Одноступенчатые редукторы. Сварные соединения (работа 1)

Федеральное агентство по образованию

Муромский институт (филиал)

Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования

Владимирский государственный университет

Факультет ФЭМ

Контрольная работа

по основам проектирования и конструирования

На тему: Одноступенчатые редукторы. Сварные соединения

Руководитель:

Лазуткина Н.А.

Выполнил:

Студент группы Эз-109

Подзорова Ольга

2010

Значение машин для человеческого общества чрезвычайно велико. Машины освобождают людей от физической работы, максимально повышают производительность их труда, способствуют улучшению качества изготовляемой продукции и снижению ее себестоимости.

Одно из главных требований, предъявляемых к машинам в обществе – всемирное облегчение условий труда рабочих.

Одноступенчатые редукторы

Редуктор – это механизм, состоящий из зубчатых или червячных передач, заключенный в отдельный закрытый корпус и работающий в масляной ванне.

Редуктор предназначен для понижения частоты вращения и соответственно повышения вращающегося момента. Механизм для повышения частоты вращения, выполненные в виде отдельного агрегата, называются ускорителями или мультипликаторами.

Редукторы классифицируются по следующим признакам:

    По типу передачи – на зубчатые, червячные и зубчато-червячные;

    По числу ступеней - на одноступенчатые (когда передача осуществляется одной парой колес), двух-, трех- или многоступенчатые;

    По типу зубчатых колес – на цилиндрические ( с прямым или косым зубом), конические (с прямым или криволинейным зубом), коническо-цилиндрические и т. д.;

    По расположению валов редуктора в пространстве – на горизонтальные, вертикальные, наклонные;

    По особенностям кинематической схемы – на развернутую, соосную, с раздвоенной ступенью.

Конструктивные особенности одноступенчатых редукторов.

Цилиндрический редуктор

На рис. 1 показан общий вид одноступенчатого горизонтального редуктора с цилиндрическими колесами для передачи вращающего момента между двумя параллельными валами. Основная характеристика данного редуктора: передатное число u = 4; предаваемая мощность Р = 3 кВт; частота вращения шестерни n>1> = 1430 мин-1; зубчатая передача: z>1 >= 25; z>2> = 100; m = 2 мм; межосевое расстояние а = 125 мм.

Рис. 1.

Редуктор состоит из зубчатой передачи, смонтированной на валах с подшипниками в литом чугунном корпусе. Корпус состоит из двух частей: нижней части – картера и верхней – крышки. Разъем горизонтальный, в месте соединения поверхности пришабрены, при окончательной сборке покрыты герметиком; собирают корпус без прокладок. Крышка с картером скрепляется болтами. Положение крышки относительно корпуса фиксируется двумя коническими штифтами, расположенными по диагонали.

В связи с малым количеством зубьев шестерни ее изготовляют вместе с ведущим валом (вал-шестерня). Колесо посажено на ведомый вал по посадке Н7/р6 (система ISO) с дополнительным креплением призматической шпонкой.

Смещение колеса ограничивает с одной стороны буртик ведомого вала, а с другой – распорное кольцо, внутреннее кольцо подшипника и наружное кольцо подшипника, которое упирается в крышку. Ведомый вал установлен на двух радиальных шарикоподшипниках. Эти подшипники можно регулировать подбором прокладок под закладной крышкой подшипника. При правильно отрегулированных подшипниках вал должен легко вращаться от руки, без заметного осевого смещения.

Ведущий вал-шестерня также установлен на двух радиальных шарикоподшипниках. Их регулировка осуществляется в случае необходимости также подбором прокладок под закладной крышкой подшипника. Смазка передачи осуществляется разбрызгиванием жидкого масла, заливаемого через смотровое отверстие в крышке корпуса. Уровень масла проверяют жезловым маслоуказателем. Отработанное масло спускают через отверстие, расположенное в нижней части корпуса. Это отверстие закрывается резьбовой пробкой, установленной с прокладкой.

Верхняя смотровая крышка редуктора снабжена ручкой – отдушиной, отверстие в которой соединяет закрытую полость редуктора с атмосферой, что предотвращает создание во внутренней полости редуктора зоны повышенного давления, вызываемого нагревом частей редуктора в процессе работы.

Смазка подшипников производится тугоплавкой смазкой при сборке редуктора. Эта смазка периодически заменяется. Чтобы жидкое масло не попадало в подшипники, во внутренней части редуктора на ведущем валу установлены маслоотражательные кольца. Поскольку ведомое зубчатое колесо намного больше диаметра гнезда под подшипником, жидкое масло не будет интенсивно забрызгиваться в гнездо этого подшипника, и установить подобные кольца на ведомом валу нецелесообразно. Для удержания смазки в подшипниках и для защиты их от пыли и грязи на валах редуктора в закладных крышках установлены манжетные уплотнения. Для подъема редуктора в его корпусе сделаны приливы-захваты, а также в крышке выполнены аналогичные приливы с отверстиями троса. В нижний фланец крышки редуктора ввернут болт, упирающийся в верхнюю плоскость фланца корпуса. При необходимости оторвать крышку от корпуса болт вворачивается в крышку, нарушая герметичность.

Конический редуктор

На рис. 2 показан одноступенчатый горизонтальный редуктор с коническими колесами. Он предназначен для передачи вращающего момента между двумя валами, пересекающимися под углом 900. Основная характеристика данного редуктора: передаточное число u=2,5; передаваемая мощность Р>1>=1 кВт; частота вращения шестерни n>1>=960 мин-1; зубчатая передача: z>1>=20; z>2>=50; m>max>=5 мм; высота центров ведущего и ведомого валов – 105 мм.

Рис. 2

В литом чугунном корпусе с горизонтальным разъемом смонтирована коническая пара зубчатых колес. Колесо посажено на ведомый вал с призматической шпонкой по посадке Н7/r6. Шестерня выполнена заодно с ведущим валом. Для восприятия радиальных и осевых нагрузок оба вала смонтированы на радиально-упорных конических роликовых подшипниках. Положение колеса на валу определяется заплечиком вала, с одной стороны, а с другой – маслоотражательным кольцом, подшипником и крышкой подшипника.

Ведущий вал-шестерня вместе с подшипниками смонтированы в специальном стакане. Набор деталей (маслоотражательные кольцо – кольцо подшипника, дистационные втулки – кольцо подшипника) затянут круглой шлицевой гайкой, зафиксированной на валу стопорной шайбой, наружная лапка которой отогнута в одну из прорезей гайки. Предварительный осевой натяг, имеющий большое значение для правильной работы радиально-упорных роликоподшипников, обеспечивается здесь положением крышки, упирающейся во внешнее кольцо наружного роликоподшипника. С помощью шлицевой гайки и крышки осуществляют периодическую подтяжку подшипников в процессе работы.

Подшипники ведомого вала устанавливают и регулируют подбором прокладок под крышками подшипников.

Сборка ведущего вала с шестерней производится сперва отдельно, в стакане. При этом правильное вращение вала обеспечивается подбором прокладок под крышками подшипников.

Собранный и отрегулированный ведущий вал с шестерней вставляют в редуктор, после чего регулируют правильность зацепления конических колес. Перемещение шестерни осуществляют подбором количества прокладок между корпусом редуктора и буртиком стакана. Правильность зубчатого зацепления проверяется по краске (синька, разведенная в масле), которой смазывают зубья одного из колес. Величина площадки контакта определяется нормой точности по заданной степени точности колеса.

В остальном конструкция данного редуктора не отличается от ранее описанной.

Червячный редуктор

На рис. 3 показан червячный редуктор с верхним расположением червяка, он предназначен для передачи вращающегося момента двумя перекрещивающимися под углом 900 валами.

Редуктор рассчитан на передачу мощности Р>1>=15 кВт, при частоте вращения червячного вала n>1>=1450 мин-1, передаточном частоте u=16 (отношение z>2 >: z>1 >= 32 : 2), межосевом расстоянии а>ὡ>=160 мм.

Рис. 3

Корпус редуктора литой чугунный с ребрами, увеличивающими теплоизлучение, необходимое для охлаждения червячной пары. В червячных редукторах большие осевые усилия на валах, поэтому подшипники применены радиально-упорные. О регулировке подшипников было сказано выше.

Червячное колесо в целях экономии дорогостоящей бронзы сделано составным: венец – из бронзы, ступица – из чугуна. Для подъема редуктора в корпусе предусматривают устройство для захвата канатом или тросом. Для подъема крышки ввернуты специальные грузовые винты, так называемые рым-болты. Размеры грузовых винтов подбирают в зависимости от массы редуктора.

Редуктор является широко распространенным механизмом, используемым в приводах современных машин. Будучи сравнительно простым по конструкции, редуктор, тем не менее, требует при проектировании определенных навыков, является базовой моделью для развития первоначального конструкторского мышления в процессе обучения конструированию.

Сварные соединения

Сварка – это технологический процесс соединения металлических деталей, основанный на использовании сил молекулярного сцепления и происходящий при сильном местном нагреве их до расплавленного (сварка плавлением) или пластического состояния с применением механического усилия (сварка давлением). Она является одним из самых распространенных современных прогрессивных способов получения различных машиностроительных, строительных и других конструкций. Сваркой изготовляют станицы, рамы и основания машин, корпуса редукторов, зубчатые колеса, шкивы, звездочки, маховики, барабаны, фермы, балки, колонны, паровые котлы, цистерны, различные резервуары, трубы, корпуса речных и морских судов и т.п.

Затвердевший после сварки металл, соединяющий сваренные детали, называется сварным швом.

Сварные соединения – это неразъемные соединения, основанные на использовании сил молекулярного сцепления и получаемые путем местного нагрева деталей до расплавленного состояния (сварка плавлением электродуговая, электрошлаковая и др.) или до тестообразного состояния, но с применением механической силы (контактная сварка).

Достоинства сварных соединений:

    Простота конструкции сварного шва и меньшая трудоемкость;

    Снижение массы конструкции;

    Возможность соединения деталей любых форм;

    Герметичность соединения;

    Малошумность технологического процесса;

    Сравнительно легкая возможность автоматизации процесса;

    Сварное соединение дешевле, чем например заклепочное.

Недостатки сварных соединений:

    Возникновение остаточных напряжений в свариваемых элементах;

    Коробление деталей;

    Недостаточная надежность при значительных вибрационных и ударных нагрузках.

Сварное соединение - неразъемное соединение деталей, выполненное сваркой.

В металлических конструкциях встречаются следующие основные типы сварных соединений:

Стыковое

сварное соединение двух элементов, примыкающих друг к другу торцевыми поверхностями.

Нахлесточное

сварное соединение, в котором сваренные элементы расположены параллельно и частично перекрывают друг друга.

Тавровое

сварное соединение, в котором торец одного элемента примыкает под углом и приварен к боковой поверхности другого элемента.

Угловое

сварное соединение двух элементов, расположенных под углом и сваренных в месте примыкания краев.

Торцовое

сварное соединение двух элементов, в котором боковые поверхности сваренных элементов примыкают друг к другу.

Классификация сварных швов

Сварной шов - участок сварного соединения, образовавшийся в результате кристаллизации (затвердевания) расплавленного металла или в результате пластической деформации при сварке давлением или сочетания кристаллизации и деформации.

Сварные швы подразделяются:

- по положению в пространстве - по протяженности - по отношению к направлению действующих усилий - по форме наружной поверхности (выпуклости сварного шва) - по условиям работы сварного узла - по ширине - по числу проходов (слоев) - по характеру выполнения.

Классификация по положению в пространстве:

1 - нижнее положение 2 - горизонтальное или вертикальное положения 3 - потолочное положение

При всех прочих равных условиях нижний шов самый прочный, потолочный – наименее прочный (прочности указанных выше швов относятся соответственно как 1: 0,85: 0,9: 0,8).

в лодочку

нижнее

полугоризонтальные

горизонтальные

полувертикальные

вертикальные

полупотолочные

потолочные

Классификация по форме наружной поверхности

Швы подразделяются:

нормальные

выпуклые (усиленные)

вогнутые (ослабленные)

Выпуклые швы лучше работают в соединениях при статических нагрузках, однако чрезмерный наплыв приводит к лишнему расходу электродного металла и поэтому выпуклые швы неэкономичны.

Плоские и вогнутые швы лучше работают при динамических и знакопеременных нагрузках, так как нет резкого перехода от основного металла к сварному шву. В противном случае создается концентрация напряжений, от которых может начаться разрушение сварного шва.

Классификация по условиям работы сварного узла

В процессе эксплуатации изделия сварные швы подразделяют:

- рабочие - которые непосредственно воспринимают нагрузки.

- нерабочие (соединительные или связующие) - предназначенные только для скрепления частей или деталей изделия.

Классификация по ширине

Швы делятся на:

- ниточные

- уширенные

Ниточные швы обычно выполняют при сварке тонкого металла, а уширенные швы - при наплавочных работах. Классификация по числу проходов (слоев)

По числу проходов (слоев) сварные швы подразделяются:

- однопроходные (однослойные)

- многопроходные (многослойные)

При сварке каждый слой многослойного стыкового шва, кроме усиления и подварочного шва, отжигается при наложении следующего слоя. В результате такого теплового воздействия улучшается структура и механические свойства металла шва.

Классификация по характеру выполнения:

- односторонние

- двусторонние

Сварные соединения являются наиболее совершенными неразъемными соединениями, так как лучше других приближают составные детали к целым и позволяют изготовлять детали неограниченных размеров. Прочность сварных соединений при статических и ударных нагрузках доведена до прочности деталей из целого металла. Освоена сварка всех конструкционных сталей, включая высоколегированные, цветных сплавов и пластмасс.

Список литературы

    Сварочные работы / В.И. Маслов. - 2-е изд., стер. - М.: Издательский центр "Академия", 2002. - 240с.: ил.

    Гузенков П.К. Детали машин: учебное пособие для студентов вузов – 3-е изд., перераб. и доп. – М. Высшая школа.

    Левятов Д. С., Соскин Г.Б. Расчеты и конструирование деталей машин: учебник для сред. проф. - техн. училищ – 3-е изд., перер. и доп. – М: Выс. шк.

    Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для студентов машиностроительных и мех-х специальностей вузов.

    Мархель И.И. Детали машин: программное учебное пособие для учащихся машиностроительных техникумов.

    Курсовое проектирование деталей машин / Кудрявцев В.Н.; Державин Ю.; Арефьев И.И. Учебное пособие для студентов машиностроительных специальностей вузов.