Основные сведения о редукторах исполнительных механизмов технологических и транспортных машин

В большинстве технологических и транспортных машин существует необходимость передачи определенного усилия исполнительному механизму с определенной скоростью. Чаще всего возникает потребность понижения скорости движения привода с одновременным увеличением усилия: суппорта металлорежущих станков, привода кривошипных прессов, механизмы позиционирования промышленных манипуляторов и электрофизического оборудования, коробки скоростей автотранспорта, подъемники и домкраты, лебедки, конвейеры, прокатные станы и т.п. Как правило, требуемые усилия и скорости недостижимы при непосредственном присоединении исполнительного органа к двигателю, это снижает его эффективность, увеличивает энергопотребление и габариты. Поэтому для решения данной задачи между двигателем и исполнительным органом машины устанавливают специальные механизмы – редукторы. Тенденцией развития современной техники является применение высокооборотных и маломоментных двигателей и приводов с повышенной редукцией, что обеспечивает удобство управления и снижение энергопотребления. Кинематическая схема привода может включать, помимо редуктора, открытые зубчатые передачи, винтовую, цепную или ременную передачу.

Редуктором называют механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи мощности от двигателя к рабочей машине. Назначение редуктора — понижение угловой скорости и повышение вращающего момента ведомого вала по сравнению с валом ведущим.

Редуктор состоит из корпуса (литого чугунного или сварного стального), в котором помещают элементы передачи — зубчатые колеса, валы, подшипники и т. д. В отдельных случаях в корпусе редуктора размещают также устройства для смазки зацеплений и подшипников (например, снаружи корпуса редуктора может быть помещен шестеренчатый масляный насос с приводом от быстроходного вала) или устройства для охлаждения (например, змеевик с охлаждающей водой в масляной ванне корпуса червячного редуктора).

Редуктор проектируют либо для привода определенной машины, либо по заданной нагрузке (моменту на выходном валу) и передаточному числу без указания конкретного назначения. Второй случай характерен для специализированных заводов, на которых организовано серийное производство редукторов.

Редукторы классифицируют по следующим основным признакам: "тип передачи (зубчатые, червячные или зубчато-червячные); число ступеней (одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.); тип зубчатых колес (цилиндрические, конические, коническо-цилиндрические и т. д.); относительное расположение валов редуктора в пространстве (горизонтальные, вертикальные); особенности кинематической схемы (развернутая, соосная и т. д.).

Возможности получения больших передаточных чисел при малых габаритах передачи обеспечивают червячные, планетарные и волновые редукторы.

В данном курсовом проекте необходимо произвести расчеты одноступенчатого редуктора и выполнить его конструирование.

Из редукторов данного типа наиболее распространены горизонтальные (рис. 2.1 а). Как горизонтальные, так и вертикальные (рис. 2.1 б) редукторы могут иметь колеса с прямыми, наклонными или шевронными зубьями. Выбор горизонтальной или вертикальной схемы для всех типов редукторов обусловлен удобством общей компоновки привода (относительным расположением двигателя и рабочего вала приводимой в движение машины и т. д.).

а б

Рис. 2.1 Схема одноступенчатого цилиндрического редуктора

а – горизонтальный, б - вертикальный

Корпуса чаще выполняют литыми чугунными, реже — сварными стальными. При серийном производстве целесообразнее применять литые корпуса. Валы монтируют как правило на подшипниках качения.

Максимальное передаточное число одноступенчатого цилиндрического редуктора (по ГОСТ 2185—66) U_вых = 12,5. Однако практически редукторы с передаточными числами, близкими к максимальным, применяют редко, ограничиваясь U_вых < 6,3.

Правильный выбор редуктора влияет на его надежность и долговечность. Ошибочность расчетов и выбора редуктора неизбежно приводит к несвоевременному выходу его из строя и, следовательно, к финансовым и техническим потерям. В расчетах необходимо учитывать все факторы: расположение редуктора в пространстве, условия работы, температуру нагрева во время эксплуатации. Как показывает опыт, правильно выбранный редуктор имеет срок эксплуатации до семи лет (червячный) и 10-15 лет (цилиндрический) [14, 17].