dunaev_lelikova (819766), страница 52
Текст из файла (страница 52)
В качестве критерия оптимальности наиболее часто принимают массу изделия. Масса характеризует материалоемкость, она тесно связана с габаритами 1объемом) изделия и трудоемкостью его изготовления, а стоимость материала составляет значительную часть стоимости машины. Особое значение уменьшение массы имеет для транспортных машин, летательных аппаратов. Выбор варианта выполняют с учетом следующих общих ограничений: возможности конструктивного решения выбранного варианта; дефицитности материалов (для редукторов общепромышленного применения предпочтительны малолегированные стали и безоловянные бронзы, особенно при крупносерийном производстве); технологических возможностей производства (наличие соответствующего оборудования для зубонарезания; при высокой твердости материала колес необходимы отделочные операции: шлифование, притирка поверхностей зубьев); соразмерности узлов и деталей привода 1электродвигателя, редуктора, ременной или цепной передачи, приводного вала и др.), которая обусловлена требованиями целесообразности и технической эстетики.
420 Под конструктивными ограничениями понимают прежде всего возможность изготовления зубьев шестерни и обеспечение необходимой прочности и жесткости входного (быстроходного) вала, возможность размещения в корпусе редуктора подшипников валов быстроходной ступени. Чем больше передаточное число и „ редуктора и выше поверхностная твердость зубьев, тем труднее удовлетворить конструктивным ограничениям.
Исходя из обеспечения необходимой прочности и жесткости вычисляют диаметр д (мм) концевого участка входного (быстроходного) вала Д >Кз~Т (17.1) где К = 7 для цилиндрических и К = 8 для конических передач; 7в— вращающий момент на валу, Н . м. В связи с обычным по соображениям жесткости увеличением диаметра вала от концевого участка к участку расположения шестерни необходимо выполнение условия (здесь Ы вычисляют по формуле (17.1)): - для шестерни цилиндрической передачи редуктора а' , > 1,25а'; (17.2) - для передвижной шестерни цилиндрической ступени коробки передач о, >1,8г1; (17.3) - для шестерни конической передачи с(, >1,351.
(17.4) Ниже приведены рекомендации по выбору рационального варианта для отдельных типов редукторов. Конический редуктор. В качестве вариантов термообработки шестерни и колеса рассматривают улучшение, закалку с нагревом ТВЧ, цементацию. В соответствии с программой производится Расчет передачи по контактным напряжениям с проверкой по напряжениям изгиба, в результате чего определяют: размеры и массу зубчатых колес, габариты корпуса редуктора, массу всего редуктора. Вид термообработки оказывает существенное влияние на перечисленные параметры. Так, например, у цементованных колес по сравнению с улучшенными масса уменьшается в 2,5 ...
3 раза, однако масса редуктора снижается — 20;4, так как большая часть массы одноступенчатого редуктора приходится на корпус и валы. 421 По результатам расчета следует установить зависимость (построить график) массы зубчатых колес и всего редуктора, а также среднего делительного диаметра И, шестерни от вида термообработки. При выборе рационального варианта необходимо отдать предпочтение варианту с меньшей массой, удовлетворяющему, кроме общих, дополнительным конструктивным ограничениям: средний делительный диаметр шестерни должен удовлетворять условию (17.4); для обеспечения соразмерности редуктора и деталей, устанавливаемых на концах входного и выходного валов необходимо, чтобы диаметр ведомого шкива ременной или диаметр ведущей звездочки цепной передачи не превышали более чем на 20;4 диаметр с1„,,~ вершин зубьев колеса.
Цилиндрический редуктор. В качестве варьируемых параметров могут использоваться варианты термообработки, относительная ширина Ч~„„зубчатых колес. Для анализа строят графические зависимости массы зубчатых колес и всего редуктора от вида термообработки при различных значениях коэффициента у, . При выборе рационального варианта необходимо отдать предпочтение варианту с меньшей массой, удовлетворяющему, кроме общих, дополнительным конструктивным ограничениям: - диаметр Ы, впадин зубьев шестерни должен удовлетворять условию (! 7.2); - для обеспечения соразмерности редуктора и деталей, устанавливаемых на концах входного и выходного валов, необходимо, чтобы диаметр ведомого шкива ременной или диаметр ведущей звездочки цепной передачи не превышали более чем на 20 ОУо диаметр с(„вершин зубьев колеса; - должно быть обеспечено размещение в корпусе редуктора подшипников валов передачи с возможной установкой между подшипниками болта крепления крышки и корпуса редуктора (при плоскости разъема корпуса по осям валов).
Коробка передач. Анализ проводят так же, как для цилиндрического одноступенчатого редуктора, но с проверкой выполнения условия (17.3) и учетом того, что колеса в коробках передач уже, чем в редукторах. 422 Планетарный редуктор. Так же, как и для цилиндрического, основное влияние на массу редуктора оказывает вид термообработки. В качестве рационального нужно выбрать вариант с меньшей массой, но с возможностью размещения подшипника в сателлите, оценкой соразмерности солнечной шестерни и входного вала, эпицикла и детали, устанавливаемой на конце выходного вала.
Червячный редуктор. При расчете определяют: межосевое расстояние, размеры червяка и колеса, КПД передачи, температуру масла в редукторе. Расчет проводится последовательно для разных материалов венца червячного колеса: Бр0!ОФ!, Бр05Ц5С5, БрА9ЖЗЛ. Наиболее целесообразным является вариант с возможно меньшей массой и большим КПД при допустимой температуре масла в редукторе, с оценкой целесообразности установки вентилятора на быстроходном валу и соразмерности редуктора и деталей, устанавливаемых на концах входного и выходною валов. Двухступенчатый цилиндрический (коннческо-цилиндрический) редуктор. При проектировании двухступенчатых редукторов необходимо решить вопрос о распределении известного общего передаточного числа и „ редуктора между быстроходной иь и тихоходной и ступенями (и~,=и и ). Поэтому в программе предусматривается проведение расчетов при разных способах термообработки зубчатых колес и разных отношениях ив/ит .
Наибольшее влияние на массу редуктора оказывает термообработка. Закалка зубчатых колес с нагревом ТВЧ по сравнению с улучшением снижает массу редуктора в -1,2 раза, а цементация в -1,7 раза. Меньшее влияние оказывает распределение общего передаточного числа и „, а влияние относительной ширины колес невелико; при любой термообработке колес при изменении ~Р, от 0,3 ло 0,6 масса редуктора изменяется на -! 0 'Ы.
Термообработка оказывает существенное влияние на металло- емкость колес. Так, цементация с последующей закалкой по сравнению с улучшением снижает массу колес в 3,5 раза. При этом масса редуктора, как было сказано выше, изменяется меньше, так как масса улучшенных зубчатых колес составляет 30 ... 40 ',4 общей массы редуктора, а цементованных — 15 ... 20;4. 423 Для оценки результатов счета строят графики, отражаюшие влияние распределения передаточного числа и„, между ступенями, вида термообработки зубчатых колес на основные качественные показатели: массу т„ зубчатых колес, массу трм редуктора, суммарное межосевое расстояние а„, = а ь + и„т, диаметр Н, впадин зубьев быстроходной шестерни, диаметры И„ж и Ы„т вершин зубьев колес быстроходной и тихоходной ступеней. Поиск варианта с наименьшей массой редуктора должен предусматривать выполнение следующих конструктивных ограничений; диаметр И, (или И,) впадин зубьев шестерни быстроходной ступени должен удовлетворять условию (17.2) (нли (17.4)); должно быть обеспечено размещение в корпусе редуктора подшипников валов быстроходной н тихоходной ступеней; между подшипниками валов тихоходной ступени должен быть размещен болт крепления крышки и корпуса редуктора (при плоскости разьема корпуса по осям валов); при смазывании зацеплений погружением в масляную ванну зубчатых колес обеих ступеней разность ЛЛ = ~0,5(г1„,т — Ы„зв)~ диаметров вершин зубьев колес соответственно тихоходной и быстроходной ступеней должна быть по возможности меньше при выполнении условия ЛЯ <0,25Ы„т.
На рис. 17,! приведены графики, построенные по результатам расчета двухступенчатого цилиндрического редуктора, выполненного по развернутой схеме, для трех способов термообработки зубьев шестерни и колеса и трех способов распределения передаточного числа и , = и и между ступенями редуктора (трех значений отношения ив/и ): всего девять вариантов.
На графиках римскими цифрами обозначены следующие сочетания твердостей рабочих поверхностей зубьев шестерни и колеса, соответствующие способу термической обработки: 1 — улучшение шестерни и улучшение колеса (Н„, = 28,5НКС, Н„р — -24,8НКС); Н вЂ” закалка с нагревом ТВЧ шестерни и улучшение колеса (Н„= 47,5НКС, Н, = 28,5НКС ); 1И вЂ” цементация шестерни и колеса(О„=59НКС, Н„м =59НКС). 424 Рис. !7.1 На рис. 17.1, а проведена штриховая линия, соответствующая минимально допустимому значению диаметра Ы~, впадин зубьев быстроходной шестерни по условию (17.2). В качестве оптимального следует выбрать вариант с меньшей массой т „редуктора из числа тех, что расположены выше штриховой линии и удовлетворяют условию ЛЛ < 0,25Ы„зт. Поэтому для конструктивной проработки рекомендуется принять вариант 5 (см.
рис. 17.1, б, г), 425 пение в распределении передаточных чисел между ступенями характеризуется отношением ив/нт . В качестве критериев оптимальности примем: длину А и пло- А,яя Чя' щадь А основания рехе .А ~ кв дуктора (исходя из ра- 1 Раят ционального использояв вания площади цеха); г Ф / к нц ф ' г ',дат объем К редук/ т тора (что соответствует фЧ Я его массе); т массу М„зуб! чатых колес.
Как показывает анализ, каждый из критериев имеет минимум, м0 г з 1и~1и Рис. 17.2 При выполнении расчетов передач редукторов с одновременным выбором электродвигателя вычисления проводят прн различных частотах вращения валов электродвигателей одной и той же мощности. Масса т, двигателя при этом тем меньше, чем выше частота вращения вала. Но необходимость реализации большего передаточного числа ия, приводит к увеличению массы и, редуктора.
Поэтому оптимальным является вариант с минимальной суммарной массой привода и,„„= и, +и,м. Поиск варианта с наименьшей суммарной массой привода должен предусматривать выполнение перечисленных выше конструктивных ограничений для двухступенчатого редуктора. При нескольких влияющих параметрах целесообразно проводить поиск оптимальных решений на ЭВМ с выдачей результатов в графическом виде на экране или на бумаге с помощью графопостроителя. Рассмотрим программу оптимизации двухступенчатого редуктора, выполненного по развернутой схеме.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
