каф_РК-3_-_Метод_указ_к_лаб_раб(2014)

Рис.26

Во время работы редуктор нагревается, при этом возможно повышение давления воздуха внутри корпуса, что может привести к просачиванию масла через уплотнения и стыки. Чтобы не происходило выброса масла, внутреннюю полость редуктора делают сообщающейся с внешней средой с помощью отдушин (рис. 25, 26).

Определение основных параметров зубчатых передач редуктора

По указанию преподавателя студенты самостоятельно производят необходимые измерения и рассчитывают основные параметры редуктора.

Зубчатая передача характеризуется следующими основными параметрами:

αW - межосевое расстояние, мм; b1 - ширина шестерни, мм;

b2 - ширина колеса, мм; Z1 - число зубьев шестерни; Z2 - число зубьев колеса;

mn - модуль нормальный, мм;

β- угол наклона зубьев косозубой передачи, град.

Используя основные параметры, получают передаточное чис-

ло: ступени

u = z2 / z1 ;

редуктора

,

где uТ и uБ - передаточные числа тихоходной и быстроходной ступеней;

81

коэффициент относительной ширины колес ψα=b2/αw модуль торцовый mt =2 αw / (Z1+Z2)

модуль нормальный mn = mt cos

Обычно в косозубых передачах угол наклона зубьев β = 8..,15°,

cos β 0,99...О,97. За нормальный модуль в рассматриваемом зацеплении можно принимать модуль торцовый, округленный в меньшую сторону до ближайшего стандартного значения.

Нормальные модули зубчатых колес mn (мм) по ГОСТ 9563-

80*:

Угол наклона зубьев β = arccos (mn / mt ).

Порядок выполнения работы

1.По методическим указаниям и плакатам изучить кинематические схемы зубчатых редукторов.

2.Выполнить пп. 1. 2, 3 протокола лабораторного журнала. Изобразить кинематическую схему редуктора, указанного преподавателем. На схеме обозначить частоты вращения валов, числа зубьев колес, вращающие моменты, межосевые расстояния.

3.Разобрать редуктор, изучить конструкцию и систему смазывания. Выполнить эскизы основных узлов и деталей по пп. 4, 5, 6, 7, 8, 9 протокола.

4.Провести необходимые измерения и выполнить расчеты по п. 10 протокола.

5.Собрать редуктор.

6.Ответить на контрольные вопросы в бланке протокола.

82

Контрольные вопросы

1.Что называют зубчатым редуктором?

2.Почему для зубчатой передачи рекомендуют применять жесткие валы?

3.Какие требования предъявляют к конструкции корпуса редуктора?

4.Каково назначение смазочного материала в редукторе?

5.Почему разъем редуктора не уплотняют упругими прокладками?

6.С какой целью шестерню делают шире колеса?

№8. Исследование конструкций волновых, планетарных редукторов и вариаторов

83

Цель работы – знакомство с конструкциями волновых и планетарных передач, сравнительная оценка их нагрузочной способности; экспериментальное определение диапазона регулирования цепного, торового и многодискового вариаторов.

1. Принцип работы и кинематика передачи волновой зубчатой передачи (ВЗП)

Передача (рис. 1) состоит из генератора волн 1, гибкого колеса 2 с внешними зубьями z1 и жесткого колеса 3 c внутренними зубьями z2 . Конструктивное исполнение гибких колес и генератора волн может быть различным [1]

Рис.1

Круглое гибкое колесо надевают на генератор волн, придающий ему овальную форму, и вводят в зацепление с жестким зубчатым

84

колесом. На рис. 2 показаны делительные окружности гибкого, колеса d1 (до деформации) и жесткого колеса d2 и упругая линия гибкого колеса W(ϕ) после деформации. По большой оси овала АВ (деформация Wmax) зубья гибкого колеса полностью погружаются во впадины жесткого, по малой (деформация Wmin) вершины зубьев колес стоят один против другого, не зацепляясь. Общее число контактирующих пар зубьев доходит до 40% от числа зубьев гибкого колеса

(рис. 1).

При вращении генератора по гибкому колесу бежит волна деформации с частотой вращения генератора (рис. 2). За четверть оборота генератора для двухволновой передачи зуб гибкого колеса, находившийся в вершине волны и полностью погруженный во впадину жесткого колеса (рис. 1, положение 6), окажется в минимуме волны деформация и выйдет из зацепления с жестким колесом, заняв положение 0 - "зуб против зуба".

За четверть оборота генератора гибкое колесо повернулось относительно жесткого только на половину окружного делительного шага Р/2. При полном обороте генератора этот поворот будет равен 2Р, что соответствует разности чисел зубьев жесткого и гибкого колес (Z2-Z1).P. Полный оборот гибкого колеса произойдет через Z1/(Z2-Z1) оборотов генератора волн; направления вращения гибкого колеса и генератора противоположны.

Следовательно, передаточное отношение одноступенчатого волнового зубчатого редуктора при остановленном неподвижном же-

____________________________________________________________

_

*) Двухволновой называется передача, у которой гибкое колесо деформировано овальным генератором волн так, что за один оборот генератора в гибком колесе дважды возникает деформация.

85

Рис.2

Умножим числитель и знаменатель правой части предыдущего выражения на модуль m. Тогда

Таким образом, передаточное отношение волновой зубчатой передачи определяется отношением делительного диаметра гибкого колеса к его удвоенной радиальной деформации. Знак "минус" показывает, что вращение ведущего и ведомого элементов происходит в разные стороны.

С увеличением радиальной деформации при одном и том же диаметре гибкого колеса d1 - растут напряжения изгиба в колесе, и понижается его усталостная прочность. Поэтому нижний предел передаточных отношений ВЗП составляет 60….80, что соответствует Wmax=1/100d1. Верхний предел передаточных отношений при заданном диаметре гибкого колеса ограничен

86

возможностью нарезания зубьев мелкого модуля m≥0,15 мм и обычно составляет не более 300 в одной ступени (паре зубчатых колес).

Основные достоинства ВЗП - высокая нагрузочная способность и кинематическая точность за счет большого числа пар зубьев в одновременном зацеплении и большое передаточное отношение в одной ступени.

Допускаемый вращающий момент ВЗП зависит от передаточного отношения:

при U<100 - он лимитирован усталостной прочностью гибкого колеса, при U≥100 - долговечностью подшипников генератора волн. Расчет ВЗП можно найти в [2] .

Многопарность зацепления определяет высокую перегрузочную способность ВЗП. Кратковременно можно допускать трех-, пятикратные перегрузки. При увеличении вращающего момента сверх номинального происходит искажение формы гибкого колеса и падение КПД передачи, так как растут потери в генераторе волн. Искажение формы гибкого колеса тем меньше, чем больше площадь его опирания на генератор волн

Конструкция гибких колес и генераторов волн

Основные типы и соотношения размеров гибких колес и генераторов волн даны в атласе [1].

Для передач, в которых люфт не допустим, применяют гибкие колеса с дном или фланцем. Чтобы уменьшить напряжения в гибком колесе при деформации, толщину диафрагмы, соединяющей оболочку с жестким дном или фланцем, берут такой же, как толщина гладкой части оболочки; длина оболочки в этом случае L = (0,5... ...0,8)d1. При необходимости сокращения осевых габаритов применяют шлицевое соединение гибкого колеса с тихоходным валом. В этом случае L = (0,3...0,8) d1. Шлицы, как правило, выполняют тем же инструментом, что и основной зубчатый венец - это упрощает технологию изготовления. В предельном случае гибкое колесо может быть выполнено в виде кольца с шириной, равной ширине зубчатого венца, и торцевыми шлицами.

Гибкие колеса изготавливают из холоднотянутых труб или поковок. После термообработки заготовки (улучшение, твердость

32...35

87

HRC) растачивают внутренний диаметр под генератор волн. По этому диаметру заготовку гибкого колеса надевают на массивную оправку, обеспечивающую жесткость тонкостенной конструкции при обработке наружной поверхности и нарезании зубьев.

Кулачковый генератор волн. Состоит из овального кулачка, выполненного по рассчитанной форме деформации гибкого колеса W(ϕ) и специального гибкого подшипника [2] с тонкими кольцами, чтобы обеспечить возможность его деформирования.

Наружное кольцо подшипника деформируется периодически и работает на знакопеременный изгиб; внутреннее - деформируется однократно при запрессовке подшипника на кулачок.

ВЗП с таким генератором имеет наименьшее число деталей, обладает наибольшей нагрузочной способностью, так как размеры подшипника максимально возможные и гибкое колесо оперто на генератор по всему периметру.

Дисковый генератор волн. Состоит из эксцентрикового вала и двух дисков. Каждый диск расположен на двух подшипниках. Размеры дисков и эксцентриситета е обеспечивают расчетную форму деформации гибкого колеса W(ϕ), опирающегося на генератор по дуге в 60…800 в каждой волне деформации. В силовых передачах между гибким колесом и роликами ставят твердое (HRC>40) подкладное кольцо, чтобы избежать «раскатки».

Дисковый генератор содержит много деталей, но их можно изготовить на токарном станке. Он малоинерционен, так как диски вращаются с малой частотой. Обладает сравнительно высокой нагрузочной способностью.

Четырехроликовый генератор волн. Состоит из водила и за-

крепленных в нем на осях четырех роликов. Каждый ролик сидит на двух подшипниках.

Установка пары роликов под углом 2β=60° обеспечивает расчетную двухволновую форму деформации гибкого колеса W(ϕ). Четырехроликовый генератор наиболее прост в изготовлении, но передача с таким генератором обладает малой нагрузочной способностью, так как гибкое колесо опирается на генератор только в четырех точках.

88

Размеры подшипников в роликах ограничены, а частота вращения выше частоты вращения быстроходного вала.

2. Планетарные передачи

Планетарным называется механизм, состоящий из зубчатых колес, в котором геометрическая ось хотя бы одного из колес подвижна.

Планетарные передачи по сравнению с обычными имеют преимущества: меньшие габариты и массу, так как вращающий момент передается по нескольким потокам (сателлитам). В некоторых

ной точности изготовления, большое количество подшипников качения, необходим долбяк для нарезания колес с внутренними зубьями (долбяк меняет параметры при переточках).

Простая планетарная передача (рис.3) включает: ″a ″ (zа), ″b″ (zb) - центральные колеса с внешними и внутренними зубьями, ″g″ (zg) - сателлиты с внешними зубьями, которые зацепляются одновременно с ″a″ и ″b″ (z -числа зубьев колес, nw-число сателлитов, здесь nw = 3), ″h″- водило, на котором расположены оси сателлитов (здесь водило соединено с тихоходным валом).

Принцип работы: при закрепленном колесе ″b″ (ωb = 0) вращение колеса ″a″ (ωа) вызывает вращение сателлита ″g″ относительно собственной оси со скоростью ωg. Качение сателлита по ″b″ перемещает его ось и вращает водило со скоростью ωh.

Сателлит совершает вращение относительно водила со скоростью ωhg = ωg - ωh и вместе с водилом (переносное движение). Его движения напоминают движения планет, поэтому передача называется планетарной.

89

Рис. 3

Основными звеньями планетарной передачи называют такие, которые воспринимают внешние моменты. На рис. 3 основные звенья

– ″a″, ″b″, ″h″, т.е. два центральных колеса (2К) и водило (h). Сокращенно обозначают 2К-h. Внешние моменты Tа - на ведущем вале, Th -

звеньев на одном или раскладывать движение одного звена на 2 остальных.

Наиболее распространенные схемы передач.

Наиболее распространенные схемы приведены ниже. Они обладают или высоким КПД или большими переда точными отношениями в одной передаче.

Схема 1 (рис. 3) - одноступенчатая передача (2К-h - два цен-

90