Конические и цилиндро-конические редукторы

В конических и цилиндро-конических редукторах применяются конические зубчатые передачи, позволяющие передавать вращение между двумя непараллельными валами. Причем конические зубчатые передачи с прямым, косым и криволинейным зубом позволяют передавать вращение только между пересекающимися под любым углом

Таблица 6. Передаточные числа для трехступенчатых редукторов (ГОСТ 2185-55)

Передаточные числа номинальные	Произведение передаточных чисел ступеней редуктора i б i np i m
общее редуктора i общ	быстроходной ступени i б	промежуточной ступени i np	тихоходной ступени i m
	2,24			44,8
	2,5			50,0
	2,8			56,0
	3,15			63,0
	3,15	4,5		70,87
	3,55	4,5		79,97
		4,5		90,00
	4,5	4,5		101,25
		4,5		112,5
		4,5		126,0
			5,6	140,0
	5,6		5,6	156,8
	6,3		5,6	176,4
	6,3	5,6	6,3	197,57
	6,3	5,6	6,3	222,26
	7,1	5,6	6,3	250,49
	7,1	6,3	6,3	281,80
		6,3	6,3	317,52
		7,1	6,3	357,84
		7,1	6,3	402,57

валами, а коническая гипоидная передача — между скрещивающимися валами. Преобладающее распространение получили конические передачи с осями, пересекающимися под прямым углом.
Прямозубые конические передачи могут применяться при малых окружных скоростях (до 3 м/сек) и при числе оборотов в минуту не более 1000, поскольку неточности в изготовлении тихоходных колес при таких скоростях не вызывают значительного шума и динамических нагрузок при работе. Кроме того, прямозубые конические колеса применяются в тех случаях, когда нежелательно изменение направления осевого усилия при реверсировании, что имеет место в передачах с криволинейным зубом. Прямозубые конические передачи обеспечивают передаточное отношение до 3.
При окружных скоростях, больших 3 м/сек, в конических редукторах применяют зубчатые передачи с косыми или криволинейными зубьями, которые благодаря постепенному входу в зацепление и меньшим изменением величины деформации зубьев в процессе зацепления работают с меньшим шумом и меньшими динамическими нагрузками. Кроме того, зубчатые колеса с косыми или криволинейными зубьями лучше работают на изгиб, чем прямозубые. Однако для полного контакта зубьев этих передач требуется прилегание зубьев не только по их ширине,но и по высоте, что вызывает повышенные требования к изготовлению косозубых передач и колес с криволинейными зубьями. Благодаря своим преимуществам такие передачи могут применяться при передаточных отношениях до 5 и даже выше.
Конические зубчатые колеса с косыми зубьями могут работать с окружной скоростью до 12 м/сек, а колеса с криволинейными зубьями — до 35—40 м/сек. Наибольшее распространение получили передачи с криволинейными зубьями, нарезанными по спирали, эвольвенте (паллоидные) или окружности (круговые).

В конических колесах со спиральным зубом, очерченным по логарифмической спирали (или эписиноиде), углы наклона спирали в разных точках ее равны (Рис. 6,а). Паллоидные колеса характеризуются переменным углом наклона зуба, возрастающим к внешней окружности (Рис. 6,6). Угол наклона зуба в круговых зубьях изменяется в пределах 25 / 45° (Рис. 6,б).
Конические колеса с шевронными зубьями не нашли применения из-за сложности изготовления и трудности регулировки, хотя технически возможно изготовление подобных передач.
По форме зуба к шевронным коническим колесам приближаются колеса с круговым зубом с нулевым средним углом наклона, так называемые зерол (Рис. 6,г). Колеса с зубьями типа зерол имеют меньшие осевые усилия, направление которых не меняется при изменении вращения колес. Это позволяет применять в подшипниковых узлах таких передач облегченные упорные подшипники. На Рис. 6,а, б, в, г, представлены развертки начального конуса.
Гипоидные зубчатые колеса позволяют передавать вращение между скрещивающимися валами, что определило их применение в некоторых машинах (чаще в автомобилях). Шестерня и колесо гипоидной передачи имеют разные углы наклона зубьев и зацепляются при вращении колес в прямом и обратном направлениях с различными углами зацепления. При выборе направления спирали колеса и шестерни рекомендуется придерживаться правила: если со стороны вершины начального конуса колеса шестерня будет находиться слева вверху или справа внизу, то следует брать шестерню левого хода и колесо правого хода, если же шестерня будет находиться слева внизу или справа вверху, то следует брать шестерню правого хода и колесо левого хода.

Гипоидные передачи более долговечны, имеют большую плавность зацепления и работают с меньшим шумом, чем конические колеса с круговым зубом.

Благодаря смещению валов шестерни и колеса в гипоидной передаче валы можно устанавливать на двух подшипниках, расположенных но обе стороны колес, что улучшает работу конической передачи. Однако в гипоидной передаче благодаря скольжению зубьев не только п поперечном, но и в продольном направлении значительно повышается температура и ухудшаются гидродинамические условия образования масляной пленки. Это приводит к заеданию колес особенно при большом модуле и малой твердости зубьев передачи. Поэтому для таких передач требуется применение специальной противозадирной смазки с прочной масляной пленкой.

Конические колеса с криволинейными зубьями и гипоидные колеса могут иметь различное направление спирали. Зубчатое колесо называется правоспиральным, если со стороны вершины конуса зубья наклонены наружу в сторону движения часовой стрелки, в противном случае колесо называется левоспиральным. Зубчатая пара называется правой или левой в зависимости от направления спирали конической шестерни.

При различном направлении вращения зубчатых колес будет меняться направление осевой реакции, что необходимо учитывать при конструировании подшипниковых узлов реверсивных передач. При нереверсивных передачах направление спирали следует выбирать таким, чтобы осевая реакция была направлена в сторону от вершин начального конуса. При этом осевое смещение колес будет приводить к увеличению зазоров в зацеплении, и заклинивание передач становится невозможным.

Допуски на конические зубчатые передачи устанавливает ГОСТ 3058-54. Стандарты охватывают колеса с прямыми, косыми и криволинейными зубьями с диаметрами делительной окружности до 2000 мм и модулями от 1 до 30 мм.

Стандарты распространяются на зубчатые передачи с осями, пересекающимися под любым углом. Установлено 12 степеней точности, причем допуски и отклонения указаны только для 5—11-й степеней. Для первых четырех степеней точности допуски не предусмотрены, поскольку в настоящее время невозможно изготовить колеса точнее 5-й степени.

В зависимости от ширины зубьев конические редукторы могут выполняться узкими и широкими. В узких редукторах ширина зубьев принимается равной 0,3 от длины образующей начального конуса (В = 0,3 L).

Иногда в тяжелых редукторах и при невысокой точности изготовления и монтажа передачи принимают В = 0,25 L. Узкие редукторы применяются при передаточных отношениях 3—5, причем число зубьев шестерни рекомендуется брать в пределах 20—23. В широких редукторах ширина зубьев принимается В -С 0,35 L. Эти редукторы рекомендуется применять при передаточных отношениях до 2,5 и при числе зубьев шестерни 25—28.

Одноступенчатые конические редукторы, выполненные в виде отдельных узлов, применяются сравнительно редко. Основное распространение получили комбинированные двух-, трех- и более ступенчатые цилиндро-конические редукторы.. Цилиндрические передачи могут быть любого типа с прямыми либо косыми зубьями.

Суммарное передаточное отношение двухступенчатых цилиндроконических редукторов при применении прямозубых конических колес может доходить до 22, а при применении колес с косыми либо криволинейными зубьями — до 40. Рекомендуемые параметры двухступенчатых коническо-цилиндрических редукторов общего назначения приведены в табл. 7. Разбивка передаточного отношения произведена из условия равнопрочности зубчатых передач первой и второй ступени по поверхностной прочности зубьев.

Таблица 7. Разбивка передаточного числа двухступенчатых коническо-цилиндрических редукторов

Произведение длины образующей начального конуса L на межцентровое расстояние А2 в мм	Ступени редуктора	Общее передаточное число
6,3			12,5				31,5
Передаточные числа по ступеням
150X250	Первая	2,0	2,0	2,0	2,1	2,4	2,7	3,1	3,5	4,4
150x250	Вторая	3,2	4.0	5,0	6,0	6,7	7,4	8,1	9,0	9,0
200x300	Первая	2,0	2,0	2,3	2,6	2,9	3,3	3,7	4,1	4,6
200X300	Вторая	3,2	4,0	4,4	4,8	5,5	6,1	6,7	7,7	8,7
250x400	Первая	2,0	2,0	2,0	2,4	2,7	3,0	3,4	3,8	4,4
250x400	Вторая	3,2	4,0	5,0	5,2	5,9	6,7	7,3	8,3	9,0
300X450	Первая	2,0	2,0	2,3	2,6	2,9	3,3	3,7	4,1	4,6
300x450	Вторая	3,2	4,0	4,4	4,8	5,5	6,1	6,7	7,7	8,7
350x500	Первая	2,0	2,1	2,4	2,7	3,1	3,5	3,9	4,4	4,9
350x500	Вторая	3,2	3,8	4,2	4,6	5,2	5,7	6,4	7,2	8,2
400x600	Первая	2,0	2,0	2,3	2,6	2,9	3,3	3,7	4.1	4,6
400x600	Вторая	3,2	4,0	4.4	4,8	5,5	6,1	6,7	7,7	8,7

Трехступенчатые коническо-цилиндрические редукторы могут применяться при общих передаточных числах до 315 Разбивку передаточного числа по ступеням в редукторах общего назначения можно производить по табл. 8, где разбивка сделана исходя из условия одинаковой поверхностной прочности зубьев.
В конических и цилиндро-конических редукторах ведомый и ведущий валы могут быть расположены горизонтально и вертикально. Редукторы могут быть выполнены по развернутой либо по соосной схеме.

Таблица 8. Разбивка передаточного числа трехступенчатых коническо-цилиндрических редукторов

Произведение длины образующей начального конуса L на межцентровое расстояние второй ступени А2 и на межцентровое расстояние третьей ступени A3 в мм	Ступени редуктора	Общее передаточное число
Передаточные числа по ступеням
100х 150x250	Первая	1,5	1,6	1,8	2,1	2,3	2,6	3,0	3,3	3,8	4,4
100X150X250	Вторая	3,6	3,9	4,2	4,5	4,9	5,4	5,9	6,8 1 7,3	8,0
100Х 150X250	Третья	7,5	8,0	8,3	8,5	8,9	9,0	9,0	9,0	9,0	9,0
150X200X300	Первая	2,2	2,4	2,7	9,0	3,3	3,6	3,9	4,3	4,7	5,1
150X200X300	Вторая	3,3	3,6	3,9	4,3	4,7	5,0	5,5	6,1	6,7	7,5
150x200x300	Третья	5,5	5,8	6,0	6,2	6,4	6,9	7,5	7,7	7,9	8,2
150X250X400	Первая	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,3	2,6	2,9	3,3	3,9
150X250X400	Вторая	4,3	4,5	4,9	5,4	5,9	6,3	7,0	7,8	8,4	9,0
150X250X400	Третья	7,7	8,0	8,1	8,2	8,5	8,6	8,8	8,9	9,0	9,0
200X300X450	Первая	1,7	1,9	2,2	2,4	2,7	3,0	3,3	3,6	4,0	4,4
200X300X450	Вторая	3,8	4,1	4,4	4,9	5,3	5,8	6,3	7,0	7,6	8,3
200X300X450	Третья	6,2	6,4	6,5	6,8	7,0	7,2	7,6	7,9	8,2	8,6
250X350X500	Первая	2,2	2,4	2,6	2,8	3,2	3,5	3,8	4,2	4,6	5,0
250X350X500	Вторая	3,6	3,9	4,3	4,8	5,1	5,6	6,3	7,0	7,5	8,2
250X350X500	Третья	5,0	5,3	5,6	5,9	6,2	6,4	6,7	6,8	7,2	7,7
250x400x600	Первая	1,6	1,8	2,0	2,2	2,5	2,8	3,1	3,4	3,8	4,3
250x400x600	Вторая	4,1	4,4	4,8	5,3	5,7	6,2	6,7	7,4	8,0	8,4
250x400x600	Третья	6,1	6,3	6,6	6,9	7,0	7,2	7,7	8,0	8,3	8,7
300x450x700	Первая	1,7	1,9	2,2	2,4	2,6	2,8	3,2	3,4	3,7	4,2
300x450x700	Вторая	3,7	4,0	4,2	4,7	5,1	5,9	6,5	7,2	8,2	8,6
300X450X700	Третья	6,4	6,6	6,8	7,1	7,5	7,6	7,7	8,2	8,3	8,7
355x500x800	Первая	1,9	2,0	2,2	2,5	2,8	3,1	3,4	3,7	4,1	4,6
355x500x800	Вторая	3,1	3,6	4,0	4,4	4,8	5,2	5,8	6,4	7,1	7,8
355X500X800	Третья	6,9	7,0	7,2	7,3	7,5	7,8	8,1	8,4	8,6	8,8

На Рис. 7 приведены кинематические схемы некоторых типов конических и цилиидро-конических редукторов общего назначения.
На Рис. 7,а представлена схема одноступенчатого конического редуктора. В коническом редукторе легко получить обратное направление вращения выходного вала. Для этого достаточно расположить зубчатое колесо с противоположной стороны конической шестерни. Часто этой особенностью пользуются при проектировании реверсивных конических редукторов. На Рис. 7.6 показана схема такого редуктора. В нем на тихоходном валу свободно посажены два зубчатых колеса, вращающихся в противоположные стороны. При переключении кулачковой муфты тихоходный вал будет изменять направление вращения.
В двухступенчатом коническо-цилиндрическом редукторе (Рис 7,в) оси быстроходного и тихоходного валов расположены в одной плоскости, т. е. вращение передается между пересекающимися валами. По такой схеме построено большинство коническо-цилиндрических редукторов. Однако двухступенчатый редуктор может иметь и перекрещивающиеся валы. На Рис. 7,г приведена схема коническо-цилиндрического редуктора, у которого оси ведущего и ведомого валов лежат в разных плоскостях.
В цилиндро-конических редукторах большой мощности коническую передачу рекомендуется использовать на первой ступени, так как большие конические колеса с высокой точностью нарезать затруднительно.
Правда, тихоходные конические колеса не так чувствительны к качеству изготовления и монтажа, и поэтому в редукторах средней мощности иногда применяют конические передачи на тихоходной ступени.
Трехступенчатые коническо-цилиндрические редукторы (Рис. 7,д) могут иметь схему, аналогичную двухступенчатым. Зубчатые колеса редуктора установлены на параллельных валах, лежащих в одной плоскости. Кроме того, трехступенчатый редуктор может служить для передачи вращения между перекрещивающимися валами. В этом случае оси ведущего и ведомого валов будут лежать в разных плоскостях.

Рис. 7. Кинематические схемы конических редукторов общего назначения

Промежуточная и тихоходная цилиндрические передачи трехступенчатого коническо-цилиндрического редуктора могут быть собраны по соосной схеме (Рис. 7,е). Такая схема применяется для уменьшения длины редуктора. Однако промежуточная ступень редуктора получается с большим запасом прочности вследствие одинакового межцентрового расстояния тихоходной и промежуточной ступени.

Все конические передачи требуют регулировки зацепления путем осевого смещения шестерни и колеса, что необходимо учитывать при конструировании подшипниковых узлов редуктора.
В целом конические редукторы более сложны и дороги и поэтому их применения следует избегать в тех случаях, когда конические передачи можно заменить цилиндрическими.

Дата добавления: 2015-07-20