты и массу.



Рис. 13. Соосный двухпоточный редуктор с фланцевым креплением электродвигателя

Условия смазки в данном редукторе выполняются за счет погружения в масляную ванну зубьев двух колес быстроходной и одного колеса тихоходной ступеней.

Рис. 14. Двухступенчатая коробка передач

На рис. 14 представлена двухступенчатая коробка передач. В отличие от соосного редуктора в ней может осуществляться ступенчатое изменение передаточного числа и одновременно переключение направления вращения выходного вала с прямого на обратное. Для переключения необходимо переместить блок прямозубых колес вдоль шлицевого вала. Для того чтобы предохранить зубья от повреждений, перемещаемый по валу блок шестерен переключается без нагрузки при остановленной коробке передач. В этом случае шестерня обратного хода входит в зацепление с промежуточной (паразитной) шестерней, находящейся в постоянном зацеплении с шестерней на тихоходном валу. Это произойдет только после того, как подвижный блок шестерней выйдет из предыдущего зацепления, иначе зубья блока шестерен не попадут во впадины паразитной шестерни и переключение станет невозможным.

Для облегчения переключения торцы зубьев в блоке шестерен со стороны входа в зацепление имеют небольшой скос по углам в 15°.

Управление коробкой передач с перемещаемым блоком шестерен осуществляется с помощью рычага с рукояткой, закрепленных на оси. Длина рычага выбрана такой, что она соответствует двойному, с некоторым запасом, перемещению камня в пазу блока шестерен. Для закрепления перемещения блока шестерен в двух рабочих положениях на оси рычага переключения установлены фиксаторы. После переключения передачи шарик, поджимаемый пружиной, входит в сверление во втулке рычага и фиксирует рычаг переключения от возможности поворота. Ось паразитной шестерни закреплена в боковой стенке коробки передач.

На оси установлена паразитная шестерня одинакового диаметра с малой шестерней тихоходного вала. Она вращается на бронзовой втулке, запрессованной в шестерню и закрепленной пружинным кольцом.

Смазка зацеплений и подшипников осуществляется разбрызгиванием двумя зубчатыми колесами, погруженными в масляную ванну.

Шлицевой вал имеет твердость HB > 350 и центрирование по внутреннему диаметру, что характерно для подвижного вала с блоком шестерен.

КОНСТРУКЦИЯ КОНИЧЕСКО-ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ РЕДУКТОРОВ
Конструкция коническо-цилиндрических двухступенчатых редукторов

Одной из наиболее распространенных является конструкция редуктора типа КЦ, представленная на рис. 15, в которой конические колеса выполнены с круговой формой зубьев, менее чувствительных к концентрации нагрузки.

В качестве опор применены радиально-упорные шарикоподшипники, допускающие высокие скорости при умеренных нагрузках.

Узел подшипников шестерни быстроходного вала собирается совместно с распорной втулкой, промежуточным кольцом и стягивается фасонной гайкой внутри стакана. При этом внутренние кольца подшипников одновременно регулируются и фиксируются в нужном положении шайбой с отгибными лапками. Для регулировки наружных колец подшипников служит набор металлических прокладок между сквозной крышкой подшипника и фланцем стакана. Сферический самоустанавливающийся подшипник напрессован на вал без стакана. Таким образом, исключен необходимый заплечник в месте установки стакана и сокращен размер консоли ведущей шестерни.

После сборки и регулировки подшипников регулируют зацепление конической передачи. Для этого валы конической шестерни и колеса перемещают в осевом направлении. Осевое перемещение вала шестерни осуществляется подбором металлических прокладок между фланцем стакана и корпусом редуктора.

Для перемещения вала колеса необходимо ослабить гайки и вращением резьбовых упоров отрегулировать зазор в зацеплении и положение торцов конических колес по пятну контакта между зубьями по нормам ГОСТ 1758-56. После регулировки необходимо затянуть контргайки для сохранения правильной установки подшипников вала колеса и зазора в зацеплении.

Для предотвращения интенсивного износа подшипников узел ведущей шестерни должен надежно смазываться в процессе эксплуатации, а твердость поверхности вала должна быть не ниже HRC 40…45.

Для смазки служит полость в нижней отливке корпуса, которая постоянно заполняется разбрызгиваемым маслом, стекающим по каналу и сверлениям в стакане в полость подшипникового узла (см. рис. 15).

Рис. 15. Коническо-цилиндрический двухступенчатый редуктор типа КЦ

Конструкция коническо-цилиндрических трехступенчатых редукторов

На рис. 16 представлен пример конструкции коническо-цилиндрического трехступенчатого редуктора. Особенностью данного редуктора является то, что его цилиндрическая часть выполнена соосной. Это позволило значительно сократить габариты этого редуктора по сравнению с габаритами трехступенчатого редуктора, выполненного по развернутой схеме, тем более что общепринятого метода разбивки передаточного числа по ступеням нет и рекомендуется диаметры колес промежуточной и тихоходной ступеней делать близкими один к другому. Как видно из рис. 16, в опорах всех валов редуктора применены шариковые радиальные и радиально-упорные подшипники.

Смазка зацеплений и подшипников при окружных скоростях до 12,5 м/с – картерная, разбрызгиванием. Тихоходные колеса второй и третьей ступеней погружаются в масло на глубину до 1/3 диаметра колеса.

Рис. 16. Коническо-цилиндрический трехступенчатый редуктор

Все цилиндрические колеса выполнены косозубыми с противоположным наклоном зубьев. Коническая пара выполнена прямозубой. Вал конической шестерни опирается на два радиально-упорных подшипника с широкой опорной базой. Зазоры в подшипниках регулируются набором прокладок, устанавливаемых между стаканом и сквозной крышкой. Зазор в зацеплении конической пары регулируется также набором тонких прокладок из стали 08.

Недостатком конструкции коническо-цилиндрического трехступенчатого соосного редуктора является увеличенная длина промежуточного вала, что приводит к увеличению его прогиба, а также размещение подшипников соосных валов внутри корпуса, которое усложняет конструкцию.

На рис. 17 представлена оригинальная конструкция трехступенчатого коническо-цилиндрического редуктора с вертикальным расположением тихоходного вала. Как видно из чертежа, корпус редуктора состоит из двух частей: верхней – конической и нижней – цилиндрической, имеющих одинаковые фланцы для их соединения друг с другом. Между ними находится промежуточный фланец, являющийся одновременно опорной крышкой. В ней установлены подшипники выходного и промежуточного валов, расположенных по соосной схеме.

Обе половины коническо-цилиндрического редуктора надежно центрируются одна относительно другой благодаря расточкам, центрирующим пояскам и контрольным штифтам в отливках верхней и нижней частей корпуса редуктора и затем стягиваются вместе болтами.

Быстроходный вал-шестерня установлен в стальном стакане на двух радиально-упорных шарикоподшипниках. Для регулировки зазора в подшипниках может использоваться комплект прокладок между фланцем стакана и наружным фланцем крепления серийного электродвигателя. Зазор в зацеплении регулируется с помощью другого комплекта прокладок, устанавливаемых между фланцем стакана и корпусом.

Вообще говоря, принятая установка ведущего вала с допустимым люфтом в подшипниках, глубокой расточкой внутренней полости и шпоночным пазом допускает центрирование и фланцевое крепление электродвигателя серии М300 (ГОСТ 19523-81). Это упрощает компоновку всего привода, хотя требует большей трудоемкости при сборке и регулировке узла быстроходной передачи.

Рис. 17. Коническо-цилиндрический редуктор с вертикальным расположением тихоходного вала

Подобным образом соединены вертикальные валы верхней и нижней половин коническо-цилиндрического вертикального редуктора. Все шестерни и колеса – косозубые с противоположным наклоном зубьев у ведущих и ведомых колес. Промежуточная опора в соосной части редуктора не имеет разъема. Подшипники двух отдельных соосных валов разделены внутренним стопорным кольцом с промежуточными кольцами. В верхней и нижней частях корпуса располагаются устройства для раздельного контроля уровней масла. Для защиты нижних подшипников от избытка смазки последние изолированы не только манжетными, но и уплотнительными и маслосбрасывающими кольцами.

25.06.2021
Назад к содержимому