Редуктор двухступенчатый цилиндрический

Редуктор двухступенчатый цилиндрический

1. Описание конструкции и условия работы СЕ

Редуктор двухступенчатый цилиндрический является узлом привода цепного конвейера и служит для передачи вращательного движения от вала электродвигателя к валу приводной звездочки конвейера с понижением частоты вращения.

Технические характеристики:

·    Общее передаточное число редуктора Uобщ=24,

·        Передаточное число 1-й передачи U1=5,567,

·        Передаточное число 2-й передачи U2=4,311,

·        Частота вращения входного вала nвх=196,55 об/мин

·        Частота вращения выходного вала nвых=8,19 об/мин,

·        Мощность на входном валу Nвх=5,55 кВт,

·        Мощность на выходном валу Nвых=5,22 кВт,

·        Крутящий момент на входном валу Твх=269,87 Нм,

·        Крутящий момент на выходном валу Твых=6076,06 Нм,

·        КПД редуктора ή=0,8417 или ή=84,17%,

·        Срок службы редуктора - 7665 часов,

·        Режим работы - средний,

·        Условия эксплуатации редуктора:

Допустимый уровень шума при работе редуктора - 20 Дб;

Нормальная работа редуктора обеспечивается при интервале температур от +5 до +45°C;

Влажность воздуха до 80%, запыленность воздушной среды 2 мг/м3.

2. Анализ пространственно-размерного информационного образа СЕ

В приводе цепного конвейера вращение от вала электродвигателя с помощью ременной передачи передается на входной вал-шестерню редуктора. Шкив крепится на валу при помощи шпоночного соединения, для чего хвостовик входного вала выполнен с допуском  Входной вал-шестерня редуктора вращается в шариковых радиально-упорных подшипниках качения. Вал-шестерня установлен в подшипниках по посадке L0/k6. Подшипники установлены в корпус по посадке H7/l0. Для предотвращения вытекания смазки, загрязнения подшипников устанавливается крышка с манжетой на корпус. Вращение с входного вала посредством цилиндрической косозубой передачи передается на промежуточный вал-шестерню. Передаточное отношение первой ступени U1=5,567. Зубчатое колесо установлено на валу при помощи шпонки посадкой H7/r6. Вал вращается в шариковых радиальных подшипниках, в которые он установлен по посадке L0/k6. Подшипники установлены в корпус редуктора по посадке H7/l0. С промежуточного вала-шестерни вращение передается посредством косозубой цилиндрической передачи на выходной вал. Передаточное отношение 2-й ступени U2=4,311. Вал вращается в шариковых радиально-упорных подшипниках, в которые он установлен по посадке E9/k6. Подшипники устанавливаются в корпус редуктора по посадке H7/d11. Зубчатое колесо крепится на валу при помощи шпоночного соединения. Зубчатое колесо установлено при помощи шпонки посадкой H7/r6. С выходного вала вращение с помощью крестовой муфты передается на вал конвейера. Муфта крепится на валу при помощи шпоночного соединения, для чего хвостовик выполнен с допуском  Уплотнения выходных концов валов выполняются резиновыми манжетами. Входной и промежуточный валы редуктора изготавливаются из стали 12ХНЗА. Выходной вал редуктора изготавливается из стали 40ХН. Зубчатые колеса изготавливаются из стали 40ХН с термообработкой - улучшение.

Корпус редуктора литой разъемный, изготовлен из серого чугуна СЧ21. Крепление крышки с корпусом осуществляется по периметру соединения шестью болтами М12 и у бобышек подшипников восьмью болтами М20 и двумя штифтами. В корпусе предусмотрена установка масло указателя для контроля уровня масла и сливное отверстие, заглушенное пробкой. В крышке редуктора расположено смотровое окно для контроля за работой и состоянием деталей редуктора. В крышке смотрового окна расположена пробка-отдушина для связи полости редуктора с атмосферой. Для транспортировки редуктора предусмотрены рым-болты. Редуктор крепится к раме привода шестью болтами М24.

3. Анализ конструкции заданных деталей, синтез размерного описания и технических требований

3.1 Классификация поверхностей деталей по функциональному признаку

3.1.1 Классификация поверхностей детали «вал позиции 8»

Служебное назначение детали: служит звеном для передачи крутящего момента с промежуточного вала на вал цепного конвейера.

Выделим у детали исполнительные поверхности (ИП), основную базу (ОБ), вспомогательные базы (ВБ), свободные поверхности (СП).

Исполнительных поверхностей (ИП) у детали нет.

Основной базой (ОБ) вала является комплект из цилиндрических шеек 5 и 14 под подшипники и торец вала 9. Поверхности 5 и 14 являются двойной направляющей, лишая деталь четырех степеней свободы: перемещений вдоль двух координатных осей и вращений вокруг этих же осей. Поверхность 9 является опорной и лишает одной степени свободы.

Комплект основной базы неполный.

Комплект вспомогательной базы (ВБ1) состоит из цилиндрической поверхности 12 и торца 11. Они используются для определения положения зубчатого колеса на валу. Поверхность 12 является двойной направляющей, т.к l/d>1 и лишает деталь четырех степеней свободы; поверхность 11 является опорной и лишает деталь одной степени свободы. Комплект (ВБ1) не полный.

Комплект вспомогательной базы (ВБ2) состоит из поверхностей 20,21,23. (ВБ2) используется для определения положения шпонки в шпоночном пазу. Поверхность 20 является направляющей и лишает деталь двух степеней свободы. Поверхность 21 является установочной и лишает трех степеней свободы. Поверхность 23 является опорной и лишает деталь одной степени свободы. Комплект вспомогательной базы (ВБ2) полный.

Комплект вспомогательной базы (ВБ3) состоит из поверхностей 25,26,28. (ВБ3) используется для определения положения шпонки в шпоночном пазу. Поверхность 25 является направляющей и лишает деталь двух степеней свободы. Поверхность 26 является установочной и лишает трех степеней свободы. Поверхность 28 является опорной и лишает деталь одной степени свободы. Комплект вспомогательной базы (ВБ3) полный.

Комплект вспомогательной базы (ВБ4) состоит из цилиндрической поверхности 3 и торца 4. Они используются для определения положения шкива на валу. Поверхность 3 является направляющей и лишает деталь четырех степеней свободы. Поверхность 4 является опорной и лишает деталь одной степени свободы. Комплект (ВБ4) неполный.

Комплект вспомогательной базы (ВБ5) состоит из участка цилиндрической поверхности 14 и служит для установки втулки на валу. Поверхность 14 является двойной направляющей и лишает втулку четырех степеней свободы. Комплект (ВБ5) неполный.

Комплект вспомогательной базы (ВБ6) состоит из поверхностей 6 и 7. (ВБ6) используется для определения положения стопорного кольца на валу.

Поверхность 6 является установочной и лишает деталь трех степеней свободы. Поверхность 7 является двойной опорной и лишает деталь двух степеней свободы, т.к l/d≤1. Комплект (ВБ6) неполный.

Комплект вспомогательной базы (ВБ7) состоит из поверхностей 15 и 16. (ВБ7) используется для определения положения стопорного кольца на валу. Поверхность 15 является установочной и лишает деталь трех степеней свободы. Поверхность 16 является двойной опорной и лишает деталь двух степеней свободы, т.к l/d≤1. Комплект (ВБ7) неполный.

Все остальные поверхности будут свободными: 1; 2; 8; 10; 13; 17; 18; 19; 22; 24; 27; 29.

.1.2 Классификация поверхностей детали «зубчатое колесо позиции 10»

Служебное назначение детали: служит звеном для передачи вращения с промежуточного вала-шестерни на выходной вал редуктора.

Выделим у детали исполнительные поверхности (ИП), основную базу (ОБ), вспомогательные базы (ВБ), свободные поверхности (СП).

Исполнительные поверхности (ИП) зубчатого колеса выполняют служебное назначение. Исполнительной поверхностью является профиль зуба зубчатого колеса 20, 21.

Основной базой (ОБ) зубчатого колеса является комплект из цилиндрической поверхности 15, торца зубчатого колеса 10, шпоночного паза 16. Поверхность 15 является двойной направляющей, т.к l/d>1 и лишает деталь четырех степеней свободы. Поверхность 10 является опорной и лишает деталь одной степени свободы. Поверхность 16 является опорной и лишает деталь одной степени свободы: вращения вокруг одной из осей. Комплект основной базы (ОБ) полный.

Комплект вспомогательной базы (ВБ) состоит из торца 1. Поверхность 1 является установочной и лишает деталь трех степеней свободы: перемещений вдоль одной из осей и вращения вокруг двух других осей. Комплект вспомогательной базы (ВБ) неполный.

Все остальные поверхности будут свободными: 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9; 11; 12; 13; 14; 17; 18; 19.

3.2 Теоретические схемы базирования детали, их обоснование и классификация базовых поверхностей по числу лишаемых степеней свободы и конструктивному оформлению

3.2.1 Теоретическая схема базирования «вала позиции 8»

Вал устанавливается в подшипники качения. (ОБ) вала в редукторе - это комплект из двух цилиндрических шеек под подшипники и плоскость торца. Эти базы взаимодействуют с (ВБ)-комплектом из 3-х поверхностей, принадлежащем радиально-упорным подшипникам качения.

Схема базирования вала соотносится с типовым случаем длинный цилиндр, т.к отношение l/d>1. По числу лишаемых степеней свободы ось цилиндрической поверхности вала под подшипники качения, входящих в комплект (ОБ) является двойной направляющей базой и лишает деталь четырех степеней свободы: перемещений вдоль осей Y и Z, вращения вокруг этих же осей. Плоскость торца является опорной базой и лишает вал одной степени свободы: перемещений вдоль оси X. Выбранная система координат связана с осью отверстия подшипников. Эта конструкция налагает на вал пять позиционных связей П1-П5 и одну кинематическую связь К1 - вращение вокруг оси X, которое задается законом  который реализуется соответствующей кинематической цепью редуктора. Опорные точки 1, 2, 3, 4 являются основной двойной направляющей скрытой базой. Опорная точка 5 является основной явной базой и лишает одной степени свободы. Схема базирования неполная, т.к валу для выполнения им служебного назначения остается вращение вокруг оси X.

3.2.2 Теоретическая схема базирования «зубчатого колеса позиции 10»

Зубчатое колесо устанавливается на выходном валу редуктора. (ОБ) зубчатого колеса - это комплект из цилиндрической поверхности для установки на валу, плоскости торца зубчатого колеса и паза под шпонку.

Эти базы взаимодействуют с (ВБ)-комплектом из трех поверхностей, принадлежащем выходному валу редуктора и шпоночному соединению.

Схема базирования зубчатого колеса соотносится с типовым случаем длинный цилиндр, т.к отношение l/d>1. По числу лишаемых степеней свободы ось цилиндрической поверхности зубчатого колеса для установки на валу, входящей в комплект (ОБ) является двойной направляющей базой и лишает деталь четырех степеней свободы: перемещений вдоль осей Y и Z, вращения вокруг этих же осей. Плоскость торца является опорной базой и лишает зубчатое колесо одной степени свободы: перемещений вдоль оси X. Плоскость паза зубчатого колеса под шпонку является опорной базой и лишает зубчатое колесо одной степени свободы: вращения вокруг оси X. Выбранная система координат связана с осью вала и торцом вала под зубчатое колесо. Эта конструкция налагает на зубчатое колесо шесть позиционных связей П1-П6. Опорные точки 1, 2, 3, 4 являются основной двойной направляющей скрытой базой. Опорная точка 5 является основной явной базой и лишает одной степени свободы. Опорная точка 6 является также основной явной базой и лишает деталь одной степени свободы. Схема базирования полная, т.к зубчатое колесо не должно проворачиваться на валу редуктора для выполнения им служебного назначения.

3.3    Синтез размерного описания и технических условий

.3.1 Синтез размерного описания детали «вал позиции 8»

Таблица 1

3.3.2 Синтез размерного описания детали «зубчатое колесо позиции 10»

Таблица 2

4. Выявление размерных цепей, описывающих формирование заданных показателей точности машины

4.1 Построение размерных цепей

4.1.1 Построение размерной цепи для определения осевого зазора деталей на валу позиции 8

Для обеспечения вращения вала, необходимо крышку подшипника устанавливать в корпус редуктора, обеспечивая зазор между наружным кольцом радиально-упорного шарикового подшипника и торцом крышки.

Исходным звеном является А0 - осевой зазор в подшипниковом узле (размер между торцами подшипника и крышки). Осевой зазор составляет 0, 08-0, 48 мм. Левый конец исходного звена соответствует вспомогательной базе крышки в осевом направлении. Первое составляющее звено А1 - размер крышки между вспомогательной и основной базами в направлении исходного звена. Следующим размером осуществляем переход с основной базы крышки на вспомогательную базу прокладки А1у. Следующим звеном является размер прокладки между ее основной и вспомогательной базами А2. Следующим размером осуществляем переход с основной базы прокладки на вспомогательную базу корпуса А2у. Следующим составляющим звеном будет размер корпуса между его вспомогательными базами А3. Следующим размером осуществляем переход с вспомогательной базы корпуса на основную базу прокладки А3у. Следующим размером будет размер прокладки между ее основной и вспомогательной базами А4. Следующим звеном осуществляем переход с вспомогательной базы прокладки на основную базу крышки. Следующим звеном будет размер крышки между ее основной и вспомогательной базами А5. Следующим звеном осуществляем переход с вспомогательной базы крышки на основную базу подшипника А5у. Следующим размером будет размер подшипника между его основной и вспомогательной базами А6. Размером А6у осуществляем переход с вспомогательной базу подшипника на основную базу втулки. Следующим размером будет являться расстояние между основной и вспомогательной базами втулки А7. Размером А7у осуществляем переход с вспомогательной базы втулки на основную базу зубчатого колеса. Следующим звеном будет размер между основной и вспомогательной базами зубчатого колеса А8. Следующим размером будет расстояние между основной и вспомогательной базами вала А9. Размером А9у осуществляем переход с основной базы вала на вспомогательную бузу подшипника. Следующим звеном А10 определяем расстояние между основной и вспомогательной базами подшипника. С учетом того, что в теоретической схеме базирования не содержится неопределенности, переход с основной базы на вспомогательную и наоборот будет осуществляться нулевым размером и на приведенной размерной цепи А1у, А2у…А10у можно не показывать и тогда размерная цепь будет иметь вид, представленный на чертеже.

.1.2 Построение размерной цепи для определения биения венца зубчатого колеса позиции 10

Для обеспечения надежности работы зубчатой передачи необходимо обеспечить биение зубчатого венца в заданных пределах. Биение венца зубчатого колеса позиции 10 не более ±0,063мм. Исходным звеном является Б0 - радиальное биение, несовпадение осей делительной окружности зубчатого колеса и отверстия в корпусе. Первое составляющее звено Б1 будет определяться как размер зубчатого колеса между его исполнительной поверхностью и основной базой в направлении исходного звена. Следующим звеном Б2 осуществляем переход с основной базы зубчатого колеса на вспомогательную базу вала. Следующим размером Б3 переходим с вспомогательной базы вала на основную базу вала. Следующим звеном Б4 осуществляем переход с основной базы вала на вспомогательную базу внутреннего кольца подшипника. Следующим размером Б5 осуществляем переход с вспомогательной базы внутреннего кольца подшипника на основную базу шарика подшипника. Следующим звеном Б6 осуществляем переход с основной базы шарика подшипника на вспомогательную базу наружного кольца подшипника. Следующим звеном Б7 осуществляем переход с вспомогательной базы наружного кольца на ее основную базу. Составляющим звеном Б8 осуществляем переход с основной базы наружного кольца подшипника на вспомогательную базу корпуса редуктора.

4.2 Описание физической сущности звеньев размерной цепи

Таблица 3

Таблица 4

5. Выбор метода достижения заданных показателей точности путем решения прямой задачи

.1 Определим правильность назначения номинальных размеров по формуле

где А0 - номинальный размер исходного звена, мм;

Аi - номинальные размеры составляющих звеньев, мм;

 - передаточное отношение;

 - количество звеньев.

Условие выполняется.

Определим допуск исходного звена по методу полной взаимозаменяемости по формуле:

где ТАi - допуск составляющих звеньев.

Т.к. - заданная точность исходного звена не обеспечивается методом полной взаимозаменяемости. Рассчитаем допуск исходного звена методом неполной взаимозаменяемости по формуле

где t=2,57 - коэффициент риска при Р=1,00%;

 - среднее квадратичное отклонение для закона нормального распределения.

Т.к расчетное значение меньше заданного, то точность обеспечивается методом неполной взаимозаменяемости. Рассчитаем координаты середины допуска замыкающего звена по формуле:

Определим верхнее и нижнее отклонение исходного звена по формулам

Одно из отклонений (нижнее) не попадает в заданные размеры, необходимо скорректировать координату середины допуска исходного звена по формуле

И внести коррекцию в какое-либо составляющее звено. Внесем поправку в координату середины поля допуска втулки:

Определим координату середины допуска замыкающего звена по формуле

Определим верхнее и нижнее отклонение исходного звена:

Итак, верхнее и нижнее предельные отклонения попадают в заданные пределы исходного звена, следовательно требуемая точность обеспечивается методом неполной взаимозаменяемости с процентом риска P=1,00%.

Определим правильность назначения номинальных размеров по формуле

где Б0 - номинальный размер исходного звена, мм;

Бi - номинальные размеры составляющих звеньев, мм;

 - передаточное отношение;

 - количество звеньев.

Условие выполняется.

Определим допуск исходного звена по методу полной взаимозаменяемости по формуле:

где ТБi - допуск составляющих звеньев.

Т.к. - заданная точность исходного звена не обеспечивается методом полной взаимозаменяемости. Рассчитаем допуск исходного звена методом неполной взаимозаменяемости по формуле

где t=2,57 - коэффициент риска при Р=1,00%;

 - среднее квадратичное отклонение для закона нормального распределения.

Т.к расчетное значение меньше заданного, то точность обеспечивается методом неполной взаимозаменяемости. Рассчитаем координаты середины допуска замыкающего звена по формуле

Определим верхнее и нижнее отклонение исходного звена по формулам

Итак, верхнее и нижнее предельные отклонения попадают в заданные пределы исходного звена, следовательно требуемая точность обеспечивается методом неполной взаимозаменяемости с процентом риска P=1,00%.

схема деталь цилиндрический редуктор

Литература

1.     Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Основы обеспечения качества машин» Издательский центр ДГТУ. Ростов на-Дону, 1997. 14с.

2.      Методические указания к лабораторной работе по «Научным основам технологии машиностроения» «Определение метода достижения точности замыкающего звена размерной цепи путем решения прямой задачи»/ Ростов-на-Дону, ДГТУ, 1999. 13с.

.        Перель Л. Я. Подшипники качения: Расчет, проектирование и обслуживание опор: Справочник.- М.: Машиностроение, 1983. - 543 с.

.        П.И. Орлов. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн.2. - М.: Машиностроение, 1988.

.        Расчет сборочных размерных и функциональных цепей. Моделирование сборочно-регулировочных процессов. Справочник. М. Изд-во МАИ, 1992, 119с.