Цилиндрические зубчатые колеса

Применение цилиндрических редукторов

Недостатки цилиндрических редукторов

1. Низкое передаточное число на одной ступени. В цилиндрических редукторах применяются зубчатые передачи с u = 1:1…1:6.3. Это обстоятельство влечёт за собой увеличение числа ступеней при увеличении общего передаточного числа редуктора, и, как следствие, увеличение габаритов редуктора. Для одноступенчатого цилиндрического редуктора u max = 6.3, для двухступенчатого u max = 40, для трехступенчатого u max = 250. Причем, поскольку значение модуля зубчатого зацепления впрямую зависит от передаваемого окружного усилия, а минимальное количество зубьев зубчатого колеса обычно не менее 17, то при передаточном отношении 1:5 нагруженная зубчатая передача имеет внушительные размеры.

2. Уровень шума. Цилиндрические редукторы - более шумные по сравнению с червячными.

3. Обратимость (отсутствие самоторможения). Это является недостатком в том случае, когда необходимо отсутствие возможности поворота выходного вала внешней нагрузкой.

Благодаря всем своим достоинствам цилиндрический редуктор – лидер по распространённости среди редукторов. Цилиндрические редукторы устанавливаются в приводах измельчителей, мешалок, экструдеров, металлорежущих станков, валкового оборудования и т. д., и т. п.

Ограничений к применению нет, кроме специальных случаев, в которых целесообразнее применение других типов редукторов – например, когда требуется угловая компоновка привода, когда необходимо большое передаточное число в сочетании с небольшими габаритами или когда нужно достичь особой плавности хода приводимого механизма.
При вводе в эксплуатацию нового цилиндрического редуктора с целью удаления металлической мелкой стружки от приработки зубчатых передач после работы редуктора в течение 1-2 смен рекомендуется заменить масло. Перед первым пуском желательно провернуть редуктор вхолостую и затянуть все болтовые соединения на корпусе. Включение редуктора можно производить только после его закрепления. При установке редуктора необходимо предусматривать свободный доступ к пробкам для залива, контроля и слива масла. При разборке редуктора необходимо снять действие консольных нагрузок на концы валов и отсоединить муфты.

У строгальных и долбежных станков как главное, так и вспомогательное движение прямолинейны, а источник движения — электродвигатель имеет вращательное движение. Кроме этого, звенья, совершающие главное и вспомогательное движения, находятся на каком-то расстоянии от электродвигателя. Поэтому в конструкцию этих станков входит ряд механизмов, передающих вращательное движение и преобразующих его в поступательное.

Особенно широко применяют зубчатые и винтовые передачи, при помощи которых осуществляется связь между кинематическими парами, изменяются по величине и направлению их скорости, передаются от одного вала к другому крутящие моменты. В зависимости от назначения и условий работы зубчатые колеса могут быть цилиндрическими или коническими.

Цилиндрические зубчатые колеса бывают прямозубые, косозубые, с шевронными и винтовыми зубьями (рис. 57).

а — прямозубое, б — косозубые, в — шевронное, г — винтовые, д — прямозубое с рейкой, е — конические

Зубчатое колесо, передающее вращение от ведущего вала, называется ведущим, а второе — ведомым.

Рис. 58. Элементы зубчатого колеса

Различают следующие элементы зубчатого колеса (рис. 58):

• диаметр выступов зубчатого колеса D_e;
• диаметр делительной (начальной) окружности зубчатого колеса d,
• диаметр основной окружности зубчатого колеса d₀,
• диаметр впадин зубчатого колеса D_i,
• высота головки зуба зубчатого колеса h',
• высота ножки зуба зубчатого колеса h",
• высота зуба зубчатого колеса h = h' + h",
• шаг зацепления зубчатого колеса t,
• толщина зуба зубчатого колеса S,
• ширина впадины зубчатого колеса S₁,
• межцентровое расстояние, длина зуба, модуль m и число зубьев z зубчатого колеса.

Прямозубые, косозубые и шевронные (рис. 57, а, б, в, д) применяют для передач между параллельными валами, с которыми зубчатые колеса связываются шпоночными соединениями. Колеса с винтовыми зубьями применяют для передач со скрещивающимися валами (рис. 57,г).

Конические зубчатые колеса (рис. 57, е) применяют для передач с пересекающимися осями.

Передача движения зубчатыми колесами производится зубьями двух сопряженных, т. е. сцепляющихся между собой и взаимодействующих, зубчатых колес. Зубья одного колеса входят во впадины другого и при вращении одного колеса вращается другое.

Исходными данным, характеризующими зубчатое колесо, являются модуль и число зубьев, остальные величины определяются от исходных.

Модуль зубчатого колеса m (измеряется в мм) представляет собой длину, приходящуюся по диаметру делительной окружности на один зуб колеса. Численно модуль равен m = d/z = t/π мм. (28)

Произведение модуля m на π дает величину t — расстояние между двумя одноименными точками смежных зубьев по делительной окружности.

Остальные элементы зубчатого колеса определяются по формулам (размеры в мм):

диаметр делительной окружности зубчатого колеса d = mz; (29)

диаметр окружности выступов зубчатого колеса D_e = m(z + 2);(30)

диаметр окружности впадин зубчатого колеса D_i = m(z -2,25) (31)

толщина зуба зубчатого колеса S = (9/20) • t;(32)

ширина впадины зубчатого колеса S₁= (11/20) * t; (33)

высота зуба зубчатого колеса h = h' + h" = 2,25*m; (34)

высота головки зуба зубчатого колеса h' = m; (35)

высота ножки зуба зубчатого колеса h"= 1,25m; (36)

длина зуба зубчатого колеса b = 10m; (37)

расстояние между центрами двух зубчатых колес, находящихся в зацеплении, L= m*((z₁+z₂)/2). (38)

Зубчатая передача имеет постоянное передаточное отношение, позволяющее определить по известным величинам числа оборотов ведущего, а также ведомого колеса.

Передаточным отношением называется отношение числа зубьев ведущего колеса к числу зубьев ведомого, обозначается оно буквой i в отличие от передаточного числа, обозначаемого 1/i. Передаточное отношение и передаточное число находятся соответственно из уравнений:

i= z₁/z₂ = n₂/n₁; (39)

1/i = n₁/n₂ = z₂/z₁.(40)

Рис. 59. Кинематические цепи, состоящие: а — из пары зубчатых колес, б — из цилиндрических, конической и червячной пар

Если взять число оборотов в минуту n ведущего вала и умножить на передаточное отношение одной пары зубчатых колес i = z₁ / z₂ (рис. 59, а), то из уравнения n₂= n₁ * (z₁/z₂) можно найти число оборотов в минуту n₂ведомого вала. При расчете числа оборотов конечного звена кинематической цепи (рис. 59,б.) находить передаточное отношение каждой пары нет смысла, можно взять сразу передаточное отношение всей цепи и умножить его на число оборотов в минуту n₁ ведущего вала.

Таким образом, число оборотов конечного звена n₅ = n₁ *(z₁z₃kz₆ / z₂z₄z₅z₇), (41)

где k — число заходов червяка.

Литература:

1. http://www.promprivod.ru. статья 26.08.2010 Цилиндрические редукторы.

2. Фролов К. В., Попов С. А., Мусатов А. К., Тимофеев Г. А., Никоноров В. А. Теория механизмов и механика машин / Колесников К. С. — Издание четвёртое, исправленное и дополненное. — М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. — Т. 5. — С. 452-453, 456-459, 463-466, 497-498. — 664 с. — (Механика в техническом университете). — 3000 экз.

Дата добавления: 2015-07-13