1. Литературный обзор

В современном машиностроении все большее значение приобретают приводы – устройства, приводящие в движение машину или механизм. В приводах современных механических систем широко применяются редукторы. Редуктор – механическая передача, выполненная в виде самостоятельного агрегата и служащая для понижения угловой скорости и соответствующего повышения величины вращающего момента от двигателя к рабочей машине [1].

1.1 Комбинированные редукторы

В промышленности широкое применение получили комбинированные редукторы, которые сочетают в себе различные виды механических передач.

Существуют следующие типы комбинированных редукторов:

1) коническо-цилиндрические (одна коническая и одна или несколько цилиндрических передач);

2) червячно-цилиндрические (одна червячная и одна или несколько цилиндрических передач);

3) цилиндрическо-планетарные (одна или несколько цилиндрических и планетарных передач);

4) коническо-планетарные (одна коническая и одна или несколько планетарных передач);

5) червячно-планетарные (одна червячная и одна или несколько планетарных передач) [2].

Комбинированные редукторы сочетают в себе достоинства и недостатки механических передач, которыми они образованы.

Коническая передача обладает следующим рядом достоинств: высокий КПД, возможность передачи движения между звеньями с пересекающимися осями вращения и между звеньями с переменным межосевым углом при широком диапазоне его изменения. К недостаткам можно отнести малое передаточное отношение на одной ступени, сложная технология изготовления и сборки конических зубчатых колес, большие осевые и изгибные нагрузки на валы, большая материалоемкость.

Цилиндрическая передача имеет следующие преимущества: высокий КПД, большая нагрузочная способность, уверенная работа при неравномерных нагрузках, высокая надёжность. Недостатками же являются малое передаточное отношение на одной ступени, высокий уровень шума.

Червячная передача получила широкое распространение благодаря целому ряду достоинств: большое передаточное отношение на одной ступени, малые габариты, низкий уровень шума и плавность работы. К недостаткам можно отнести сравнительно низкий КПД, повышенный износ, большое тепловыделение вследствие сил трения.

Использование планетарных передач обусловлено следующими их преимуществами: большое передаточное отношение на одной ступени, малые габариты и масса, большая нагрузочная способность, малая нагрузка на опоры, низкий уровень шума, малая материалоемкость. Планетарная передача имеет и свои недостатки: повышенные требования к точности изготовления и монтажа, резкое снижение КПД передачи с увеличением передаточного отношения.

При выборе того или иного типа редуктора необходимо, прежде всего, опираться на данные нагрузки - сила, масса, момент инерции, время работы, количество включений в час [3].

Комбинированные редукторы успешно используются в подъемно-транспортных, лесозаготовительных машинах, металлургическом и угледобывающем оборудовании, энергомашиностроении, строительной индустрии, нефтяной и газодобывающей промышленности, сельскохозяйственном и перерабатывающем машиностроении [4].

1.2 Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор с соосными цилиндрическими ступенями

На рисунке 1 представлен трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор.

Рисунок 1 – Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор типа

КЦ2

Основное назначение таких редукторов заключается в преобразовании или изменении скорости вращения валов. Коническая форма рабочих частей позволяет также эффективно передавать вращающий момент от одного вала к другому независимо от угла подведения.

На рисунке 2 представлена кинематическая схема трехступенчатого коническо-цилиндрического редуктора с соосными цилиндрическими ступенями.

Такой редуктор содержит в себе одну коническую (рисунок 3,а) и две цилиндрические (рисунок 3,б) передачи. В трехступенчатых коническо-цилиндрических редукторах большой мощности коническую передачу рекомендуется использовать на первой ступени, так как большие конические колеса с высокой точностью нарезать затруднительно. Конические колеса выполняются преимущественно с криволинейным профилем зуба, так как первая ступень испытывает наибольшие угловые и линейные скорости [3].

Б – быстроходная ступень, Т – тихоходная ступень

Рисунок 2 – Кинематическая схема трехступенчатого коническо-

цилиндрического редуктора с соосными цилиндрическими ступенями

Преимуществом соосной системы редукторов можно назвать недогруженность быстроходного вала, что естественным образом увеличивает его мощность, а значит и коэффициент полезного действия, который для трехступенчатого коническо-цилиндрического редуктора равен 0,94. Такая система применяется также для уменьшения длины редуктора. Среди недостатков можно отметить некоторую усложненность конструкции редуктора, особенно его быстроходного вала [5].

К основным достоинствам трехступенчатых коническо-цилиндрических редукторов, помимо достаточно высокого КПД, можно отнести постоянство передаточного отношения, большую нагрузочную способность, долговечность, надежность и простоту в эксплуатации. Такие редукторы могут применяться при общих передаточных числах до 180. Недостатками же являются шум при высоких скоростях, большие осевые и изгибные нагрузки на валы.

а

б

а –коническая передача; б – цилиндрическая передача

Рисунок 3 – Передачи, входящие к конструкцию трехступенчатого

коническо-цилиндрического редуктора

Основные технические характеристики трехступенчатых коническо-цилиндрических редукторов: номинальное передаточное число u; номинальная частота вращения быстроходного вала в об/мин; допускаемая радиальная консольная нагрузка на тихоходном валу в Н; номинальный вращающий момент на выходном валу в ; КПД в % и удельная масса в [5].

Весьма важными частями редуктора являются корпус (картер) и крышка. Эти детали служат не только для создания герметичности, но и для восприятия усилий, действующих в зацеплении колес, то есть выполняют функции силовой конструкции. Поэтому они должны быть прочными и жесткими. Для удобства сборки корпуса выполняют разъемными по плоскости расположения валов. Корпуса изготовляют литьем из чугуна или алюминиевых сплавов, в мелкосерийном производстве используют сварные корпуса [1].

В качестве опор валов коническо-цилиндрических редукторов используют подшипники качения. Валы редукторов устанавливают на шариковых и конических подшипниках.

Большое значение имеет смазывание передач в редукторе. Назначение смазывания заключается не только в уменьшении сил трения и снижении скорости изнашивания, но и отводе тепла от места контакта, то есть охлаждении. В большинстве случаев смазывание зацеплений осуществляется погружением в масляную ванну, а подшипников – масляным разбрызгиванием [6].

Трехступенчатые коническо-цилиндрические редукторы предназначены для эксплуатации в следующих условиях: нагрузка постоянная или переменная, одного направления или реверсивная; работа постоянная с периодическими остановками; вращение валов в любую сторону [2].

Трехступенчатые коническо-цилиндрические редукторы нашли широкое применение в конвейерах (ленточные, цепные, роликовые), подъемных устройствах, экструдерах, приводах транспортирующих тележек и приводах поворотных механизмов.

Лист

Изм.

Лист

№ документа

Подпись

Дата