Размещено на http://www.allbest.ru/

Конструкция зубчатых передач

1. Конструкция цилиндрических зубчатых колес и цилиндрических редукторов

Среди конструкций цилиндрических зубчатых колес различают цельные, сварные и сборные.

Если диаметральные размеры зубчатого колеса мало отличаются от диаметра вала, то его выполняют заодно с валом - получается, так называемая, вал-шестерня. На рис. 20.1а показана вал-шестерня планетарного редуктора самолета. При бьльших диаметрах зубчатые колеса - это отдельные детали или узлы, фиксируемые на валах при помощи шлицев (рис. 20.1б и 20.1в), шпонок (рис. 20.1г и рис. 20.1д) или другими способами.

Рис.1

Если диаметральные размеры зубчатого колеса невелики, то есть, отличаются от диаметра вала не более чем в два раза, то его выполняют в виде простого цилиндра (рис. 22.1б). При больших диаметрах конструкция зубчатого колеса включает зубчатый венец, диск (часто - с отверстиями) и ступицу (рис. 22в). Длина ступицы может быть равна или быть больше ширины зубчатого венца, но обязательно должна быть больше диаметра вала (в полтора - два раза) для уменьшения возможности перекосов при монтаже и работе. Толщина диска обычно составляет (20 30) % от ширины зубчатого венца. Толщина обода и ступицы зависит от способа производства заготовки зубчатого колеса (литье, штамповка, ковка, точение) и рассчитывается по специальным эмпирическим формулам [17].

Сварное зубчатое колесо показано на рис. 20.1г. Для большей жесткости конструкции оно выполнено с двумя дисками. В крупногабаритных конструкциях для уменьшения массы и из технологических соображений зубчатый венец связывают со ступицей при помощи спиц.

На рис. 20.1д показано сборное зубчатое колесо - зубчатый венец посажен на диск со ступицей и закреплен болтовым соединением. Это делается, по крайней мере, по двум соображениям. Во-первых, для большей ремонтопригодности - если зубья выйдут из строя, то надо будет менять не все зубчатое колесо, а только его зубчатый венец. Во-вторых - для экономии конструкционной стали, так как диск со ступицей может быть выполнен чугунным.

Редукторы бывают выполнены как отдельные сборочные единицы или встроены в конструкцию привода машины. В виде отдельных сборочных единиц редукторы используются в приводах таких машин, как подъемные краны, транспортеры, сельхозмашины и пр. Существуют стандартные конструкции редукторов различных типоразмеров. Редукторы, встроенные в конструкцию привода машин имеют обычно устройства для изменения передаточных отношений и называются коробками скоростей или передач, например, коробка скоростей токарного станка, коробка передач автомобиля.

Различают редукторы с неподвижными осями колес и планетарные редукторы. В зависимости от величины передаточного отношения редукторы с неподвижными осями колес выполняются одноступенчатыми, двухступенчатыми и трехступенчатыми. Разбивка общего передаточного отношения между ступенями производится из соображений минимальных габаритов конструкции.

На рис. 20.2 показана одна из возможных конструкций двухступенчатого редуктора. Для простоты сборки и обслуживания редуктора его корпус выполнен разъемным, то есть, состоит из двух частей - нижней 1 и верхней 2. Обычно они выполняются литыми - чугунными или алюминиевыми. Разъем проходит по осевой плоскости валов. Опорами валов служат шариковые и роликовые подшипники качения, способные воспринимать не только радиальные, но и осевые нагрузки, возникающие в косозубых передачах редуктора. Входной вал 3 выполнен заодно с шестерней. Промежуточный вал 4 тоже является вал-шестерней. На этом валу при помощи шпонки установлено ведомое зубчатое колесо 5 быстроходной ступени. На выходном валу 6 зафиксировано ведомое зубчатое колесо 7 тихоходной ступени.

Рис.2

Смазка передач и подшипников происходит при помощи масляной ванны 8. Ведомое колесо тихоходной ступени погружено в масло, оно разбрызгивается и внутри корпуса образуется масляный туман. Масло заливается в редуктор через отверстие в верхней части корпуса, закрытое пробкой 9. По мере эксплуатации редуктора масло загрязняется продуктами износа зубчатых колес и подшипников и его необходимо менять. Слив масла производится через отверстие в нижней части корпуса, закрытое пробкой 10.

Для предупреждения попадания грязи внутрь корпуса и вытекания масла из него в сквозных крышках подшипников установлены уплотнения 11 и 12 в виде войлочных колец. В глухих крышках предусмотрены устройства для регулировки подшипников качения при помощи нажимных винтов. Для облегчения сборки и разборки редуктора в верхней части корпуса предусмотрены отверстия 13.

На рис. 20.3 показана конструкция планетарного цилиндрического редуктора самолета, предназначенного для уменьшения частоты вращения вала поршневого двигателя. Редуктор смонтирован в литом алюминиевом корпусе 1 с крышкой 2. Входной вал 3, соединяемый с валом двигателя, выполнен заодно с солнечной шестерней. Сателлиты 4 вращаются на осях 5, неподвижно установленных в сателлитодержателе (водиле), состоящем из двух, жестко связанных частей - правой 6 и левой, выполненной заодно с выходным валом 7, на который устанавливается винт самолета. Коронное колесо 8 закреплено в корпусе.

Концентрическая соосная конструкция редуктора приводит к особому расположению опор вращения его элементов: входной вал (вал-шестерня) вращается в подшипниках, установленных не в корпусе, а в сателлитодержателе; опоры сателлитодержателя расположены в корпусе.

Смазка редуктора осуществляется разбрызгиванием масла через форсунку 9 и созданием масляного тумана. Излишки масла сливаются через трубопровод 10. Уплотнение вращающихся валов производится манжетами 11 и 12, изготовленными из армированной резины и установленными с обеих сторон редуктора.

Редукторы турбовинтовых самолетов и вертолетов имеют более сложную конструкцию на основе замкнутых планетарных механизмов. В большинстве конструкций предусмотрена смазка под давлением через специальные каналы в валах и зубчатых колесах.

2. Конструкция конических зубчатых колес и конических редукторов

Подобно цилиндрическим колесам конические зубчатые колеса могут быть цельными, выполняться заодно с валом, иметь сварную или сборную конструкции.

Рис.3

На рис. 3 показана коническая шестерня небольших размеров, имеющая в отверстии для посадки на вал шпоночный паз. Длина ступицы обычно больше ширины шестерни.

Рис. 4

Конструкция конического зубчатого колеса, выполненного заодно с валом (вал-шестерня) показана на рис 20.4б. Это колесо промежуточного конического редуктора вертолета. Несмотря на то, что это колесо имеет диаметральные размеры значительно большие диаметра вала, оно выполнено заодно с валом, имеющим пустотелую, трубчатую конструкцию. Это сделано из соображений надежности и облегчения конструкции.

На рис. 20.4б показано коническое зубчатое колесо больших габаритов, конструкция которого включает зубчатый венец, диск с отверстиями для облегчения и ступицу с отверстием и шпоночным пазом для посадки на вал. Соотношения размеров примерно те же, что и в аналогичных цилиндрических колесах.

Конические редукторы служат для передачи вращения под углом и выполняются только одноступенчатыми. Иногда конический редуктор совмещается с цилиндрическим в одном корпусе и получается коническо-цилиндрический редуктор. Корпуса имеют разъемную и неразъемную конструкции.

На рис. 5 показана конструкция неразъемного конического редуктора для передачи вращения под углом 90є.

Рис.5

Ведущая шестерня 1 зафиксирована на входном валу, подшипники которого установлены в стакане 2. Осевое положение этого стакана может изменяться при помощи прокладок 3, что необходимо для регулировки зазора в зацеплении. Ведомое зубчатое колесо 4 сначала собирается вместе с выходным валом, подшипниками и крышкой 5, а затем устанавливается через отверстие в корпусе редуктора.

Промежуточный редуктор вертолета, изображенный на рис. 20.6, фактически не является редуктором, так как не изменяет скорость вращения входного вала, а только передает движение под углом.

Рис.6

Этот редуктор передает движение от главного редуктора к хвостовому редуктору вертолета. Угол пересечения валов редуктора колеблется от 130 до 150 градусов в зависимости от типа вертолета. В неразъемном алюминиевом корпусе редуктора 1 смонтированы ведущее 2 и ведомое 3 конические зубчатые колеса установлены между опорами и выполненные заодно с входным и выходным валами. Подшипники валов установлены в стальных стаканах 4, 5, 6 и 7. Стаканы 6 и 7 запрессованы в расточки корпуса, а стаканы 4 и 5 - в крышки 8 и 9, которые устанавливаются в отверстиях корпуса, служащих для монтажа зубчатых колес. Зубчатые колеса авиационных редукторов не устанавливают консольно для уменьшения деформации валов под нагрузкой.

3. Конструкция червяков, червячных колес и редукторов

редуктор колесо зубчатый

Будем рассматривать наиболее распространенные архимедовы червяки и сопряженные с ним червячные колеса. Архимедов червяк - это винт с трапецеидальным профилем (рис. 20.7а). Обычно он выполняется заодно с валом, поэтому при проектировании следует обращать внимание на то, чтобы внутренний диаметр червяка был больше диаметра прилегающего участка вала. Это необходимо из технологических соображений - для выхода резца при нарезании червяка. Так как червячные редукторы не делаются разъемными по плоскости, проходящей по оси червяка, то для возможности установки червяка вместе с подшипниками в корпус редуктора наружный диаметр червяка должен быть меньше диаметра внешнего кольца одного из подшипников.

Червячные колеса бывают цельными, бандажированными и сборными. Если диаметральные размеры червячного колеса невелики по сравнению с диаметром вала, оно выполняется цельным, как это показано на рис. 20.7б. При бьльших диаметральных размерах надо экономить дорогой цветной металл, идущий на изготовление червячных колес. Зубчатый венец в виде обода запрессовывается на центральную часть колеса (диск со ступицей) из чугуна и фиксируется специальными винтами-гужонами (рис. 20.7в). С той же целью изготавливают и сборные червячные колеса (рис. 20.7г). Толщина обода обычно в два раза больше модуля зубьев.

Рис.7

Червячные редукторы выполняются, как правило, одноступенчатыми и бывают в основном двух типов в зависимости от располо жения червяка и червячного колеса: а) червяк над колесом и б) червяк под колесом. При малых окружных скоростях червяка (< 4 5 м/c) обычно применяется конструкция передачи с червяком под колесом. При бульших окружных скоростях используются передачи с червяком, расположенным над колесом. Это связано с условиями разбрызгивания масла в масляной ванне редуктора.

Рис.8

На рис.8 показана одна из конструкций червячного редуктора с нижним расположением червяка. Неразъемный корпус 1 редуктора выполнен с оребрением для лучшего охлаждения.

Червяк 2 вращается в двух подшипниках, причем для возможности сборки-разборки диаметр наружного кольца подшипника со стороны монтажа (слева по рис. 20.8) выполнен большим, чем диаметр вершин червяка. Червячное колесо 3 закреплено на выходном валу, который вращается в подшипниках, установленных в крышках 4 и 5, закрывающих отверстия в корпусе, через которые происходит монтаж червячного колеса. Регулировка положения червячного колеса относительно червяка (регулировка зацепления) производится прокладками 6 и 7.

Рекомендуемая литература

1. Авиационные зубчатые передачи и редукторы. Справочник. Под редакцией Булгакова Э.Б. Москва, «Машиностроение», 1981.

2. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В трех томах. Москва, «Машиностроение», 1982.

3. Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Том III. Зубчатые механизмы. М., Наука, 1973.

4. Артоболевский И.И.Теория механизмов и машин. М., Наука, 1975.

5. Бернштейн С.А. Сопротивление материалов. М., «Высшая школа», 1961.

6. Гавриленко Б.А. и др. Гидравлический привод. М., Машиностроение, 1968.

7. Детали машин. Атлас конструкций. Под ред. Решетова Д.Н. Москва, «Машиностроение», 1989.

8. Иванов М.Н. Детали машин. Москва, «Высшая школа», 1991.

9. Коловский М.З. Динамика машин. Л., Ленинградский политехнический институт, 1980.

10. Основы расчета и конструирования деталей летательных аппаратов. Под ред. Кестельмана В.Н. Москва, 1989.

11. Пневмопривод систем управления летательных аппаратов. Под ред. Чашина В.А. М., Машиностроение, 1987.

12. Прикладная механика. Под ред. Осецкого В.М. М., «Машиностроение», 1977.

13. Пятаев А.В. Теория механизмов и машин. Учебное пособие. Ташкент, Ташкентский государственный авиационный институт, 2001.

14. Пятаев А.В. Динамика машин. Ташкентский политехнический институт. Ташкент, 1990.

15. Пятаев А.В. Детали машин. Учебное пособие. Ташкент, Ташкентский государственный авиационный институт, 2004.

16. Справочник машиностроителя, том 3. Под редакцией Ачеркана Н.С. Москва, Машгиз, 1963.

17. Справочник машиностроителя, том 4, книги I и II. Под редакцией Ачеркана Н.С. Москва, Машгиз, 1963.

18. Теория механизмов и машин. Под ред. Фролова К.В. М., Высшая школа, 1987.

19. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М., Физматгиз, 1959.

20. Трение, изнашивание и смазка. Справочник. Под редакцией Крагельского И.В. и Алисина В.В. Москва, «Машиностроение», 1978.

Размещено на Allbest.ru