Министерство науки и высшего образования Российской Федерации ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» ОТЧЕТ по лабораторной работе № 2 по дисциплине «Детали машин» «Изучение конструкции, регулировка и оценка нагрузочной способности конического редуктора» Оренбург 2020 Содержание 1 Цель работы ......................................................................................................... 3 2 Теоретическая часть ………………………………………………………...……...4 3 Практическая часть ……………………………………………………………7 3.1 Кинематическая схема редуктора …………………………………………..7 3.2 Параметры редуктора ……………………………………………………….7 3.3 Эскизы деталей редуктора …………………………………………………9 4 Вывод …....…………………………………………………………………….11 Список использованных источников ...….........................................................12 2 Лист Изм. Лист № докум. Подпись Дата 1 Цель работы 1. Ознакомиться с классификацией, конструкцией, узлами и деталями конических редукторов. 2. Выяснить назначение всех деталей редуктора. 3. Определить параметры зацепления. 4. Выяснить от чего зависит нагрузочная способность конического редуктора и оценить нагрузочную способность изучаемого редуктора. 5. Выяснить назначение регулировок узлов редуктора и произвести регулировку подшипников и зацепления при сборке редуктора. В работе необходимо выполнить следующее: 1. Изобразить кинематическую схему редуктора. 2. Построить эскизы: а) вал-шестерня; б) колесо зубчатое; 3. Определить характеристики зацепления. Изм Лист № докум. . Разраб. Пров. Н.контр Утв. . Подпись Дата Изучение конструкции, регулировка и оценка нагрузочной способности конического редуктора Лист Лист Листов 3 12 2 Теоретическая часть Для привода рабочих органов различных механизмов и машин требуются значительные вращающие моменты при низкой угловой скорости, например, барабан лебедки подъемного крана, колесо автомобиля или трактора, ведущая звездочка цепного конвейера и т.д. А электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания имеют наоборот при значительной угловой скорости небольшие вращающие моменты. Конические редукторы, как и другие типы редукторов, предназначены для согласования параметров движения между двигателем и исполнительным органом какой-либо машины. Особенностью конической передачи является то, что оси ведущего и ведомого звеньев пересекаются под некоторым углом. Межосевой угол (равный сумме углов делительного конуса шестерни и колеса) передачи может принимать значения от 10° до 170°, однако передачи с межосевыми углами отличными от 90°, встречаются редко. Редуктором называется механизм, состоящий из одной или нескольких передач зацеплением, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращательного движения от вала двигателя к валу исполнительного органа машины, с понижением угловой скорости и повышением вращающего момента. Нагрузочной способностью редуктора является предельно допустимый момент на тихоходном валу, который определяется контактной прочностью зубьев, а также мощность на этом валу, зависящая от частоты вращения и допускаемого момента. Конические зубчатые передачи сложнее цилиндрических в изготовлении и монтаже. Для нарезания конических колес требуются специальные станки, оснастка и инструмент, а при монтаже необходимо обеспечить совпадение вершин конусов шестерни и колеса. Выполнить коническое зацепление с той же степенью точности, что цилиндрическое, значительно труднее. Из-за пересечения осей валов одно из колес, как правило, шестерня, располагается консольно, что отрицательно сказывается на распределении нагрузки по длине зуба. Значительные осевые нагрузки, возникающие в передаче, вызывают необходимость применения более сложных по конструкции опорных узлов. Все это приводит к увеличению шума и снижению КПД конической передачи. На основании опытных данных установлено, что нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет около 85 % от эквивалентной ей цилиндрической передачи. Несмотря на указанные недостатки, конические передачи применяются достаточно широко, так как условия компоновки и размещения элементов приводов и узлов машин и механизмов часто вынуждают располагать валы под углом друг к другу, чаще всего ортогонально (под углом 90°). Зубчатые колёса конических редукторов могут быть выполнены с прямыми, тангенциальными (косыми) и круговыми зубьями. Лист ОГУ 24.03.04. 4020. 543 О Изм. Лист № докум. Подпись Дата 4 Прямозубые конические колёса имеют радиальное направление зубьев (β = 0 ). В колёсах с тангенциальными (косыми) зубьями последние расположены под углом βne к радиусу, диапазон значений которого составляет βne = 20…30o. Конические колёса с круговыми зубьями, которые называются: круговой βn≠0 (чаще всего βn = 30o или βn = 35o) и круговой нулевой βn = 0o. Прямозубые конические передачи обычно применяются при окружных скоростях до 3 м/с. Но допускается их использование, как наиболее простых в монтаже и при скоростях до 8 м/с. При повышенных окружных скоростях желательно использовать конические передачи с тангенциальными и круговыми зубьями. Наиболее широко в высокоскоростных передачах применяются конические колёса с круговыми зубьями, как наиболее технологичные в изготовлении, обеспечивающие более плавное зацепление и, соответственно, меньший шум и большую нагрузочную способность. C увеличением угла наклона зубьев βne (βn) увеличивается плавность работы передачи, но одновременно растет осевая сила (Fa), что приводит к повышению нагрузки на подшипники. Что требует увеличения габаритов подшипниковых узлов, и при этом повышаются потери на трение в подшипниках. В связи, с чем предельное значение угла наклона в конической передаче с тангенциальными (косыми) зубьями составляет βne = 30o, а с круговыми зубьями βn = 35o. ГОСТ 19326-73 регламентирует три основные формы конусности (изменение размеров сечений по длине зуба). При осевой форме зуба I вершины делительного конуса и конуса впадин зубьев совпадают. Благодаря этому обеспечивается постоянство радиального зазора по всей длине зуба. Это позволяет увеличить радиус закругления у основания зуба и повысить его изгибную прочность. Данную форму конусности применяют для конических передач с прямыми, тангенциальными и круговыми зубьями. При осевой форме зуба II вершины делительного конуса и конуса впадин зубьев не совпадают. Это обеспечивает одинаковую ширину впадины по длине зуба. При этом толщина зуба по делительному конусу растет с увеличением расстояния от вершины. Данную форму конусности применяют для конических передач с круговыми и тангенциальными зубьями. При осевой форме зуба III образующие делительного конуса, конусов вершин и впадин зубьев параллельны (равновысокие зубья, т.е. зубья не имеют конусности по высоте). Данную форму конусности применяют для конических передач с круговыми зубьями. При значении передаточного числа u до 6,3 и ортогонально расположенными осями быстроходного и тихоходного валов применяют одноступенчатые конические редукторы. Из них наиболее распространены редукторы с валами, оси которых расположены в горизонтальной плоскости. Двухступенчатые коническо-цилиндрические редукторы изготавливают с передаточными числами u от 6 до 40. При необходимости получения ещё бoльших значений передаточных чисел и перпендикулярного расположения быстроходного и тихоходного валов o Лист ОГУ 24.03.04. 4020. 543 О Изм. Лист № докум. Подпись Дата 5 применяют коническо-цилиндрические трёхступенчатые редукторы. Передаточное число u таких механизмов лежит в диапазоне от 40 до 320. Корпуса редукторов обычно выполняют из серого чугуна с разъемом по плоскости расположения валов. Они состоят из основания и крышки, которые соединяются между собой болтами с гайками и шайбами. Взаимное расположение крышки и корпуса фиксируется коническими (реже цилиндрическими) штифтами. Отжимной винт служит для разъединения основания корпуса и крышки. Для осмотра состояния зубчатых колес и заливки в редуктор масла в верхней части редуктора имеется смотровая крышка. В крышку обычно устанавливается отдушина, служащая для выравнивания давления воздуха внутри и снаружи редуктора. Иногда отдушина вворачивается в верхнюю часть корпуса редуктора. Контроль уровня масла в представленных редукторах осуществляют при помощи жезлового маслоуказателя. Для контроля уровня масла могут также использоваться фонарные и трубчатые маслоуказатели, и мерные пробки. Для слива отработанного масла в нижней части корпуса имеется пробка. Смазывание подшипников быстроходного вала консистентной смазкой осуществляют через пресс-масленку (тавотницу). Для транспортировки редуктора предусмотрены проушины и грузовые крюки. Редуктор конический одноступенчатый представлен на рисунках. Быстроходный и тихоходный валы установлены на конических роликоподшипниках, установленных враспор. Быстроходный вал установлен в стакане, что облегчает регулировку зацепления до совпадения вершин начальных конусов шестерни и колеса. Осевое положение стакана с быстроходным валом и шестерней регулируют металлическими прокладками, установленными между корпусом и фланцем стакана 15. Для регулировки подшипников тихоходного вала и зацепления между корпусом и крышками установлены металлические прокладки. Осевую регулировку колес производят после регулировки подшипников. Крышки и стакан крепятся к корпусу винтами. В сквозных крышках установлены манжетные уплотнения, их назначение ‒ исключить вытекание масла из редуктора и попадание пыли и грязи в редуктор. Для передачи вращающего момента на валах установлены шпонки. Смазка колес производится окунанием в масляную ванну. Лист ОГУ 24.03.04. 4020. 543 О Изм. Лист № докум. Подпись Дата 6 3 Практическая часть 3.1 Кинематическая схема редуктора Кинематическая схема конического редуктора, рассматриваемого в данной лабораторной работе, представлена на рисунке 1.1. Рисунок 1 – Кинематическая схема редуктора 3.2 Основные параметры редуктора Основные параметры редуктора представлены в таблице 1. Таблица 1 – Основные параметры редуктора Обозначение, Параметр Формула ед. измерения 1 2 3 Параметры, получаемые измерением Число зубьев шестерни Z1 Число зубьев колеса Z2 Внешняя высота зуба h, мм Внешний диаметр окружности dae1, мм выступов шестерни Значение 4 20 25 11 108,8 Лист ОГУ 24.03.04. 4020. 543 О Изм. Лист № докум. Подпись Дата 7 Продолжение таблицы 1 1 2 3 Внешний диаметр окружности dae2, мм выступов колеса Ширина зубчатого венца b, мм Параметры, получаемые вычислением u z 2 z1 Передаточное число u Угол делительного конуса шеδ1 , 1 90 o 2 стерни градусы Угол делительного конуса коδ2 , 2 arctg u леса градусы Модуль mte ,мм mtе=h /2,2 Внешний делительный диаd e1 mte z1 de1, мм метр шестерни Внешний делительный диаd e 2 mte z 2 de2, мм метр колеса Внешний диаметр окружности dae1, мм d аe1 d e1 2 1 x1 mte cos 1 выступов шестерни Внешний диаметр окружности dae2, мм d аe2 d e 2 2 1 x2 mte cos 2 выступов колеса Внешний диаметр окружности dfe1, мм d fe1 d e1 21,2 x1 mte cos1 впадин шестерни Внешний диаметр окружности dfe2, мм d fe 2 de 2 21,2 x2 mte cos 2 впадин колеса Внешнее конусное расстояние Ширина зубчатого венца, стандартное значение [1, c.22 таблица 1] Среднее конусное расстояние Средний делительный диаметp шестерни Средний делительный диаметр колеса Средний нормальный модуль зацепления Внешний окружной шаг зацепления Материал зубчатых колес Допускаемые контактные напряжения Предельно допустимый момент на тихоходном валу Re, мм Re mte Z12 Z 22 2 4 129,9 25 1,25 38,66 51,34 5 100 125 108,8 129,9 91,7 118,77 80,39 b, мм - 22 Rm, мм Rm=Re – 0,5·b 63,039 dm1, мм d m1 2 Rm cos 1 86,257 dm2, мм d m 2 2 Rm cos 2 108,36 mmn, мм mm n d m1 d m 2 Z1 Z2 4,3 Pte, мм Pte mte 15,7 [σ]Н, МПа [Т]2, Н∙мм - Сталь45 H H 1 H 2 2 3 T 2 de 2 H6 u 5,6 10 500 2 69754 Лист ОГУ 24.03.04. 4020. 543 О Изм. Лист № докум. Подпись Дата 8 Продолжение таблицы 1 1 Мощность на тихоходном валу, при угловой скорости быстроходного вала ω2 = 150 рад/с Окружные силы Ft1 = Ft2, Радиальная сила на шестерне, равная осевой на колесе Fr1 = Fa2 Радиальная сила на колесе, равная осевой на шестерне Fa1 = Fr2 Cила нормального давления Fn1 = Fn2 2 3 4 [Р] 2, кВт T 2 1 10 6 P2 Ft, Н Ft 2 T1 2 T2 d m1 d m 2 1617 Fr1, Н Fr1 Ft1 tg cos 1 457 Fr2, Н Fr 2 Ft1 tg cos 2 379,7 u Fn, Н Fn Ft1 cos 8,76 1720 Мощность на тихоходном валу: T 2 n 10 3 69,75 3,14 1500 10 3 P2 8,76кВт 30 u 30 1,25 3.3 Эскизы деталей и узлов редуктора Эскиз вала-шестерни конического редуктора представлен на рисунке 2. Рисунок 2 – Эскиз вала-шестерни Лист ОГУ 24.03.04. 4020. 543 О Изм. Лист № докум. Подпись Дата 9 Эскиз зубчатого колеса представлен на рисунке 3. Рисунок 3 – Эскиз зубчатого колеса. Лист ОГУ 24.03.04. 4020. 543 О Изм. Лист № докум. Подпись Дата 10 4 Вывод В процессе выполнения лабораторной работы, я изучил конструкцию конического редуктора и ознакомился с принципами регулировки и оценки нагрузочной способности редуктора. Лист ОГУ 24.03.04. 4020. 543 О Изм. Лист № докум. Подпись Дата 11 Список использованных источников 1.Узяков, Р.Н.Редукторы конические и коническо-цилиндрические [Текст]: методические указания для студентов, обучающихся по программам высшего профессионального образования по направлениям подготовки технических специальностей / Р. Н. Узяков, С. Ю. Решетов, Г. А. Клещарева; М-во образования и науки Рос. Федерации, Федер. гос. бюджет. образоват. учреждение высш. проф. образования "Оренбург. гос. ун-т", Каф. деталей машин и приклад. механики. Оренбург: Агентство "Пресса", 2013. - 43 с. : ил. - Библиогр.: с. 39. - Прил.: с. 4042. 2. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин: Учебное пособие для технических специальностей вузов. – 7-е изд., испр. – М.: Высшая школа, 2001. – 447 с.: ил. 3. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для машиностроительных специальностей техникумов /С.А. Чернавский, К.Н. Боков, И.М. Чернин и др. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1988. – 416 с.: ил. 4. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин: Учебное пособие для техникумов. –М.: Высшая школа, 1991. – 432 с. 5. Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для вузов. – Изд. 4-е, испр. и перераб. – М.: Машиностроение, 1989. – 360 с.: ил. Лист ОГУ 24.03.04. 4020. 543 О Изм. Лист № докум. Подпись Дата 12 Лист ОГУ 24.03.04. 4020. 543 О Изм. Лист № докум. Подпись Дата 13
