Конусообразный редуктор

Есть разнообразные способы передать круговое движение с одного вала на другой. В том случае, когда ведущий и ведомый вал по особенностям конструкции должны находится перпендикулярно друг дружке, применяют конусообразный редуктор. Этот механизм передает круговое движение с вала на вал с помощью муфт или зубчатой передачи. При этом можно настраивать величину крутящего момента и угловую скорость при помощи изменения величины муфт или зубчатых колес.

Особенности конструкции

Есть два типа конусообразных редукторов:

Под узким типом редуктора имеется в виду то, что ширина зубчатого колеса будет равна четверти внешнего конусного расстояния. Передаточные числа в диапазоне 3-5, а число зубьев у шестерни 20-23. У редукторов широкого типа ширина колеса варьируется в границах от 0,3 до 0,4 внешнего конусного расстояния. Значения передаточных чисел будут 1-2,5, а кол-во зубьев шестерни от 25 до 28.

На рисунке ниже изображен чертеж конусообразного редуктора, на котором видно, что зубчатые колеса контактируют под конкретным углом. Валы установлены на однорядные роликовые подшипники и находятся в закрытом корпусе с крышкой. Во многих случаях, материалом для корпуса служат чугун либо сталь, но можно встретить модели из легких сплавов. В конструкции применяются шестерни конусообразного типа, имеющие прямые или косые зубья. Применение радиальных подшипников дает возможность держать большие осевые нагрузки.

По типу выполнения, конусообразные редукторы содержат одну или несколько ступенек, с увеличением которых будет использовано приличное количество валов и конусообразных пар. Очень популярными на данное время являются редукторы конусообразные одноступенчатые. Благодаря двухступенчатым и трехступенчатым агрегатам выходит достигнуть необходимого вращающего момента и реверсивного движения.

В независимости от численности ступенек, вращение к редуктору от электрического двигателя подается с помощью муфты, клиноременной или цепной передачи. На рисунке ниже показана кинематическая схема одноступенчатого редуктора.

Смазка конусообразной пары выполняется с помощью масляной ванны. Одна из шестеренок частично погружена в масло и во время вращения перемещает часть масла на иную шестерню, с которого масла вновь капает в ванную. В рабочий период агрегата часть масла попадает на внутренние стенки корпуса, в которых находятся технологичные отверстия. Через них масло попадает к подшипникам и смазывает их.

Плюсы и минусы

Конструкция конусообразных редукторов аналогична с цилиндрическими, по этому плюсы и минусы у них схожи. Главное положительное качество конусообразного редуктора состоит в расположении шестерней или муфт под угол. Это позволяет передать вращение от ведущего вала к ведомому, находящемуся к первому под угол в 90 градусов.

Дополнительным хорошим качеством данного устройства считается невосприимчивость к переменным и непродолжительным нагрузкам. За это они часто используются в процессах производства с нередкими запусками.

Как говорили выше, конусообразные редукторы имеют схожее с цилиндрическими устройство, однако есть собственные минусы. Сюда можно отнести:

• намного низкий КПД;
• заедание колес происходит чаще.

Не обращая внимания на то, что КПД такого агрегата на 10% ниже и возможны случая заедания шестерней, конусообразные редукторы очень востребованы и нашли себе использование в большинстве отраслей.

Расчет конусообразного редуктора

Во время проектирования конусообразного редуктора требуется определить его вид, размеры и технические свойства исходя из требований и возможностей его эксплуатации на предприятии, а еще экономность его изготовления.

Дальше будет описана очередность расчета конусообразного редуктора, для которого нужно заранее определить:

• вращающий момент;
• частоту вращения валов;
• возможный срок работы.

Чтобы выполнить расчет потребуется специальная литература, содержащая таблицы коэффициентов и значений, а еще знание конкретных формул.

Очередность действий при расчитывании конусообразного редуктора:

Определить передаточное число.

n_вх – скорость вращения входного вала;

n_вых – скорость вращения выходного вала.

Определить кол-во зубьев.Для шестерни входного вала:

Для шестерни выходного вала:

Полученные значения округляют в большую сторону до обычного.

Определить фактического передаточное значение.

1. Определить КПД.
   Стандартное значение 0,96

1. Произвести расчет мощности.
   Мощность на выходном валу:

   Т – вращающий момент.
   По таблицам необходимо подобрать электрический двигатель с приближенной большей мощностью.

Определить твердость шестерней и материал.

где то_эл— диаметр вала электрического двигателя.

Полученное число округлить в большую сторону кратно 10. Подобрать материал с подходящей твердостью и записать его пределы текучести и прочности.

Произвести расчет допускаемых стрессов.
Самым большим нагрузкам во время работы подвергается шестерня. По этому нужно узнать кол-во циклов нагружения на всем эксплуатационном сроке механизма. Для этого определяем время его работы в часах:

где L – рабочий срок агрегата;

K_год– показатель загрузки в течении года;

K_сут– показатель загрузки в день.

Кол-во вращений шестерни:

Допустимое значение контактной выносливости:

где ?_H0 — максимальное значение контактной выносливости в МПа;

S_H – показатель запаса контактной прочности (равён 1,1);

K_FH — показатель долговечности.

Допустимое значение выносливости на изгиб:

где ?_F0 — максимальное значение выносливости на изгиб в МПа;

S_F – показатель запаса прочности на изгиб (равён 1,75);

K_FL — показатель долговечности.

Высчитать подготовительный делительный диаметр зубчатого колеса.

Определить подготовительный модуль.

Получившийся модуль узнать по ГОСТу.

Отыскать внешнее конусное расстояние.

Получившуюся ширину округлить в большую сторону до обычного значения.

Определить высоту зубьев.

Произвести расчет валов редуктора.

где ? — допустимое значение касательного напряжения в МПа.

1. Подобрать по размерам диаметров валов вид и размеры подшипников.
2. Произвести расчет зубчатого колеса.
3. Произвести расчет размеров корпуса.

Достичь достаточной прочности стенок корпуса агрегата и его деталей можно с помощью дополнительных жестких ребер. Рекомендуется если есть возможность применять пластмассы и остальные легкие материалы, если это дают возможность делать конструктивные возможности механизма. Для экономии при разработке редуктора нужно выбрать материалы с очень дешевой стоимостью, при условиях, что это совсем не отобразится на его последующей работе.

Конусообразные редукторы нашли большое применение на производстве. Несмотря на маленькие минусы, они часто используются в станках, поворотных механизмах и машинах. Применение подобных агрегатов дает возможность передать вращение под угол в 90 градусов, а еще сделать реверс.

Если вы нашли погрешность, пожалуйста, выдилите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.