Изучение конструкции и определение основных параметров зубчатых передач Исходные данные 1. Кинематическая схема редуктора (рис. 1) Рис. 1 – Кинематическая схема редуктора: 1 – тяговый электродвигатель; 2 – соединительная муфта; 3 – редуктор; 4 – соединительная полумуфта. 2. Данные к схеме Мощность двигателя, P, кВт Частота вращения вала, n, об/мин Число зубьев, z1, z2, z3, z4 1,1 705 28, 54, 36, 60 3. Выполнение расчета 1) Общее передаточное число Общее передаточное число находится по формуле 𝑖общ = 𝑖рп 𝑖цп 𝑖зп 𝑖чп , (1) где 𝑖рп – передаточное число ременной передачи, 𝑖цп – передаточное число цепной передачи, 𝑖зп – передаточное число зубчатой передачи, 𝑖чп – передаточное число червячной передачи. В данной схеме редуктора присутствуют только две цилиндрических зубчатых передач. Передаточное число зубчатой передачи находится по формуле 𝑧2 𝑖= , (2) 𝑧1 Изм. Лист № докум. Подпис Дата Павлючкова Д.А. пары Лист где 𝑧1 – число зубьев ведущей шестерни, 𝑧2 – число зубьев ведомого колеса. Найду передаточное число для пар зубчатых передач 1-2 и 3-4: 𝑧2 58 𝑖1−2 = = = 1,93; 𝑧1 28 𝑧4 60 𝑖3−4 = = = 1,67. 𝑧3 36 Найду общее передаточное число: 𝑖общ = 𝑖1−2 𝑖3−4 = 1,93 ∙ 1,67 = 3,22. 2) Частотная характеристика Частотная характеристика на входе: 𝑛вх = 𝑛дв , где 𝑛вх – частота вращения вала на входе, 𝑛дв – частота вращения вала. (3) Частотная характеристика на выходе: 𝑛вых = 𝑛дв ⁄𝑖общ , где 𝑛вых – частота вращения вала на выходе. (4) Найду частотную характеристику на входе: 𝑛вх = 𝑛дв = 705 об мин . Найду частотную характеристику на выходе: 𝑛вых = 𝑛дв ⁄𝑖общ = 705 ÷ 3,22 = 218,94 = 219 об мин . 3) Общий КПД Общий КПД находится по формуле 𝑗 𝑖 𝑖 𝜂общ = 𝜂рп 𝜂цп 𝜂чп 𝜂кзп 𝜂цзп 𝜂п , (5) где 𝜂рп – КПД ременной передачи; 𝜂цп – КПД цепной передачи; 𝜂чп – КПД червячной передачи; 𝜂кзп – КПД конической зубчатой передачи; 𝜂цзп – КПД цилиндрической зубчатой передачи; 𝜂п – КПД подшипника; i – показатель степени, характеризующий число пар передач; j – показатель степени, характеризующий число пар подшипников. Изм. Лист № докум. Подпис Дата Павлючкова Д.А. Лист 𝜂цзп = 0,99; 𝜂п = 0,94; 𝑖 = 2; 𝑗 = 3. Найду общий КПД: 𝑗 𝑖 𝜂общ = 𝜂цзп 𝜂п = 0,992 ∙ 0,943 = 0,81. 4) Мощностная характеристика Мощностная характеристика на входе: 𝑃вх = 𝑃дв , где 𝑃вх – мощность на входе, 𝑃дв – мощность двигателя. (6) Мощностная характеристика на выходе: 𝑃вых = 𝑃дв 𝜂общ , где 𝑃вых – мощность на выходе. (7) Найду мощностную характеристику на входе: 𝑃вх = 𝑃дв = 1,1 кВт. Найду мощностную характеристику на выходе: 𝑃вых = 𝑃дв 𝜂общ = 1,1 ∙ 0,81 = 0,89 кВт. 5) Моментная характеристика Моментная характеристика на входе: 𝑀вх = 1 𝑃вх ∗ 6,28 𝑛вх , (8) где 𝑀вх – крутящий момент на входе, ∗ 𝑛вх – частота вращения, об/с. Моментная характеристика на выходе: 𝑀вых = 𝑀вх 𝑖общ 𝜂общ , где 𝑀вых – крутящий момент на выходе. (9) Найду моментную характеристику на входе: 𝑀вх = 1 𝑃вх ∗ 6,28 𝑛вх = 1 1,1 ∙ 103 6,28 705⁄60 = 14,91 Н ∙ м. Найду моментную характеристику на выходе: 𝑀вых = 𝑀вх 𝑖общ 𝜂общ = 14,91 ∙ 3,22 ∙ 0,81 = 38,89 Н ∙ м. Изм. Лист № докум. Подпис Дата Павлючкова Д.А. Лист Табл. 1 – Сводная таблица характеристик редуктора Общее передаточное число, 𝑖общ Частотная характеристика на входе, 𝑛вх , об/мин Частотная характеристика на выходе, 𝑛вых , об/мин Общий КПД, 𝜂общ Мощностная характеристика на входе, 𝑃вх , кВт Мощностная характеристика на выходе, 𝑃вых , кВт Моментная характеристика на входе, 𝑀вх , Н·м Моментная характеристика на выходе, 𝑀вых , Н·м 3,22 705 219 0,81 1,1 0,89 14,91 38,89 Вывод: в этой работе мы ознакомились с основными видами зубчатых передач. Была приведена классификация с реальными объектами, условные обозначения зубчатых передач на кинематических схемах, основные характеристики зубчатого колеса. На практике была изучена конструктивная схема редуктора со всеми её условными обозначениями и были рассчитаны её характеристики, такие как мощность на валах, передаточное число, частота вращения, КПД, вращающий момент на валах. Так как i > 1 (i = 3,22) – редуктор на конструктивной схеме является понижающим. Это подтверждается тем, что частота вращения двигателя уменьшается, вращающий момент на валах увеличивается. Список литературы: 1. Бойкачёв М.А. – Курс лекций по дисциплине «Механизация строительного производства» 2. http://www.detalmach.ru/lect10.htm 3. Доценко А.Н., Дронов В.Г. - Строительные машины:учебник для строительных вузов 2016 Изм. Лист № докум. Подпис Дата Павлючкова Д.А. Лист Планетарные передачи Планетарной называется передача, имеющая в своём составе зубчатые колёса с перемещающимися геометрическими осями (рис. 2). Такие колёса (рис. 2, поз. 2) принято называть сателлитами. Колёса, геометрические оси которых совпадают с общей осью передачи (с осью входного и выходного валов), называют центральными. Центральное колесо с зубьями на внешней стороне обода (рис. 2, поз. 1), то есть направленными от оси вращения колеса, называют солнечной шестерней, а второе центральное колесо, взаимодействующее с сателлитами внутренними зубьями (рис. 2, поз. 3), то есть направленными к оси колеса, называют эпициклическим или просто эпициклом. Звено, несущее на себе подвижные оси сателлитов, называют водилом (рис. 2, поз. 4). На кинематических схемах (рис. 3) зубчатые колёса обычно обозначают арабскими цифрами, а водило – буквой H или h. Рис. 2 – Планетарная передача (редуктор). Рис. 3 – Кинематическая схема планетарной передачи: 1 – солнечное колесо; 2 – сателлит; 3 – эпицикл; Н – водило. Изм. Лист № докум. Подпис Дата Павлючкова Д.А. Лист Простейшая планетарная передача обычно включает одно солнечное колесо, один эпицикл и одно водило. Такую планетарную передачу принято называть простым планетарным рядом. Главной кинематической характеристикой простого планетарного ряда является его кратность 𝐾= 𝑧3 , 𝑧1 (10) где 𝑧3 – количество зубьев эпицикла, 𝑧1 – количество зубьев солнечного колеса. По количеству планетарных рядов планетарные передачи бывают одно-, двух-, трёх-, четырех- и многорядные. Планетарный ряд, у которого ни одно из звеньев не соединено со стойкой, обладает двумя степенями свободы, то есть требует для однозначного характера движения всех своих звеньев подвода движения извне к двум из этих звеньев. Такой механизм принято называть дифференциальным. Если же в планетарном дифференциальном механизме одно из звеньев соединить со стойкой (сообщить ему постоянную скорость вращательного движения равную 0 радиан в секунду), то такой механизм превращается в передачу. Связывание со стойкой (или между собой) разных звеньев дифференциального планетарного ряда ведёт к изменению передаточного числа планетарной передачи. Применив этот приём к простому планетарному ряду, можно получить, по крайней мере, 7 вариантов передачи с различными передаточными отношениями**, представленными в таблице 2. Таблица 2 – Варианты передаточных отношений простого планетарного ряда (рис. 3) № п/п 1 2 3 4 5 6 7 № входного звена 1 1 3 3 Н Н 1 № выходного звена 3 Н 1 Н 1 3 Н № заторможенного звена Н 3 Н 1 3 1 – Передаточное отношение i –К 1+К – К-1 1 + К-1 (1 + К)-1 (1 + К-1)-1 1 Примечание: Вариант 7 соответствует непосредственному соединению входного и выходного звеньев механизма. Изм. Лист № докум. Подпис Дата Павлючкова Д.А. Лист Данные таблицы 2 показывают, что использование простого планетарного ряда в качестве коробки передач транспортного средства позволяет получить 5 различных скоростей вперёд и 2 – назад при кратности изменения скоростей: вперёд 𝐾𝑉 = (1 + 𝐾)2 , назад 𝐾𝑉 = 𝐾 2. Такие возможности планетарного ряда предопределили его использование как в качестве самостоятельных передач (бортовой редуктор БМП-2 и танков Т72), так и в коробках передач (БМП-3, танки Т80, Т90). Рисунок 4 – Планетарная коробка передач. Применение планетарных механизмов в коробках передач обеспечивает следующие преимущества: 1. уменьшение габаритов трансмиссии; 2. высокую надежность работы (сохранение работоспособности даже при потере нескольких зубьев на центральных колёсах); 3. высокий КПД при относительно больших передаточных числах; 4. отсутствие поперечной нагрузки на основных валах; 5. возможность изменения передаточного числа без вывода зубчатых колёс из зацепления; 6. возможность отсоединения вала двигателя от трансмиссии при использовании фрикционов коробки передач (коробка передач одновременно выполняет роль главного фрикциона); 7. высокую скорость переключения передач, что способствует повышению среднего темпа движения машины. Изм. Лист № докум. Подпис Дата Павлючкова Д.А. Лист Недостатки планетарных передач: 1. необходимость повышенной точности изготовления вследствие наличия избыточных связей (наличия «лишних» сателлитов); 2. резкое снижение КПД при больших передаточных числах. Как правило, планетарные передачи, имеющие в своём составе эпициклические колёса, отличаются более высоким КПД по сравнению с передачами, состоящими только из колёс внешнего зацепления. Именно поэтому в планетарных коробках передач используются простейшие планетарные ряды с эпициклом. Число переключений в одном ряду обычно не превосходит трёх с целью упрощения системы управления фрикционами и тормозами. Количество планетарных рядов в одной коробке передач тоже обычно не бывает более трёх. Изм. Лист № докум. Подпис Дата Павлючкова Д.А. Лист
