Все о редукторах. Справочная информация
Классификация, основные параметры редукторов
Цилиндрические редукторы
Червячные редукторы
Планетарные редукторы
Конические редукторы
Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней
Конструкция и назначение редуктора
Особенности редукторов по виду механических передач
Количество ступеней редуктора
Входные и выходные валы редукторов
Срок службы редуктора
Устройство редуктора
Монтажное исполнение
Как подобрать редуктор? Простые правила и примеры расчета
Передаточное отношение и как его определить?
Редукторы (латинского слова reductor) получили широкое распространение во всех отраслях промышленного и аграрного хозяйства, поэтому их производство с каждым годом увеличивается, появляются новые модификации, совершенствуются уже существующие модели.
Редуктор служит для снижения частоты вращения тихоходного вала и увеличения усилия на выходном валу.
Промышленностью сегодня выпускаются редукторы общего и специального назначения.
Редукторы общего назначения могут применяться во многих случаях и отвечают общим требованиям. Специальные же редукторы имеют нестандартные характеристики подходящие под определенные требования.
Классификация, основные параметры редукторов
В зависимости от типа зубчатой передачи редукторы бывают цилиндрические, конические, волновые, планетарные, глобоидные и червячные
. Широко применяются комбинированные редукторы, состоящие из нескольких совмещенных в одном корпусе типов передач (цилиндро-конические, цилиндро-червячные и т.
д.).Конструктивно редукторы могут передавать вращение между перекрещивающимися, пересекающимися и параллельными валами.
Так, например цилиндрические редукторы позволяют передать вращение между параллельными валами, конические — между пересекающимися, а червячные — между пересекающимися валами.
Общее передаточное число может достигать до нескольких десятков тысяч, и зависит от количества ступеней в редукторе. Широкое применение нашли редукторы, состоящие из одной, двух или трех ступеней, при чем они могут, как описывалось выше, совмещать разные типы зубчатых передач.
Ниже представлены наиболее популярные виды редукторов, серийно выпускаемые промышленностью.
Цилиндрические редукторы
Цилиндрические редукторы являются самыми популярными в машиностроении. Они позволяют передавать достаточно большие мощности, при этом КПД достигает 95%.
Вращение передается между параллельными или соосными валами. Передаваемая мощность зависит от типоразмера редуктора. В цилиндрических редукторах применяются передачи, состоящие из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колес. Количество цилиндрических передач напрямую влияет на передаточное отношение. Например, одноступенчатый редуктор может иметь передаточное число 1,5 до 10, две ступени — от 10 до 60, а три ступени — от 60 до 400.
Кинематические схемы наиболее распространенных видов цилиндрических редукторов представлены на рисунке ниже:
А) — Простой одноступенчатый цилиндрический редуктор
Б) – Двухступенчатый редуктор цилиндрический с несимметричным расположением зубчатых колес
В) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор, входной вал быстроходной передачи изготовлен с двумя шестернями
Г) – Соосный цилиндрический редуктор
Д) — Соосный цилиндрический редуктор с симметричным расположением опор относительно тихоходной передачи
Е) — Соосный цилиндрический редуктор с шевронной быстроходной передачей
Ж) — Соосный цилиндрический редуктор с раздвоенной передачей
З) — Соосный цилиндрический редуктор с посаженными на быстроходный вал двумя косозубыми шестернями с противоположенным наклоном зубьев
И) – Трехступенчатый цилиндрический редуктор с раздвоенной быстроходной и тихоходной передачей
Червячные редукторы
Червячные редукторы получили большую популярность в виду своей простоты и достаточно низкой стоимости.
В ниже приведенной таблице представлена зависимость передаточного отношения от количества зубов колеса и заходов винта.
Передаточное отношение | Число заходов червяка | Число зубов колеса |
7-8 | 4 | 28-32 |
9-13 | 3-4 | 27-52 |
14-24 | 2-3 | 28-72 |
15-27 | 2-3 | 50-81 |
28-40 | 1-2 | 28-80 |
40 | 1 | 40 |
Кинематические схемы одноступенчатых червячных редукторов представлены ниже:
А) Редуктор с нижним расположением червяка
Б) Редуктор с верхним расположением червяка
В) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена горизонтально)
Г) Редуктор с боковым расположением червяка (ось червяка расположена вертикально)
Редукторы червячные двухступенчатые позволяют получить моменты в диапазоне 100 – 2800Нм.
Конструкция представляет собой жесткую скрутку двух редукторов. Между собой редукторы соединены с помощью фланца. Цилиндрический вал первой ступени установлен в полый вал второй ступени.
Вариант расположения червячных пар представлен на рисунке ниже:
Расположение входного и выходного вала зависит от варианта сборки. Существуют следующие сборки: 11, 12, 13, 16, 21, 22, 23, 26.
Планетарные редукторы
Планетарные редукторы нашли широкое применение в тяжелом машиностроении, так как обладают рядом преимуществ перед редукторами другого типа. На редукторах планетарного типа можно получить достаточно большие передаточные числа, при этом габариты редуктора будут намного меньше чем у червячного или цилиндрического редуктора. Конструкция редуктора представляет собой планетарный механизм.
Основными элементами редуктора являются сателлиты, солнечная шестерня, кольцевая шестерня и водило.
Внешний вид устройства планетарного редуктора представлен ниже:
А) сателлиты
Б) солнечная шестерня
В) водило
Г) кольцевая шестерня
Кольцевая шестерня планетарного редуктора находится в неподвижном состоянии, Вращение от входного вала передается на солнечную шестерню находящеюся в зацеплении со всеми сателлитами. Сателлиты вращаются внутри неподвижной кольцевой шестерни передавая энергию вращения на водило, а далее на выходной вал редуктора. Планетарный механизм может быть одно-, двух- и трехступенчатым, передаточное отношение зависит от количества зубьев на каждой шестерне.
Свое название планетарный редуктор получил благодаря тому, что зубчатые колеса вращаются подобно планетам солнечной системы. Планетарные редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми.
Передаточное отношение может быть в пределах 6 – 450. Редукторы планетарного типа обладают высоким КПД, и позволяют передавать большие мощности без потерь на нагрев. Для удобства монтажа планетарные редукторы выпускаются на лапах или на опорном фланце, а также возможен комбинированный вариант.
В настоящий момент на Российском рынке приводной техники пользуются популярностью редукторы серии 3МП и МПО.
Конические и цилиндро-конические редукторы
Конические и цилиндро-конические редукторы передают момент между пересекающимися или скрещивающимися валами. В редукторах применяются шестерни в виде конуса с прямыми или косыми зубами. Конические редукторы имеют большую плавность зацепления, что позволяет им выдерживать большие нагрузки. Редукторы могут быть одно-, двух- и трехступенчатыми. Большое распространение получили цилиндро-конические редукторы, где общее передаточное отношение может достигать 315.
На рисунке ниже представлены кинематические схемы конических редукторов:
А) Реверсивный конический редуктор. Смена направления вращения достигается установкой зубчатого колеса с противоположенной стороны конической шестерни.
Б) Реверсивный конический редуктор. Конические шестерни вращаются в разных направлениях. Подключение тихоходного вала к одной из конических шестеренок происходит за счет кулачковой муфты.
В) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.
Г) Двухступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Входной и выходные валы перекрещиваются и лежат в разных плоскостях.
Д) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Быстроходный и тихоходный валы находятся под прямым углом в одной плоскости.
Е) Трехступенчатый коническо-цилиндрический редуктор. Промежуточная и тихоходная цилиндрическая передача собраны по соосной схеме.
Конические редукторы широко используются в изделиях, где требуются передать высокий момент под прямым углом. В отличие от червячных редукторов, конические редукторы не имеют быстро изнашиваемого бронзового колеса, что позволяет работать им в тяжелых условиях длительное время. Также важным отличием является обратимость, возможность передавать вращение от тихоходного вала к быстроходному валу. Обратимость позволяет разгрузить редукторный механизм в отличие от червячного редуктора, что позволяет использовать конический редуктор в установках с высокой инерцией.
Классификация редукторов в зависимости от вида передач и числа ступеней:
Тип редуктора | Количество ступеней | Тип механической передачи | Расположение тихоходного и быстроходного валов |
Цилиндрический | Одна ступень | Одна или несколько цилиндрических передач | Параллельное |
Две ступени; три ступени | Параллельное или соосное | ||
Четыре ступени | Параллельное | ||
Конический | Одна ступень | Одна коническая передача | Пересекающееся |
Коническо-цилиндрический | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Одна коническая передача и одна или несколько цилиндрических передач | Пересекающееся или скрещивающееся |
Червячный | Одна ступень; две ступени | Одна или две червячные передачи | Скрещивающееся |
Параллельное | |||
Цилиндрическо-червячный или червячно-цилиндрический | Две ступени; три ступени | Одна или две цилиндрические передачи и одна червячная передача | Скрещивающееся |
Планетарный | Одна ступень; две ступени; три ступени | Каждая ступень состоит из двух центральных зубчатых колес и сателлитов | Соосное |
Цилиндрическо-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной или нескольких цилиндрических и планетарных передач | Параллельное или соосное |
Коническо-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной конической и планетарных передач | Пересекающееся |
Червячно-планетарный | Две ступени; три ступени; четыре ступени | Сборка из одной конической и планетарных передач | Скрещивающееся |
Волновой | Одна ступень | Одна волновая передача | Соосное |
Конструкция и назначение редуктора
Механизм, служащий для понижения угловой скорости и одновременно повышающий крутящий момент, принято называть редуктором.
Энергия вращения подводится на входной вал редуктора, далее в зависимости от передаточного отношения на выходном валу получаем пониженную частоту и увеличенный момент.
В состав редуктора в зависимости от типа механической передачи обычно входят зубчатые или червячные пары, центрирующие подшипники, валы, различные уплотнения, сальники и т.д. Элементы редуктора помещаются в корпус, состоящий из двух частей – основания и крышки. Рабочие механизмы редуктора при работе непрерывно смазываются маслом путем разбрызгивания, а в отдельных случаях применяется принудительный насос, помещенный внутрь редуктора.
Существует огромное количество различных типов редукторов, но наибольшую популярность получили цилиндрические, планетарные, конические и червячные редукторы. Каждый тип редуктора имеет свои определенные преимущества и недостатки, которые следует учитывать при конструировании оборудования. Основными же критериями для подбора редуктора являются определение необходимой мощности или момента нагрузки, коэффициента редукции (передаточного отношения), а также монтажного расположения источника вращения и рабочего механизма.
Особенности редукторов по виду механических передач
Мировой промышленностью выпускается огромное количество редукторов и редукторных механизмов различающихся по типу передачи, вариантам сборки и т.д. Рассмотрим основные типы механических передач, их особенности и преимущества.
Цилиндрическая передача – является самой надежной и долговечной из всех видов зубчатых передач. Данная передача применяется в редукторах, где требуется высокая надежность и высокий КПД. Цилиндрические передачи обычно состоят из прямозубых, косозубых или шевронных зубчатых колёс.
а) Прямозубая цилиндрическая передача
б) Косозубая цилиндрическая передача
в) Шевронная цилиндрическая передача
г) Цилиндрическая передача с внутренним зацеплением
Конические передачи – обладают всеми преимуществами цилиндрических зубчатых передач и применяются в случае перекрещивания входного и выходного валов.
а) Коническая зубчатая передача с прямым зубом
б) Коническая зубчатая передача с косым зубом
в) Коническая зубчатая передача с криволинейным зубом
г) Коническая гипоидная передача
Червячная передача – позволяет передавать кинетическую энергию между пересекающимися в одной плоскости валами. Основными преимуществами данной передачи является высокий показатель передаточного отношения, самоторможение, компактные размеры. Недостатками являются низкий КПД, быстрый износ бронзового колеса, а также ограниченная способность передавать большие мощности.
Гипоидная передача – она же спироидная состоит из конического червяка и диска со спиральными зубьями. Ось червяка значительно смещена от оси конического колеса, благодаря чему число зубьев одновременно входящих в зацепление в несколько раз больше чем у червячных передач.
В отличие от червячной пары в гипоидной передаче линия контакта перпендикулярна к направлению скорости скольжения, что обеспечивает масленый клин и уменьшает трение. Благодаря этому КПД гипоидной передачи выше, чем у червячной передачи на 25%.
а) Червячная передача с цилиндрическим червяком
б) Червячная передача с глобоидным червяком
в) Спироидная передача
г) Тороидно-дисковая передача
д) Тороидная передача внутреннего зацепления
Волновая передача – прототипом является планетарная передача с небольшой разницей количества зубов сателлита и неподвижного колеса. Волновая передача характеризуется высоким показателем передаточного отношения (до 350). Основными элементами волновой передачи являются гибкое колесо, жесткое колесо и волновой генератор.
Под действием генератора гибкое колесо деформируется и происходит зацепление зубьев с жестким колесом. Волновые передачи широко применяются в точном машиностроении благодаря высокой плавности и отсутствия вибраций во время работы.
1) Зубчатое колесо с внутренними зубьями
2) Гибкое колесо с наружными зубьями соединенное с выходным валом редуктора
3) Генератор волн
Количество ступеней редуктора
Число ступеней редуктора напрямую влияет на передаточное отношение. В червячных редукторах наиболее распространены одноступенчатые пары. Цилиндрические же редукторы, состоящие из одной ступени, применяются реже, чем двух- или трехступенчатые редукторы. В производстве редукторов все чаще применяются комбинированные передачи, состоящие из разных типов передач, например коническо-цилиндрические редукторы.
Входные и выходные валы редукторов
В редукторах обычно применяются обычные прямые валы, имеющие форму тел вращения. На валы редукторов действуют внешние нагрузки, консольные нагрузки и усилия преодоления зацеплений. Крутящий момент на валу определяется рабочим крутящим моментом редуктора или реактивным крутящим моментом привода. Консольная нагрузка определяется способом соединения редуктора с двигателем, зависит от радиального или осевого усилия на вал. В ряде машин, к которым предъявляются особые требования в отношении габаритов или веса используются редукторы с полым валом. Полый вал редуктора позволяет располагать вал исполнительного механизма внутри редуктора, тем самым отпадает необходимость использовать переходные полумуфты и т.п.
Срок службы редуктора
Срок службы редуктора зависит от правильных расчетов параметров действующей нагрузки.
Также на длительность работы влияет своевременное профилактическое обслуживание редуктора, замена масла и сальников. Регулярный профилактический осмотр позволит избежать незапланированного ремонта или замену редуктора. Уровень масла контролируется через смотровое окно в редукторе и при необходимости доливается до нужного уровня.
Ниже приведена таблица зависимости срока службы редуктора от типа передачи:
Тип передачи редуктора | Гарантированный ресурс в часах |
Цилиндрическая, планетарная, коническая, цилиндро-коническая | более 25000 |
Волновая, червячная, глобоидная | более 10000 |
Устройство редуктора
Основными элементами редуктора являются:
1.
Прошедшие обработку зубчатые колеса с зубьями высокой твердости. Материалом обычно служит сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В планетарных редукторах шестерни и сателлиты изготовлены из стали марки 25ХГМ ГОСТ 4543-71. Зубчатые венцы из стали 40Х. Червячные валы изготавливаются из стали марки ГОСТ 4543-71 – 18ХГТ, 20Х с последующей цементацией рабочих поверхностей. Венцы червячных редукторов изготавливают из бронзы Бр010Ф1 ГОСТ 613-79. Гибкое колесо волнового редуктора изготовлено из кованой стали 30ХГСА ГОСТ 4543-71.
2. Валы (оси) быстроходные, промежуточные и тихоходные. Материалом является — сталь марки (40Х, 40ХН ГОСТ 4543-71). В зависимости от варианта сборки выходные валы могут быть одно- и двухконцевыми, а также полыми со шпоночным пазом. Выходные валы планетарных редукторов изготовлены заодно с водилом последней ступени. Материалом служит чугун или сталь.
3. Подшипниковые узлы. Используются подшипники качения воспринимающие большие осевые и консольные нагрузки.
Применяются обычно конические роликоподшипники.
4. Шлицевые, шпоночные соединения. Шлицевые соединения чаще применяются в червячных редукторах (выходной полый вал). Шпонки применяются для соединения валов с зубчатыми колесами, муфтами и другими деталями.
5. Корпуса редукторов. Корпуса и крышки редукторов выполняются методом литья. В качестве материалов используется чугун марки СЧ 15 ГОСТ 1412-79 или сплав алюминия АЛ11. Для улучшения отвода тепла корпуса редукторов снабжаются ребрами.
Монтажное исполнение
Соосный редуктор — входной и выходной вал находятся на одной оси
Червячный редуктор — входной и выходной вал находятся под прямым углом
Цилиндрический редуктор — входной и выходной вал находятся на параллельных осях
Коническо-цилиндрический редуктор — входной и выходной вал перекрещиваются
Монтажное положение соосных цилиндрических или планетарных редукторов
Монтажное положение и вариант сборки червячных одноступенчатых редукторов
Монтажное положение и вариант сборки червячных двухступенчатых редукторов
Монтажное положение и вариант сборки цилиндрических редукторов
Методика выбора редуктора в зависимости от нагрузки
Методика выбора редуктора заключается в грамотном расчете основных параметров нагрузки и условий эксплуатации.
Технические характеристики описаны в каталогах, а выбор редуктора делается в несколько этапов:
- выбор редуктора по типу механической передачи
- определение габарита (типоразмера) редуктора
- определение консольных и осевых нагрузок на входной и выходной валы
- определение температурного режима редуктора
На первом этапе конструктор определяет тип редуктора исходя из заданных задач и конструктивных особенностей будущего изделия. На этом же этапе закладываются такие параметры как: передаточное отношение, количество ступеней, расположение входного и выходного валов в пространстве.
На втором этапе следует определить межосевое расстояние. Исходные данные на каждый тип редуктора можно найти в каталоге. Следует помнить, что межосевое расстояние влияет на способность передать момент от двигателя к нагрузке.
Консольные и осевые нагрузки определяются уравнениями, а потом сравниваются со значениями в каталоге. В случае превышения расчетных нагрузок, на какой либо вал, редуктор выбирается на типоразмер выше.
Температурный режим определяется во время работы редуктора. Температура не должна превышать + 80° гр. при длительной работе редуктора с действующей нагрузкой.
Как выбрать редуктор?
Выбор редуктора должен производить квалифицированный сотрудник т.к. неправильные расчеты могут привести к поломке редуктора или сопутствующего оборудования. Грамотный выбор редуктора поможет избежать дальнейшие затраты на ремонт и покупку нового привода. Основными параметрами для выбора редуктора как было сказано выше, являются: тип редуктора, габарит или типоразмер, передаточное отношение, а также кинематическая схема.
Определить габарит редуктора можно с помощью каталога, где указаны максимальные значения крутящего момента для каждого типоразмера.
Момент действующей нагрузки на редуктор определяется следующим выражением:
где:
M2 — выходной момент на валу редуктора (Н/М)
P1 — подводимая мощность на быстроходном валу редуктора (кВт)
Rd — динамический КПД редуктора (%)
n2 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)
Частоту вращения тихоходного вала n2 можно определить, зная значения передаточного отношения редуктора i, а также значения скорости быстроходного вала n1.
где:
n1 — частота вращения быстроходного вала (об/мин)
n2 — частота вращения тихоходного вала (об/мин)
i — передаточное отношение редуктора
Еще одним важным фактором, который следует учитывать при подборе редуктора, является величина – сервис фактор (s/f).
Сервис фактор sf – это отношение максимально допустимого момента M2 max указанного в каталоге к номинальному моменту M2 зависящего от мощности двигателя.
где:
M2 max — максимально допустимый момент (паспортное значение)
M2 — номинальный момент на валу редуктора (зависит от мощности двигателя)
Значение сервис фактора (s/f) напрямую связан с ресурсом редуктора и зависит от условий работы привода.
При работе редуктора с нормальной нагрузкой, где число стартов не превышает 60 пусков в час — сервис фактор может выбираться: sf = 1.
При средней нагрузке, где число стартов не превышает 150 пусков в час — сервис фактор выбирается: sf = 1,5.
При тяжелой ударной нагрузке с возможностью заклинивания вала редуктора сервис фактор выбирается: sf = 2 и более.
Передаточное отношение и как его определить?
Основное назначение любого редуктора понижение угловой скорости подводимой на его входной вал. Значения выходной скорости определятся передаточным отношением редуктора. Передаточное отношение редуктора — это отношение скорости входного вала к скорости выходного вала.
Устройство редуктора | Полезные статьи
Виды редукторов
Назначение редуктора это передача крутящего момента от привода к исполнительному механизму и изменение крутящего момента и угловой скорости, в том числе и направление вращения вала. В машиностроении применяются червячные, цилиндрические, конические, планетарные, волновые и другие виды редукторов. Они применяются для привода барабанов лебедок грузовых и пассажирских лифтов или конвейерных лент, в червячных и шестеренных талях, для вращения валков прокатных станов и т.
д.
Основной рабочий орган редуктора это зубчатое колесо, которое входит в зацепление с сопряженным колесом, обеспечивая передачу крутящего момента. В цилиндрическом редукторе, применяемом для передачи крутящего момента между параллельными валами, применяется цилиндрическое зубчатое колесо, зацепление в котором может быть прямозубым, косозубым или шевронным.
Для передачи вращения между перпендикулярно расположенными валами применяются червячный или конический редуктор. В червячном редукторе применяется т.н. червячная передача, состоящая из червяка и червячного колеса. Червяк может быть цилиндрическим или глобоидным. В коническом редукторе применяются конические колеса с прямозубым или косозубым зацеплением, оси вращения которых расположены под 90° друг к другу.
Наиболее сложным, производительным и дорогим является планетарный редуктор, который применятся для передачи вращения между соосными валами, где требуется обеспечение больших передаточных чисел, высокой производительности и компактности.
Как устроен редуктор
Рассмотрим назначение и устройство редуктора, принцип работы на примере двухступенчатого цилиндрического редуктора.
Основные элементы редуктора это корпус, в котором смонтированы детали редуктора, тихоходный вал, обозначен буквой Т и быстроходный вал (Б), промежуточный вал и зубчатые колеса. Так как основное назначение редуктора это повышение крутящего момента за счет редуцирования, т.е. уменьшения угловой скорости вращения выходного вала, то тихоходный вал соединен с исполнительным механизмом, а быстроходный вал соединен с приводом (электродвигатель, гидромотор или ДВС). На быстроходном валу смонтировано зубчатое колесо, которое вращается с теми же параметрами, что и быстроходный вал. Это зубчатое колесо входит в зацепление с колесом большего диаметра, расположенным на одном конце промежуточного вала. За счет разницы в диаметрах промежуточное колесо вращается медленнее, но с большим крутящим моментом. На второй конец промежуточного вала смонтировано зубчатое колесо меньшего диаметра, но вращающееся с той же скоростью и моментом.
Малое колесо промежуточного вала передает вращение на зубчатое колесо тихоходного вала, имеющее больший диаметр, поэтому снижение скорости вращение и прирост момента повторяются. Таким образом, в таком редукторе выполнены два зацепления, производящие уменьшение скорости вращения и увеличение крутящего момента. Каждое зацепление имеет свое передаточное отношение равное отношению угловых скоростей или диаметров колес. Передаточное отношение редуктора это произведение передаточных отношений отдельных пар колес. Таким образом, получаем двухступенчатый редуктор, состоящий из двух пар зубчатых колес, передающих крутящий момент. На данном примере мы узнали, как устроен редуктор.
Устройство и работа планетарного редуктора
Червячный, цилиндрический и конические редуктора имеют, в общем, схожую конструкцию – зубчатые колеса соединены последовательно и в зацепление всегда находятся два колеса, причем каждый вал приводится в движение своим колесом. Это обеспечивает простоту конструкции, надежность, однако приводит к увеличению габаритов и массы.
В планетарном редукторе применен иной принцип устройства и работы. Простая планетарная передача состоит из шестерен-сателлитов 2, закрепленных на водиле 4, вращающихся вокруг центральной, солнечной шестерни 1, при этом опорой для шестерен-сателлитов служит неподвижная коронная шестерня 3. Вращение передается несколькими сателлитами, которые вращаются вокруг солнечной шестерни. Вследствие этого уменьшается нагрузка на центральное колесо. Передаточное отношение определяется отношением угловой скорости солнечной шестерни к угловой скорости водила.
Планетарные передачи так же могут быть многоступенчатыми, где применяется несколько рядов сателлитов и солнечных шестерен, что увеличивает передаточное число до 1000 и более. Планетарные редуктора применяются в приводах требующих высоких оборотов, например приводы транспортных машин, коробках передач, сервоприводах и т.д.
Редукторы: назначение, устройство и типы
27.
03.2020
Что же такое редуктор? В конце XIX века были разработаны электродвигатели, которые позволили легко и удобно приводить в рабочее состояние станки, транспорт и другие механизмы. Возможность получения лишь вращательного движения и высокая скорость привели к тому, что появилась необходимость разработки особых механизмов, которые позволят понижать скорость вращения. Такие приспособления назвали «редуктор», что переводится с латинского как «возвращаю обратно».
Применение устройства
Редуктор представляет собой устройство, благодаря которому можно преобразовывать крутящий момент и осуществлять передачу усилия по назначению. Такую деталь можно назвать одной из незаменимых, она применяется во всех сферах жизнедеятельности. Действия любых станков, агрегатов и приборов основываются на применении электрического двигателя, в каждом из которых находится редуктор. Такое устройство используется в следующих случаях:
- в производстве встраивается в различные станки, увеличивая скорость вращения;
- редуктор – один из главных компонентов бытовой техники различного вида, которая приводится в действие электрическим двигателем: стиральные машинки, дрели, миксеры и другие;
- в газодобывающей промышленности это устройство является элементом конструкции, которая регулирует напор, величину давления газовой среды в газопроводе, при раздаче газа потребителям;
- в строительстве с помощью редуктора обеспечивается оптимальное поступление смеси при применении газопламенных горелок, резке и сварке деталей из металла;
- устройство является элементом коробки передач в автомобилях и других транспортных средствах, оно работает на понижение количества оборотов, создавая мягкий и плавный ход;
- в медицине устройство устанавливают на тонометрах, кислородных подушках, баллонах, которые предназначены для хранения различных газовых смесей;
- в пищевой промышленности редуктор применяется для того, чтобы регулировать давление в варочных и купажных емкостях;
- это приспособление также используется в кондиционерах, насосах и вентиляционных системах.
При помощи редуктора можно решить множество сложных и нужных задач, которые требуют повышения или понижения частоты вращения.
Устройство редуктора
В зависимости от назначения, устройство редуктора может отличаться. Корпус производится из стали, чугуна или легких сплавов. Он может перемещаться либо крепиться с помощью особых приспособлений. Внутри корпуса могут находиться элементы одной или нескольких передач, которые представляют собой валы, зубчатые колеса и другие нужные детали.
Устройство выполняет работу с большими нагрузками, детали редуктора постоянно подвергаются влиянию силы трения, вследствие чего повышается температура. Именно поэтому, в зависимости от назначения и интенсивности эксплуатации, в корпус могут ставиться специальные приспособления для смазки и охлаждения деталей механизма. На выходе вала ставятся уплотнители, которые предотвращают утечку смазки. Применяются особые конструкционные элементы, чтобы не допустить повышения давления масла внутри редуктора.
Классификация устройств
Есть несколько способов классификации редукторов. В зависимости от числа ступеней они бывают одно-, двух- и трехступенчатые. По расположению их разделяют на: горизонтальные и вертикальные. По конструктивному исполнению: механические и мотор-редукторы. Но главный метод классификации основан на типе применяемой передачи, и выделяют такие виды устройств:
- конические – компактные и производительные, позволяют изменить направление энергии, которая передается;
- червячные – устройство редукторов этого вида включает винт и зубчатое колесо, валы скрещиваются под углом, их характеризует высокое передаточное число, однако низкий КПД, несмотря на это их активно применяют в станках и подъемниках, поскольку они обеспечивают низкий уровень шума и плавность хода;
- гипоидные (спироидные) – применяются в приводах низкой мощности, энергия передается коническими колесами, оси которых находятся под углом;
- волновые – отличаются надежностью, бесшумностью, компактностью, долгой эксплуатацией, небольшой массой и высоким значением передаточного числа;
- цилиндрические – обладают высоким КПД, надежностью и долговечностью, предназначены для работы в самых сложных условиях и в ответственных случаях.
Это лишь малая часть типов механизмов. Также существуют редукторы, в которых применяются несколько передач разного вида одновременно, их называют комбинированными.
Особенности выбора механизма
Редуктор может быть создан под конкретный вариант применения, либо можно купить готовый механизм с учетом предполагаемой нагрузки. Необходимо брать во внимание, что от правильности расчета устройства зависит надежность и долговечность привода. Кроме перечисленных характеристик, нужно обратить внимание и на такие параметры: условия использования, рабочая температура и особенности размещения. Если комплексно проанализировать все требования и предполагаемые условия использования оборудования, получится выбрать оптимальное для решения конкретных задач.
Назначение и устройство червячного одноступенчатого редуктора (Курсовая работа)
Размещенно на http://www.
Введение
Качество продукции зависит от большого числа взаимосвязанных и не зависимых друг от друга факторов, имеющих как закономерный, так и случайный характер. Например, для машиностроительной продукции к числу таких факторов относят: точность оборудования; жесткость системы станок-приспособление инструмент-деталь; посторонние включения в материал заготовки; температурные колебания; квалификация обслуживающего персонала; погрешность режущего инструмента; режимы механической обработки; точность соблюдения параметров предварительной термической обработки и др.
В современном машиностроении существует большое разнообразие кинематических схем редукторов, их форм и конструкций.
Редукторы делятся на цилиндрические (оси ведущего и ведомого валов параллельны), конические (оси валов пересекаются), червячные (оси валов перекрещиваются в пространстве). Встречаются и комбинированные редукторы, представляющие сочетание зубчатых (цилиндрических и конических) и червячных передач.
По числу пар передач редукторы делятся на одноступенчатые и многоступенчатые.
Объектом данной курсовой работы является редуктор червячный одноступенчатый.
Целью курсовой работы является расширение, углубление и закрепление теоретических знаний, и применение этих знаний для проектирования технологических процессов сборки редуктора и технологических процессов изготовления детали – колесо червячное в сборе.
Характеристика и описание объекта разработки
Изделие – редуктор червячный, одноступенчатый. Редуктор состоит из чугунного литого корпуса, в котором на подшипниках качения вращаются валы с червяком и червячным колесом. Быстроходный вал выполнен заодно с червяком представляет собой вал-червяк. Червячное колесо посажено на валу на шпонку. Все валы вращаются на радиально-упорных роликовых подшипниках, поскольку осевая сила со стороны червячного зацепления довольно значительная. Подшипниковые узлы закрыты крышками с регулировочными прокладками, которые позволяют регулировать зацепление. Крышки подшипников на входном и выходном концах валов имеют резиновые уплотнения.
Корпус редуктора разъёмный и состоит из двух частей – верхней и нижней. Смачивание червячного зацепления осуществляется картерным непроточным способом – окунанием. Для этого в нижнюю часть корпуса заливается масло необходимой марки. Смазывание подшипников происходит в результате разбрызгивания масла. Уровень масла контролируется крановыми масло-указателями. На верхней крышке корпуса имеется крышка с пробкой-отдушиной, соединяющей внутреннею полость редуктора с атмосферой.
Редуктор предназначен для передачи и преобразования крутящего момента от электродвигателя через упругую втулочно-пальцевую муфту на приводной вал.
Для выполнения редуктором своего предназначения редуктор должен отвечать следующим требованиям:
детали должны быть точно изготовлены;
монтаж редуктора должен быть выполнен точно в соответствии с требованиями чертежа;
редуктор должен иметь высокий КПД и допускаемый уровень шума, что можно обеспечить точной сборкой зубчатых колёс.
Описание работы и служебное назначение объекта
Редуктор червячный одноступенчатый предназначен для передачи и преобразования крутящего момента от электродвигателя к валу рабочей машины.
Технические показатели редуктора:
Передаваемая мощность – 3,0 кВт;
Частота вращения входного вала – 1350 мин-1;
Передаточное число: редуктора – 15,5;
КПД редуктора – 74%;
Срок службы редуктора при двухсменной работе – 5 лет.
Редуктор получает вращение от электродвигателя через малоинерционную упругую муфту. При длительной работе без перерыва редуктора, температура трущихся деталей (колёс, валов и подшипников) не должна превышать 75С, температура корпуса – 50С. В связи с чем червяк редуктора погружается в масляную ванну. Смазывание подшипников происходит за счёт разбрызгивания.
Выбор и анализ НТД по качеству объекта разработки
Номенклатура показателей качества редукторов, обозначение и характеризуемые свойства приведены в ГОСТ 4.124-84 «Система показателей качества продукции. Редукторы, мотор — редукторы, вариаторы. Номенклатура показателей» Настоящий стандарт распространяется на редукторы, мотор — редукторы, вариаторы общемашиностроительного применения и устанавливает номенклатуру основных показателей качества, используемых при оценке уровня качества продукции.
Состоит из трех основных разделов:
1) Номенклатура показателей качества редукторов, мотор — редукторов, вариаторов.
2) Классификационные группировки редукторов, мотор — редукторов, вариаторов.
3) Применяемость показателей качества редукторов, мотор — редукторов, вариаторов.
Назначение, устройство и типы редукторов. Центр электроники Entrance
Создание в конце 19 века электродвигателя позволило удобно приведить в действие станки, транспортные средства и другие устройства и механизмы. Высокая скорость и возможность получения только вращательного вида движения привели к необходимости создания специальных механизмов для понижения скорости вращения. Эти приспособления получили название редуктор. В переводе с латинского слово reductor означает – возвращаю обратно.
Применение
Что такое редуктор, в общем-то, понятно – это устройство позволяющее преобразовывать крутящий момент и передавать усилие по назначению. Можно сказать, что это одна из самых незаменимых деталей, которая находит применение во всех областях деятельности человека. Нет ни одного прибора, станка, агрегата, действие которого основано на использовании электродвигателя, в котором не было бы редуктора. С его помощью решается ряд сложных и необходимых задач, требующих повышению или понижения частоты вращения, но он используется и в других случаях:
- в производстве он встраивается в разнообразные станки, повышая угловую скорость вращательного движения;
- в автомобилях и других транспортных средствах редуктор является составным элементом коробки передач, здесь он работает на понижение числа оборотов, обеспечивая более мягкий, плавный ход;
- в газодобывающей промышленности устройство является составным элементом конструкции, регулирующей напор, величину давления газовой среды внутри газопровода, при раздаче газа потребителям;
- в медицине редуктор устанавливают на кислородных подушках, тонометрах, баллонах, предназначенных для хранения разнообразных газовых смесей;
- в пищевой промышленности он используется для регулировки давления в варочных, купажных емкостях;
- в строительстве с их помощью обеспечивается оптимальное поступление смеси при использовании газопламенных горелок, сварке и резке металлических деталей;
- редуктор является одним из основных элементов бытовой техники любого вида, приводимого в действие электродвигателем: стиральные и посудомоечные машины, миксеры, дрели и так далее;
- в насосах, кондиционерах, вентиляционных системах также невозможно обойтись без этого приспособления.
Конструкция
Устройство редуктора может несколько отличаться в зависимости от его назначения. Корпус изготавливают из чугуна, стали, легких сплавов. Он может крепиться стационарно при помощи специальных приспособлений или перемещаться. Внутри корпуса располагаются элементы одной или нескольких передач, представляющие собой валы, зубчатые колеса и другие необходимые детали.
Редуктор это устройство, которое работает с большими нагрузками, его детали подвергаются воздействию силы трения, что ведет к повышению температуры. Поэтому, в зависимости от назначения, интенсивности использования в корпус могут встраиваться приспособления для смазки (например, масляный насос), охлаждения элементов механизма. На выходе вала устанавливают уплотнители, предотвращающие утечку смазки. Для недопущения чрезмерного повышения давления масла внутри редуктора, используются специальные конструкционные элементы.
Классификация редукторов
Существует несколько способов классификации устройств. В зависимости от количества ступеней их подразделяют на одно-, двух-, трехступенчатые. По способу расположения выделяют вертикальные и горизонтальные. По конструктивному исполнению их делят на механические устройства и мотор-редукторы. Но все же, основной метод классификации основан на типе используемой передачи. В этом случае выделяют следующие виды агрегатов:
- цилиндрические, имеют высокий КПД, надежны, долговечны, предназначены для работы в наиболее сложных условиях, в ответственных случаях, например, на грузоподъемных механизмах;
- конические, имеют более сложную конструкцию с пересекающимися под углом осями, они компактны, производительны, позволяют изменить направление передаваемой энергии;
- червячные, устройство редукторов данного вида включает винт («червяк») и зубчатое колесо, его валы скрещиваются под углом в 90. Их характеризует высокое передаточное число, но низкая величина КПД, несмотря на это они активно используются в станках, подъемниках, троллейбусах, так как обеспечивают низкий уровень шума, плавность хода;
- гипоидные (спироидные), используются в приводах низкой мощности, передача энергии осуществляется коническими колесами, оси которых скрещиваются под углом;
- волновые, новый тип редукторов, отличающихся надежностью, высоким значением передаточного числа, продолжительной эксплуатацией, бесшумностью, небольшой массой, компактностью.
Это далеко не полный перечень типов механизмов. Кроме того, существуют редукторы, в которых используются сразу несколько передач различного вида, так называемые, комбинированные.
Выбираем механизм
Устройство может быть спроектировано под конкретный вариант использования, либо можно приобрести готовый механизм с учетом предполагаемой нагрузки, передаточного числа. Следует учитывать, что от правильности расчета редуктора зависит надежность и долговечность привода. Кроме уже перечисленных характеристик, необходимо обратить внимание и на такие параметры, как рабочая температура, условия эксплуатации, размещение в пространстве.
Редуктор. Общие сведения. – www.motors33.ru
Редуктор общемашиностроительного применения
– это редуктор, который отвечает техническим требованиям, общим для большинства случаев применения.
Благодаря своей универсальности общемашиностроительные редукторы успешно используются в
подъемно-транспортных, лесозаготовительных машинах, металлургическом и угледобывающем оборудовании, энергомашиностроении, стройиндустрии, нефтяной и газодобывающей промышленности, сельскохозяйственном и перерабатывающем машиностроении.
В соответствии с ГОСТ 16162-78 к редукторам общемашиностроительного применения относят:
- цилиндрические одно-, двух- и трехступенчатые редукторы
- цилиндрические планетарные одно- и двухступенчатые редукторы
- конические одноступенчатые редукторы
- коническо-цилиндрические двух- и трехступенчатые редукторы
- червячные и глобоидные одно- и двухступенчатые редукторы
- червячно-цилиндрические двухступенчатые редукторы
Потребительские характеристики редукторов каждого типа определяются следующими основными параметрами:
• кинематическая характеристика — передаточное отношение (частота вращения выходного вала)
• силовая характеристика — крутящий момент и допускаемая консольная нагрузка на выходном валу
• КПД – коэффициент полезного действия
Для редукторов общемашиностроительного применения характерны:
• высокий технический уровень по массогабаритным показателям и по величине крутящего момента, реализуемого редуктором конкретного типоразмера
• соответствие конструкций деталей и степени их унификации требованиям крупносерийного производства
• высокая экономическая эффективность, а также максимальное удовлетворение запросов потребителей (важнейшими показателями при оценке конструкций следует считать коэффициент удельных затрат, т.е. затрат на изготовление и эксплуатацию
• отнесенных к реализуемому крутящему моменту)
Редукторы общемашиностроительного применения
предназначены для условий эксплуатации, оговоренных в ГОСТ 16162-78. В районах с умеренным климатом — исполнение У, сухим и влажным тропическим климатом — исполнение Т, категорий размещения 1-4 по СТ СЭВ 458-77
Редукторы классифицируют по нескольким признакам, важнейшими из которых являются: тип используемых передач, количество ступеней, взаимное расположение осей и их положение в пространстве, способ крепления и др. При этом тип передачи – главный классификационный признак.
Типы редукторов:
- цилиндрический редуктор
- конический редуктор
- червячный редуктор
- планетарный редуктор
- комбинированный редуктор
Цилиндрический редуктор применяется для передачи вращательного движения между параллельными или соосными валами. Эти редукторы обладают высоким КПД (0,94…0,98 в одной ступени) и значительной долговечностью.
Конический редуктор более сложен по сравнению с цилиндрическим. Эти редукторы применяются для передачи вращательного движения между пересекающимися (обычно под прямым углом) валами. Их КПД несколько меньше (0,9…0,96 в одной ступени).
Червячный редуктор используется для передачи движения между скрещивающимися (обычно под прямым углом) осями. Одним из существенных преимуществ червячных редукторов является возможность получить большое передаточное число в одной ступени (до 80 в редукторах общего назначения и до нескольких сотен в специальных редукторах). Данные редукторы обладают высокой плавностью хода и бесшумностью в работе и самоторможением при определенных передаточных числах, что позволяет исключать из привода тормозные устройства.
Планетарный редуктор имеет явные преимущества по сравнению с обычным цилиндрическим редуктором. Это малая удельная материалоемкость при достаточно большой нагрузочной способности, что объясняется наличием многопарного зацепления; компактность, бесшумность, меньшие масса и габариты, возможность получения больших передаточных чисел (до нескольких десятков тысяч) и т.д.
Комбинированный редуктор – это редуктор с различными комбинациями типов передач. Например, коническо-цилиндрический, червячно-цилиндрический, цилиндрическо-червячный. Последняя ступень может быть планетарной
Компоненты и детали коробки передач: все, что вам нужно знать — Industrial Manufacturing Blog
Коробка передач — это замкнутая зубчатая передача или механический блок или компонент, состоящий из ряда интегрированных шестерен внутри корпуса. В самом общем смысле коробка передач функционирует как любая система передач; он изменяет крутящий момент и скорость между приводным устройством, таким как двигатель, и нагрузкой. Чтобы знать, как работает коробка передач, необходимо понимать компоненты и функции коробки передач. В этой статье мы обсудим узлы и детали коробки передач.Прочтите этот новый блог в Linquip, чтобы узнать обо всех компонентах коробки передач и их функциях.
Подробнее о Linquip
Industrial Gearbox Подробный обзор характеристик, типов и удобства использования Компоненты и детали главной коробки передач- Вал сцепления
- Контрвал
- Главный вал
- Шестерни
- Подшипники
Перечень запчастей главного редуктора приведен ниже.
Вал сцепления или ведущий вал — это вал, который забирает мощность от двигателя для дальнейшей подачи на другие валы.Как следует из названия, ведущий вал соединен через муфту, и когда сцепление включено, ведущий вал также вращается. На валу сцепления закреплена только одна шестерня, и она вращается с той же скоростью, что и коленчатый вал двигателя.
Контрвал — это вал, который напрямую соединяется с валом сцепления. Он содержит шестерню, которая соединяет его с валом сцепления, а также с главным валом. Он может работать с частотой вращения двигателя или ниже частоты вращения двигателя в зависимости от передаточного числа.
Это вал, который вращается со скоростью транспортного средства.Он передает мощность от промежуточного вала с помощью шестерен и, в зависимости от передаточного числа, работает с разными скоростями и крутящим моментом по сравнению с промежуточным валом. Один конец этого вала соединен с карданным валом.
Шестерни используются для передачи мощности от одного вала к другому. Величина крутящего момента, передаваемого через шестерни, зависит от количества зубьев и размера шестерни. Чем выше передаточное число, тем выше крутящий момент / ускорение и меньше скорость. Все шестерни закреплены на соответствующих валах, кроме шестерен на главном валу; они могут скользить в любом направлении вдоль вала.
Каждый раз, когда встречается вращательное движение, требуются подшипники для поддержки вращающейся части и уменьшения трения. В коробке передач как контрольный, так и главный валы поддерживаются подшипником.
Подробнее о Linquip
Схема деталей коробки передач В коробке передач промежуточный вал соединяется со сцеплением с помощью пары шестерен. Таким образом, промежуточный вал всегда находится в рабочем состоянии. Когда промежуточный вал входит в контакт с главным валом с помощью зубчатых колес, главный вал начинает вращаться в соответствии с передаточным числом.Когда водитель хочет изменить передаточное число, просто нажмите педаль сцепления, которая отсоединяет промежуточный вал от двигателя и соединяет главный вал с промежуточным валом с помощью другого передаточного числа с помощью рычага переключения передач.
Схема компонентов промышленной коробки передач показана на рисунке ниже.
- Диск сцепления
- Педаль сцепления
- Синхронизаторы
- Маховик
- Шестерни
- Вилка селектора
- Рычаг переключения передач
- Втулка
Здесь мы описываем список деталей механической коробки передач.
Диск сцепления — это то, что помогает в передаче крутящего момента от двигателя к системе механической коробки передач. Диск управляется водителем, нажимающим на педаль сцепления.
Педаль сцепления фактически представляет собой отдельную передачу, управляемую гидравликой. Он позволяет выключить сцепление, нажав на педаль сцепления ногой.
Синхронизаторы стимулируют зацепление между воротником и шестерней, так что их скорости могут быть синхронизированы.Иногда скорости могут отличаться, поэтому вам нужны синхронизаторы, чтобы этого не произошло.
Маховик представляет собой круглый компонент, который передает крутящий момент от двигателя на диск сцепления.
Трансмиссия имеет шестерни разных размеров. Есть большие шестерни с большим количеством зубьев и маленькие шестерни с меньшим количеством зубьев. Большие передачи создают дополнительный крутящий момент, чтобы снизить скорость автомобиля. Передачи меньшего размера создают меньший крутящий момент, что позволяет автомобилю двигаться быстрее.
Это шестерня, которая выглядит как механический рычаг. Он позволяет втулкам перемещаться на выходном валу.
Это компонент, которым вы управляете рукой. Это вертикальная ручка, которая выступает из центральной консоли. Он подключен к коробке передач, чтобы вы могли переключать передачи с его помощью.
Когда вы выбираете передачу, втулка фиксирует выбор и позволяет крутящему моменту перейти на выходной вал.
Подробнее о Linquip
Компоненты автоматической коробки передач- Гидротрансформатор
- Масляный насос
- Планетарный редуктор
- Пакеты сцепления
- Выходной вал
- Тормозная лента
- Масляный поддон
- Корпус клапана
Ниже описаны основные компоненты автоматической коробки передач.
В автоматических коробках передач гидротрансформатор заменяет сцепление на автомобилях со стандартной коробкой передач. Он нужен для того, чтобы двигатель продолжал работать, когда автомобиль останавливается.
Гидротрансформатор представляет собой большую кольцевую гидравлическую муфту (диаметром от 10 до 15 дюймов), которая устанавливается между двигателем и трансмиссией. Он состоит из трех внутренних элементов, которые работают вместе для передачи мощности на трансмиссию. Три элемента гидротрансформатора — это насос, турбина и статор.
Масляный насос в автоматической коробке передач работает так же, как и любой другой масляный насос. Он подает трансмиссионную жидкость от поддона трансмиссии к корпусу клапана, который направляет все различные компоненты трансмиссии по мере необходимости.
В отличие от механической коробки передач, которая имеет набор из нескольких передач, составляющих коробку передач, автоматическая коробка передач имеет один или несколько (обычно несколько) планетарных наборов передач.
Планетарные передачи имеют три набора шестерен. Главная передача — это солнечная шестерня, она находится в центре водила планетарной передачи.Второй комплект — планетарные шестерни. Обычно таких шестерен три или больше, а зацепление между солнечной шестерней и коронной шестерней.
Кольцевая шестерня окружает все планетарные шестерни одним кольцом, соединяя всю систему и сводя ее вместе. Система работает, блокируя одновременно две из трех передач. Поскольку каждый набор шестерен разного размера, это дает вам множество передаточных чисел, просто блокируя другие шестерни на месте.
В случае механической коробки передач вы вручную выбираете передачу, которую хотите включить; с автоматической коробкой передач немного сложнее.Вместо ручного переключателя, чтобы получить желаемое передаточное число, ваша трансмиссия использует блок сцепления.
Пакет сцепления состоит из нескольких сжатых вместе пластин. Когда корпус клапана подает давление масла на пакет сцепления, он блокирует определенное количество пакетов сцепления вместе, обеспечивая желаемое передаточное отношение. Разное давление масла задействует разное количество дисков, что дает вашей ступице разное передаточное число.
После того, как ваша трансмиссия завершила все свои внутренние операции, она подает мощность на карданный вал, который, в свою очередь, подает питание на ступицы.Но выходной вал вашей трансмиссии — это то, что приводит в движение ведущий вал.
На одном конце у вас есть шестерня, которая соединяется с трансмиссией, а на другом конце у вас есть шлицевой вал, который соединяется с карданным валом через универсальный шарнир вилочного типа.
Тормозные ленты служат единственной цели — временно удерживать планетарные передачи. Они позволяют частоте вращения двигателя согласовываться с передаточным числом перед отпусканием, что обеспечивает более плавное переключение. Тормозные ленты работают так же, как барабанные тормоза, когда поршень сжимает ленту вокруг барабана.Чем сильнее толкает поршень, тем больше тормозного усилия.
Трансмиссия, как и у вашего двигателя, имеет поддон картера. Он делает именно то, что вы думаете; он удерживает излишки трансмиссионной жидкости (масла), из которых масляный насос может вытягивать при необходимости. Обычно к нему прикреплен фильтр трансмиссионной жидкости, внутри или снаружи.
В вашем двигателе есть ЭБУ, а в вашей автоматической коробке передач — гидрораспределитель. Этот компонент направляет все давление от масляного насоса ко всем компонентам трансмиссии для достижения желаемых результатов.От гидротрансформатора до пакетов сцепления ничто не получает трансмиссионную жидкость, если корпус клапана не сообщает ему, куда идти.
В автоматической коробке передач она контролируется датчиками, которые работают напрямую с модулем управления трансмиссией (TCM), чтобы контролировать, куда направляются все жидкости. Это сложный компонент, но он самый важный в вашей передаче.
Схема узлов АКПП представлена на рисунке ниже.
Итак, теперь вы знаете все, что вам нужно знать о компонентах и деталях коробки передач.Если вам понравилась эта статья в Linquip, дайте нам знать, что вы думаете, оставив ответ в разделе комментариев. Мы будем более чем рады услышать вашу точку зрения на разные части сборки коробки передач. Есть ли вопросы, в которых мы можем вам помочь? Не стесняйтесь зарегистрироваться на нашем веб-сайте, где наши специалисты готовы предоставить вам самый профессиональный совет.
Внутри коробки передач — как работают стиральные машины
Коробка передач — одна из самых крутых частей стиральной машины.Если повернуть шкив на коробке передач в одну сторону, внутренний вал будет медленно вращаться вперед и назад, меняя направление примерно каждые полоборота. Если повернуть шкив в другую сторону, фланец будет вращаться с высокой скоростью, вращая вместе с ним всю ванну.
Здесь вы можете увидеть шестерню с прикрепленным к ней звеном . Это звено похоже на то, которое прикреплено к старому колесу паровоза — когда шестерня (вместе со звеном) вращается, она толкает другой кусок шестерни в форме пирога вперед и назад.Эта шестерня в форме пирога входит в зацепление с маленькой шестерней на внутреннем валу, которая ведет к шлицу . Помимо вращения внутреннего вала в чередующихся направлениях, в системе есть другие шестерни, которые обеспечивают понижающую передачу для замедления вращения. Поскольку двигатель вращается только с одной скоростью, скоростью цикла отжима, необходимо понижать передачу, чтобы облегчить более медленный цикл стирки.
Когда стиральная машина переходит в цикл отжима, весь механизм блокируется, в результате чего все вращается с той же скоростью, что и вход, который подключен к двигателю.Здесь интересно то, что когда мотор вращает коробку передач в одном направлении, мешалка работает, а когда она вращает в другую сторону, вся машина блокируется. Как оно работает?
На рисунке выше обратите внимание на шестерню с угловыми зубьями . Также на переднем плане за большой шестерней находится меньшая шестерня с наклонными зубьями. Это единственные две шестерни с угловыми зубьями. В зависимости от того, как вращаются шестерни, угол между зубьями будет иметь тенденцию заставлять внутреннюю шестерню скользить либо влево, либо вправо внутри коробки передач.Если он сдвигается влево, он включает механизм, который блокирует коробку передач.
Вы можете увидеть небольшую выемку на внешнем валу. Эта выемка полая и прикреплена к валу с помощью небольшой косозубой шестерни. Когда маленькая шестерня движется, она перемещает этот внешний вал вместе с собой, и небольшая выемка входит в зацепление с единственным зубом , который прикреплен к механизму блокировки. Когда редуктор заблокирован, как внутренний вал, приводящий в движение мешалку, так и внешний вал, приводящий в движение бак, вращаются с той же скоростью, что и входной шкив.
Комплексный мониторинг коробки передач | Система 1
Для надежной работы редуктора требуется правильная металлургия и размер, отливка и механическая обработка редуктора, а редуктор должен быть надлежащим образом собран, установлен (фундамент и монтаж), выровнен, смазан и эксплуатироваться в пределах своих проектных ограничений. Проблемы с одним или несколькими из них, если их не выявить, могут привести к отказу коробки передач. Сложный отказ коробки передач может стать самой дорогостоящей проблемой для машинного поезда, не только с точки зрения затрат на ремонт / замену материалов и рабочей силы, но также с точки зрения простоев и производственных потерь.Хорошая новость заключается в том, что при возникновении проблем коробка передач обычно сообщает о неисправности посредством шума и / или вибрации.
Неисправности коробки передач возникают из-за проблем с подшипниками, роторной динамикой и зубчатым зацеплением, и проблема в одной области может перерасти в проблему в другой. Проблемы с зубчатым зацеплением могут быть неуловимыми по нескольким причинам. Многоступенчатые сложные редукторы имеют внутренние промежуточные шестерни и валы, вращающиеся с различной скоростью, и могут иметь более двух зацепляющих шестерен на ступень. В планетарных редукторах некоторые шестерни (и, следовательно, места зацепления) постоянно перемещаются относительно датчика, установленного на корпусе.Кроме того, в коробке передач могут происходить изменения скорости и / или нагрузки, которые будут изменять амплитуду вибрации, по которой определяются состояние передачи и уровни срабатывания сигнализации.
Решение Системы 1
Обнаружение проблем подшипников качения (REB) или жидкостных подшипников (FFB) в редукторах ничем не отличается от обнаружения проблем с другими типами машин, что достигается с помощью спектральных частот неисправностей подшипников для REB или характеристик формы волны радиального и осевого смещения вала и / или изменение позиции для FFB.Эти инструменты лежат в основе Системы 1 и в той или иной степени присутствуют в любой системе мониторинга состояния. С другой стороны, шестеренки требуют специальной выборки, фильтрации и встроенной аналитики, чтобы выявить ключевые показатели здоровья. Некоторые специализированные периферийные устройства защиты / мониторинга имеют эти встроенные функции, но такого уровня сложности не хватает в большинстве систем защиты оборудования общего назначения. Чтобы быть эффективной, система мониторинга состояния мирового класса должна обладать широтой и гибкостью для обнаружения проблем подшипников, роторной динамики и зубчатых колес с использованием всего спектра устройств Edge, чтобы облегчить раннее обнаружение и выявление первопричин.Система 1 эволюционировала, чтобы включить возможности подключения, аналитики и визуализации для обработки множества конструкций редукторов, условий эксплуатации и потребностей пользователей.
Компонент 1: Связь
На многих промышленных предприятиях требуется единая система мониторинга состояния для работы с машинами разных типов и уровней критичности. Некоторым машинам требуется система защиты, в то время как другим требуется только сбор данных, а уровень критичности диктует разные объемы и интервалы данных.Система 1 может взаимодействовать с различными устройствами Edge, которые выдают не только динамические сигналы вибрации, но и пропорциональные значения, соответствующие условиям процесса, и дискретные входы, соответствующие рабочим состояниям.
Коробка передач St Louis | Продвинутая продукция Jiffy Machine
Коробка передач St Louis
Машина состоит из источника энергии и системы передачи энергии, которая обеспечивает контролируемое приложение мощности. Merriam-Webster определяет трансмиссию как совокупность деталей, включая шестерни переключения скорости и карданный вал, с помощью которого мощность передается от двигателя к ведущему мосту.[1] Часто трансмиссия относится просто к коробке передач, в которой используются шестерни и зубчатые передачи для обеспечения преобразования скорости и крутящего момента от вращающегося источника энергии к другому устройству. [2] [3]
В британском английском термин «трансмиссия» относится ко всей трансмиссии, включая сцепление, коробку передач, карданный вал (для заднего привода), дифференциал и валы главной передачи. Однако в американском английском этот термин относится только к коробке передач, и детали использования отличаются. [Примечание 1]
Чаще всего используется в автомобилях, где трансмиссия адаптирует мощность двигателя внутреннего сгорания к ведущим колесам.Такие двигатели должны работать с относительно высокой скоростью вращения, что неприемлемо для запуска, остановки и более медленного движения. Трансмиссия снижает более высокую частоту вращения двигателя до более низкой частоты вращения колес, увеличивая при этом крутящий момент. Трансмиссии также используются на педальных велосипедах, стационарных машинах и везде, где необходимо адаптировать скорость вращения и крутящий момент.
Часто трансмиссия имеет несколько передаточных чисел (или просто «передач») с возможностью переключения между ними при изменении скорости.Это переключение может производиться вручную (оператором) или автоматически. Также может быть предусмотрено управление по направлению (вперед и назад). Также существуют одноступенчатые трансмиссии, которые просто изменяют скорость и крутящий момент (а иногда и направление) выходной мощности двигателя.
В автомобилях трансмиссия обычно соединяется с коленчатым валом двигателя через маховик, и / или сцепление, и / или гидравлическую муфту, отчасти потому, что двигатели внутреннего сгорания не могут работать ниже определенной скорости. Выходной сигнал трансмиссии передается через карданный вал на один или несколько дифференциалов, которые, в свою очередь, приводят в движение колеса.Хотя дифференциал также может обеспечивать понижающую передачу, его основная цель — позволить колесам на обоих концах оси вращаться с разными скоростями (что необходимо для предотвращения проскальзывания колес при поворотах) при изменении направления вращения.
Обычные зубчатые / ременные передачи — не единственный механизм адаптации скорости / крутящего момента. Альтернативные механизмы включают преобразователи крутящего момента и преобразование мощности (например, дизель-электрическая трансмиссия и система гидравлического привода). Гибридные конфигурации тоже существуют.
Advanced Jiffy Machine Products, Inc была основана в январе 1979 года как универсальный механический цех, выполняющий работы для местной промышленности и аэрокосмических компаний. Компания начала свою деятельность в центре города Монетт, штат Миссури, а в июле 1982 года переехала в новое здание площадью 4500 квадратных футов с климат-контролем, расположенное в Индустриальном парке. В 1983 году мы добавили производство зубчатых колес в нашу продуктовую линейку, чтобы расширить наш бизнес и добавить необходимые специализированные услуги. Поскольку наш бизнес и клиентская база росли с годами, мы пережили еще два расширения, сделав наше здание 8000 квадратных футов.
% PDF-1.6 % 7132 0 объект > эндобдж xref 7132 267 0000000016 00000 н. 0000009770 00000 н. 0000010036 00000 п. 0000010090 00000 н. 0000010220 00000 п. 0000010567 00000 п. 0000010756 00000 п. 0000010795 00000 п. 0000011066 00000 п. 0000011364 00000 п. 0000011479 00000 п. 0000012333 00000 п. 0000012718 00000 п. 0000013185 00000 п. 0000013442 00000 п. 0000013747 00000 п. 0000014012 00000 п. 0000014320 00000 п. 0000014795 00000 п. 0000015046 00000 п. 0000015345 00000 п. 0000042397 00000 п. 0000073243 00000 п. 0000118013 00000 н. 0000142446 00000 н. 0000145098 00000 н. 0000267014 00000 н. 0000267089 00000 н. 0000267215 00000 н. 0000267391 00000 н. 0000267448 00000 н. 0000267584 00000 н. 0000267698 00000 н. 0000267806 00000 н. 0000267863 00000 н. 0000267973 00000 н. 0000268030 00000 н. 0000268176 00000 н. 0000268233 00000 п. 0000268409 00000 н. 0000268466 00000 н. 0000268576 00000 н. 0000268772 00000 н. 0000268942 00000 н. 0000268999 00000 н. 0000269153 00000 н. 0000269259 00000 н. 0000269443 00000 п. 0000269500 00000 н. 0000269612 00000 н. 0000269906 00000 н. 0000270110 00000 п. 0000270167 00000 н. 0000270329 00000 н. 0000270465 00000 н. 0000270647 00000 н. 0000270704 00000 н. 0000270824 00000 н. 0000270986 00000 п. 0000271124 00000 н. 0000271181 00000 н. 0000271317 00000 н. 0000271373 00000 н. 0000271499 00000 н. 0000271657 00000 н. 0000271837 00000 н. 0000271893 00000 н. 0000271983 00000 н. 0000272125 00000 н. 0000272275 00000 н. 0000272331 00000 н. 0000272425 00000 н. 0000272515 00000 н. 0000272635 00000 н. 0000272691 00000 н. 0000272813 00000 н. 0000272868 00000 н. 0000272924 00000 н. 0000273048 00000 н. 0000273104 00000 н. 0000273160 00000 н. 0000273216 00000 н. 0000273316 00000 н. 0000273458 00000 н. 0000273642 00000 н. 0000273698 00000 н. 0000273810 00000 н. 0000273902 00000 н. 0000274060 00000 н. 0000274116 00000 н. 0000274278 00000 н. 0000274334 00000 н. 0000274450 00000 н. 0000274560 00000 н. 0000274700 00000 н. 0000274756 00000 н. 0000274812 00000 н. 0000274962 00000 н. 0000275018 00000 н. 0000275074 00000 н. 0000275130 00000 н. 0000275230 00000 н. 0000275286 00000 н. 0000275388 00000 н. 0000275444 00000 н. 0000275550 00000 н. 0000275606 00000 н. 0000275662 00000 н. 0000275718 00000 н. 0000275832 00000 н. 0000275888 00000 н. 0000275944 00000 н. 0000276000 00000 н. 0000276057 00000 н. 0000276189 00000 н. 0000276246 00000 н. 0000276350 00000 н. 0000276407 00000 н. 0000276570 00000 н. 0000276626 00000 н. 0000276708 00000 н. 0000276798 00000 н. 0000276950 00000 н. 0000277006 00000 н. 0000277152 00000 н. 0000277208 00000 н. 0000277302 00000 н. 0000277402 00000 н. 0000277458 00000 н. 0000277514 00000 н. 0000277571 00000 н. 0000277683 00000 н. 0000277740 00000 н. 0000277844 00000 н. 0000277901 00000 н. 0000278005 00000 н. 0000278062 00000 н. 0000278174 00000 н. 0000278231 00000 н. 0000278343 00000 н. 0000278399 00000 н. 0000278517 00000 н. 0000278573 00000 н. 0000278703 00000 н. 0000278759 00000 н. 0000278863 00000 н. 0000278919 00000 н. 0000279061 00000 н. 0000279117 00000 н. 0000279173 00000 н. 0000279229 00000 н. 0000279286 00000 н. 0000279564 00000 н. 0000279744 00000 н. 0000279801 00000 н. 0000280013 00000 н. 0000280070 00000 н. 0000280127 00000 н. 0000280184 00000 н. 0000280241 00000 н. 0000280355 00000 н. 0000280412 00000 н. 0000280586 00000 н. 0000280643 00000 п. 0000280791 00000 п. 0000280848 00000 н. 0000280974 00000 п. 0000281031 00000 н. 0000281181 00000 н. 0000281238 00000 н. 0000281374 00000 н. 0000281431 00000 н. 0000281488 00000 н. 0000281606 00000 н. 0000281760 00000 н. 0000281817 00000 н. 0000281955 00000 н. 0000282012 00000 н. 0000282122 00000 н. 0000282179 00000 н. 0000282236 00000 н. 0000282293 00000 н. 0000282435 00000 н. 0000282581 00000 н. 0000282845 00000 н. 0000282902 00000 н. 0000283004 00000 п. 0000283140 00000 н. 0000283404 00000 н. 0000283461 00000 н. 0000283563 00000 н. 0000283699 00000 н. 0000283915 00000 н. 0000283972 00000 н. 0000284094 00000 н. 0000284151 00000 п. 0000284208 00000 н. 0000284312 00000 н. 0000284369 00000 п. 0000284487 00000 н. 0000284544 00000 н. 0000284601 00000 н. 0000284658 00000 н. 0000284762 00000 н. 0000284819 00000 н. 0000284937 00000 н. 0000284994 00000 н. 0000285051 00000 н. 0000285108 00000 н. 0000285165 00000 н. 0000285222 00000 н. 0000285279 00000 н. 0000285417 00000 н. 0000285474 00000 н. 0000285531 00000 н. 0000285647 00000 н. 0000285753 00000 н. 0000285810 00000 н. 0000285930 00000 н. 0000285987 00000 н. 0000286044 00000 н. 0000286101 00000 п. 0000286271 00000 н. 0000286328 00000 н. 0000286534 00000 н. 0000286591 00000 н. 0000286725 00000 н. 0000286841 00000 н. 0000287039 00000 п. 0000287096 00000 н. 0000287212 00000 н. 0000287302 00000 н. 0000287434 00000 н. 0000287491 00000 н. 0000287548 00000 н. 0000287672 00000 н. 0000287729 00000 н. 0000287871 00000 н. 0000287928 00000 п. 0000288052 00000 п. 0000288109 00000 н. 0000288219 00000 п. 0000288276 00000 н. 0000288408 00000 н. 0000288465 00000 н. 0000288522 00000 н. 0000288579 00000 п. 0000288699 00000 н. 0000288756 00000 н. 0000288886 00000 н. 0000288943 00000 н. 0000289081 00000 н. 0000289137 00000 н. 0000289267 00000 н. 0000289324 00000 н. 0000289381 00000 п. 0000289438 00000 н. 0000289495 00000 н. 0000289657 00000 н. 0000289714 00000 н. 0000289771 00000 п. 0000289820 00000 н. 0000289908 00000 н. 0000289995 00000 н. 00002 00000 н. 0000009476 00000 н. 0000005755 00000 н. трейлер ] / Назад 4659576 / XRefStm 9476 >> startxref 0 %% EOF 7398 0 объект > поток hW} XS или A Hhh2 $ ʗ |
Небесная коробка передач — ASME
Как и многие другие великие открытия, антикиферский механизм был обнаружен случайно.В 1900 году ныряльщики за губками наткнулись на кораблекрушение у берегов греческого острова Антикифера, и в течение следующего года или около того они нашли ряд артефактов — статуи, монеты, украшения и так далее. Один предмет, который они вынесли на поверхность, не сразу узнали: кусок проржавевшей бронзы и дерева, разбитый на несколько кальцинированных фрагментов.
Все артефакты были отправлены в Национальный археологический музей в Афинах для каталогизации и реставрации, но бронзовый кусок остался почти незамеченным.Когда исследователи наконец обратили на это внимание, они не смогли прийти к единому мнению, что это такое. В бронзовой глыбе, казалось, были шестеренки и циферблаты, что наводило на мысль, что это было навигационное устройство или, возможно, даже часы. Некоторые археологи предположили, что это был механизм, слишком продвинутый для даты кораблекрушения — первого века до нашей эры. — и подумал, что совсем недавно он мог быть потерян в море.
Однако со временем анализ с использованием рентгеновских лучей и других передовых изображений показал его истинную природу, и теперь антикиферский механизм считается таким же важным для технологий и науки, как Акрополь для архитектуры и искусства.Объект — остатки самого раннего известного аналогового компьютера.
Теперь мы знаем, что это был чрезвычайно продвинутый механизм, который можно было использовать для расчета и предсказания астрономических событий. Подробные исследования механизма различными исследователями показали, что он может с поразительной точностью предсказывать положение Солнца, Луны и планет на небе. Он также мог определять фазы луны, корректировать календарь, определять даты древних Олимпийских игр и предсказывать солнечные и лунные затмения.
Но прежде чем исследователи, подобные мне, смогут сделать это утверждение с полной уверенностью, нам придется выйти за рамки простого наблюдения за артефактом с помощью сложных инструментов визуализации. Нам нужно будет использовать эти данные для создания рабочей модели и проверить наши теории на основе самого воссозданного механизма.
Идентификация компонентов
Почти с тех пор, как антикиферский механизм был впервые подвергнут рентгеновской визуализации, люди пытались восстановить его. Неразгаданное предназначение артефакта часто привлекало любителей и ученых, работающих за пределами своей области знаний.Иоаннис Теофанидис, греческий морской офицер, ставший историческим исследователем, работал над этой проблемой в 1920-х и 1930-х годах; английский физик Дерек Джон де Солла Прайс опубликовал анализ устройства, начиная с 1959 года; Аллан Бромли, австралийский историк вычислительной техники, создал в 1985 г. простейшую рабочую модель; а куратор музея науки Майкл Райт построил в 2005 году более полную операционную модель, которая показала, что механизм может предсказывать затмения. Но детализация, полученная с помощью рентгеновских лучей и исследования внешних поверхностей, была относительно низкой, поэтому эти модели не были точными и полными.Рентген фрагмента антикиферского механизма. Изображение: Проект исследования антикиферского механизмаЧтобы получить более подробное представление о внутренней части устройства, в 2005 году исследователи принесли формирователь изображения компьютерной томографии — аппарат для получения рентгеновских изображений через объекты под постепенно изменяющимися углами — для получения высоких изображений. разрешение трехмерной развертки механизма. Используя эти данные, можно было погрузиться во фрагменты и идентифицировать все компоненты механизма. Создан первый полный каталог всех компонентов антикиферского механизма.
Эти данные позволили десяткам исследователей, в том числе и мне, более полно понять устройство в том виде, в каком оно было построено. Изначально бронзовые детали были помещены в деревянный ящик размером примерно 32 см × 18 см × 10 см, что ненамного больше, чем у современного ноутбука. В целом анализ показал, что устройство включает в себя семь указателей для снятия показаний, 19 валов и осей и не менее 39 шестерен. Кальцифицированные фрагменты содержат 29 опознаваемых шестеренок, и существование еще десяти предполагалось на основании их необходимости для расчета всех астрономических явлений, указанных в надписях на бронзовых пластинах.(Зачем отображать их, если вы не можете их вычислить?)
Весь механизм связан, так что при повороте рукоятки или регулировке указателя вручную все шестерни и указатели перемещаются согласованно.
Оси и валы поддерживались тремя бронзовыми пластинами, две из которых внешние (передняя и задняя) с научными шкалами и некоторыми надписями, а также центральной опорной пластиной.
На лицевой стороне имелись две концентрические круглые шкалы. На внешней шкале было 365 делений, а названия 12 египетских месяцев были написаны по-гречески.Внутренняя шкала имела 360 делений и названия 12 зодиакальных созвездий. За внешней шкалой, которая была съемной, было 365 отверстий.
Каждые четыре года оператор мог снимать весы и сдвигать их на одно отверстие с учетом високосных лет. Против этих двух шкал двигались индикаторы Солнца, Луны и, скорее всего, пяти планет, известных древним грекам, которые приводились в движение внутренними шестернями.
Вращающаяся сферула, приспособленная коронной шестерней к указателю Луны, отображала фазы Луны.Движение Луны не круговое, а эллиптическое. Отображение этого движения, которое компенсирует аномалию, вызванную его эксцентрической орбитой вокруг Земли, было достигнуто за счет использования двух эксцентриковых шестерен, оси которых смещены на 1,1 мм. Нижняя шестерня имеет штифт, который входит в зацепление с прорезью на верхней передаче, заставляя ее, таким образом, вращаться за счет расположения штифтов и пазов. Эпициклическое движение верхней передачи с большой точностью отслеживало движение Луны в небе.
Стрелки двух спиральных циферблатов на задней стороне механизма имели на одном конце небольшой вертикальный прямоугольный направляющий штифт, который следовал за зазором спиральных шкал.Булавка следовала по спирали точно так же, как острие иглы проигрывателя. Стрелки на задней стороне показывают циклы затмений и дату Олимпийских игр.
Еще две таблички, прикрепленные с внутренней стороны защитных деревянных крышек деревянного ящика, были полностью покрыты надписями, которые, скорее всего, были инструкцией пользователя.
Хотя компьютерная томография могла помочь исследователям определить размеры и геометрию шестерен артефакта, существовала большая неуверенность в том, как эти измерения связаны с первоначальным механизмом.Осколки пролежали на дне моря 2100 лет и понесли значительный ущерб. В результате, проецирование этих измерений на исходные геометрические параметры шестерен приводит к большим ошибкам.
Одно важное измерение для проверки точности антикиферского механизма — диаметры основания и вершины всех шестерен и угол корня зубьев — можно было оценить только на основе рентгеновского анализа. Чтобы лучше понять устройство, нам нужно построить работающую модель.
Геометрические параметры
Шестерни, найденные в Механизме, — первые в истории человечества, напоминающие по форме и философии современные шестерни. Их треугольные зубцы способны передавать угловое движение, но в меньшей степени — мощность.
Наша команда из Университета Аристотеля в Салониках проанализировала эти основные геометрические параметры и размеры треугольных зубов, и мы разработали математическую модель для оценки их первоначального состояния.Используя данные измерений шестерен и уравнения математической модели в качестве входных данных для расширенной программы, мы нашли общий корневой угол и общий модуль для всех шестерен антикиферского механизма.
В конструкции зубчатых колес с зубьями треугольной формы модуль представляет собой соотношение между диаметром наконечника и количеством зубьев зубчатого колеса по формуле: m = d / z. Мы могли бы вычислить геометрические параметры всех зубчатых колес и построить точная и функциональная модель Механизма с учетом того, что найденные нами значения находятся в пределах измеренных допусков фрагментов.
Существуют и другие ограничения на взаимодействие шестерен с зубьями треугольной формы. Минимальное осевое расстояние двух шестерен с треугольными зубьями должно быть немного больше, чем у современных шестерен с зубьями эвольвентной формы, чтобы избежать блокировки. Также существует максимальное осевое расстояние, на котором зубья двух шестерен все еще находятся в контакте.
Полное исследование осевых расстояний шестерен требует, помимо теоретического подхода, упомянутого ранее, детального исследования фрагментов Механизма.С помощью программного пакета «VG Studio Max» для изучения томограмм фрагментов были измерены центры каждой оси или вала и соответствующие расстояния между ними. Иногда на эти измерения влияют ошибки из-за повреждения фрагментов, что приводит к неидеальному выравниванию соответствующего раздела томографии.
С помощью современного программного обеспечения и измерений осевых расстояний взаимодействующих шестерен были рассчитаны минимальные и максимальные допустимые значения осевых расстояний между взаимодействующими шестернями.Затем промежуточное значение в пределах допусков осевых расстояний, измеренных на фрагментах, было определено как окончательное значение, которое будет использоваться для реконструкции антикиферского механизма.
Вид сбоку Дерека Де Соллы. Ценовая модель механизма Antikythera в Технологическом музее Салоник, Греция. Изображение: Wikimedia CommonsПомимо размеров, шестерни различаются по форме только формой их центрального отверстия. В одних есть круглые отверстия, в других — квадратные, а в одном — пятиугольное.
Томографические данные фрагмента не могут дать точную информацию о размерах и форме валов, осей и опорных компонентов из-за повреждения кальцинированных фрагментов, которые корродируются, деформируются и иногда разрушаются на дне через 2100 лет. моря. Но форма центральных отверстий позволяет определить, какие шестерни вращаются на одной оси.
Например, две пары валов являются концентрическими, что означает, что один из двух валов проходит сквозь другой; два вала вращались независимо.Также есть ось с двумя эксцентриковыми цилиндрическими опорами для двух шестерен.
Мы приступили к созданию новой модели устройства с помощью параметрического проектирования. Для каждой детали геометрические и размерные значения были проверены таким образом, чтобы эти детали можно было легко изменить без необходимости перепроектирования других функциональных элементов. Посредством итеративного процесса мы разработали конструкцию механизма и смоделировали его работу, а затем смогли изучить, как работают все части и различные элементы.Когда мы остались довольны результатами процесса проектирования, мы наконец построили физическую модель для тестирования.
Была надежда, что мы сможем ответить на все еще открытый вопрос о назначении Механизма: был ли он изначально учебным пособием для астрономических школ древности или калькулятором, предназначенным для вычисления точных предсказаний небесных явлений.
Практическое подтверждение
Ключом к разгадке предназначения механизма является способ его использования.Шестерни были связаны таким образом, чтобы оператор мог вручную повернуть один указатель в положение, которое он хотел ввести, например, переместить указатель солнца на определенный день в году, а другие индикаторы поворачивались в ответ. Теоретически оператор мог повернуть любой из указателей, но большинство исследователей полагали, что наиболее эффективные средства для настройки устройства заключались в ручной настройке либо солнечного указателя, либо указателя луны, расположенных на передней пластине, или рукоятки, приводящей в движение заводную головку. шестерня на стороне механизма, которая взаимодействовала с шестерней, которая вращала солнечный указатель в течение года.
Анализ, проведенный нашей исследовательской группой из Университета Аристотеля в Салониках, в которую входили мы, Джон Сейрадакис, Магдалини Анастасиу, Александрос Басиакулис и Александрос Туртас, пришел к выводу, что эти три метода не равны.
Поскольку указатели Солнца и Луны совершали полный оборот для каждого цикла, который они представляли — года или месяца, соответственно, — указатель Луны совершал бы 13,368 оборота за каждый оборот Солнца. Или для одного поворота указателя луны указатель солнца будет перемещаться по дуге всего 26.9 градусов. Управление механизмом через лунный указатель не только обеспечивает большую точность, но также может быть достигнуто с очень небольшим крутящим моментом, почти 1/14 от величины, необходимой для перемещения солнечного указателя.
Практическое подтверждение с помощью нашей физической модели подтверждает теоретический вывод: гораздо проще и точнее управлять механизмом через указатель луны или вращая ось, к которой прикреплен указатель.
Наше исследование также обнаружило ранее незамеченный расчет, который может выполнять механизм.
Среди фрагментов, извлеченных с морского дна, был один с надписью «D.» В современных исследованиях фрагмент D рассматривается как отдельный фрагмент, функция которого еще не выяснена. После обширного изучения фрагмента D наша команда представила доказательства того, что он был частью схемы, используемой для расчета уравнения времени, то есть разницы между видимым положением Солнца и его средним годовым положением. Была разработана реалистичная имитация механической модели, в которой используются детали, обнаруженные в компонентах фрагментов, шестерня и кулачок.Результатом предлагаемого устройства является указатель на шкале лицевой панели антикиферского механизма, которая воспроизводит уравнение времени для эпохи его постройки около 150 г. до н. Э.
Принимая во внимание эти результаты, теперь можно сказать, что в механизме было не менее 42 шестерен, 21 ось и вал, а также восемь стрелок.
Одно из отличий нашей модели от других — отсутствие указателей, указывающих положение планет. Как мы уже отмечали, названия планет, известные древним грекам, встречаются на различных фрагментах Механизма, поэтому разработчикам моделей было логично предположить, что зубчатая передача, которая могла бы имитировать положение планет, с использованием зубчатой передачи, найденной в другом месте. в антикиферском механизме.Однако до сих пор среди фрагментов Механизма не было обнаружено никаких шестерен, осей или каких-либо других связанных механических элементов, которые могли бы вычислить положение планеты. Мы не можем исключить возможность того, что такие системы снаряжения были частью оригинального Механизма, но, не имея реальных доказательств их существования, наша команда решила не включать их в нашу модель.
Сложный инструмент
В дополнение к модели в масштабе 1: 1 мы также построили прозрачную модель антикиферского механизма, в три раза превышающую размер оригинального древнего артефакта (масштаб 3: 1), чтобы во время работы можно было лучше видеть интерьер и наблюдать движения валов, осей и шестерен.С помощью этой модели мы в настоящее время изучаем точность предсказаний механизма. Первые результаты испытаний показывают, что он точно предсказывает астрономические явления, что приводит нас к выводу, что антикиферский механизм был научным инструментом, аналоговым компьютером, который точно предсказывал астрономические явления и который имел лишь вторичное применение в качестве образовательного инструмента.
Механизм называют первым компьютером, но это, вероятно, не совсем так.Его сложность предполагает, что это был не первый объект такого рода, а один из последовательности, построенной для астрономических расчетов. В древности такие вычислительные машины, возможно, не были обычным явлением, но вряд ли реликвия, найденная на морском дне у Антикиферы, была уникальной.
Мы могли бы также спросить себя, были ли астрономические вычисления единственной целью, которую древние греки и другие находили для такого типа редукторного механизма? Ни одной такой машины не сохранилось до настоящего времени, но это не доказательство того, что ни одна из них никогда не была построена.
Кириакос Эфстатиу — директор Лаборатории станков и машиностроения и профессор машиностроения, а Марианна Эфстатиу — доктор философии. инженер-механик из Университета Аристотеля в Салониках, Греция.
Подробнее:
Дешевый способ превращения пара в свежую питьевую воду
Каково инженеру работать на стартапе
Великая очистка океана начинается
Техническое обслуживание и смазка больших коробок передач
Надежность и долговечность редукторов зависит от следующего:
- Расчетные параметры заданы правильно
- Установка находится в надлежащем состоянии
- Агрегат получает надлежащую смазку зубчатых передач и подшипников
Технические условия на проектирование
Коробки передачдолжны быть спроектированы и спроектированы или правильно выбраны для указанных условий эксплуатации, которые включают следующее:
- Входная скорость и мощность
- Требуемые частота вращения и крутящий момент на выходе
- Коэффициент обслуживания, основанный на стандартных рекомендациях AGMA по применению, является хорошим, но пользователь должен определить все уникальные факторы.
- Окружающая среда
- Требования к конфигурации
- Рабочий цикл
- Требуемая внешняя нагрузка
- Желаемый срок службы — не обязательно бесконечный
Большинство производителей редукторов являются экспертами в области проектирования, проектирования и производства редукторов. Они не обязательно являются экспертами во всех поддерживаемых ими процессах и отраслях. Во многих случаях процесс является конфиденциальным и закрытым, и его нельзя раскрывать никому за пределами компании.Проще говоря, редуктор необходим, когда в процессе требуется, чтобы нормальные скорости оборудования отличались от электродвигателя, дизельного двигателя, турбины или другого устройства, приводящего в движение оборудование.
Размер коробки передач определяется мощностью и крутящим моментом, которые необходимо передать. Какая мощность требуется? Опять же, нам, разработчику / изготовителю редуктора, требуется опыт инженера / проектировщика мостов, OEM / пользователя сталелитейного завода, проектировщика / оператора общественного транспорта, производителя этанола, а также инженеров и проектировщиков из множества других отраслей, чтобы определить условия эксплуатации и требования к характеристикам приводимого оборудования.
Техническое обслуживание коробки передач
Все коробки передач должны проходить периодическое обслуживание, включая замену масла. Масло следует регулярно проверять на предмет загрязнения грязью, мусором и другими жидкостями, такими как вода. Масло также следует периодически менять в зависимости от часов работы и температуры масла. Масло, которое работает при повышенных температурах (выше 150 ° F), необходимо менять чаще, чем масло, которое работает при 120 ° F. При повышении температуры до 180 ° F частота замены масла значительно увеличивается.Между 180 ° и 200 ° F рекомендуемое время между заменами сокращается на 75%. Повышенные температуры ускоряют разрушение молекулярной структуры масла, тем самым подавляя его способность образовывать защитную пленку. Если масло постоянно работает при температуре выше 200 ° F, следует рассмотреть возможность использования системы циркуляции смазочного масла для охлаждения масла.
AGMA рекомендует замену масла после первых 500 часов или 4 недель работы, в зависимости от того, что наступит раньше. AGMA рекомендует менять масло после первого запуска агрегата через каждые 2500 часов работы или каждые 6 месяцев, в зависимости от того, что наступит раньше.AGMA также предлагает, чтобы эти интервалы можно было регулировать в зависимости от конфигурации системы в соответствии с рекомендациями производителя и, кроме того, программы мониторинга состояния, которая выявляет изменения в смазке, такие как цвет, вязкость, окисление, концентрация воды, концентрация загрязняющих веществ, процент осадка, и изменение химического состава масла, в первую очередь присадок, может быть выполнено для увеличения интервалов замены. По сути, проверьте систему и внесите изменения, если это имеет смысл.
Помимо масла, необходимо периодически проверять физическое состояние устройства, включая фундамент, защитное покрытие, уплотнения, сапуны, систему циркуляции масла, муфты и подшипники. Проблема с любым из этих элементов, выявленная на раннем этапе персоналом завода, может помочь избежать катастрофического преждевременного выхода из строя коробки передач.
Изношенный подшипник может вызвать неравномерный износ зубьев шестерни, но продолжительная работа в этом состоянии может привести к более тяжелым условиям, в результате чего сломаются зубья шестерни, которые могут податься на другие шестерни в передаче и вызвать повреждение большего количества компонентов, которые в противном случае могли бы не потребоваться. замена.Неблагоприятное состояние может быть неочевидным для оператора, но периодический осмотр зубчатой передачи и любые изменения или ускорение в характере износа указывают на то, что что-то изменилось, и это должно быть исследовано.
Программы мониторинга состоянияоценивают изменения рабочих параметров и предоставляют ценные количественные данные, которые могут помочь спрогнозировать возможные отказы. Эти услуги могут выполняться штатным персоналом или по контракту. Температура, уровень и состояние масла, вибрация, шум и физическое состояние уплотнений и сапунов — вот некоторые из параметров, которые следует контролировать.После первоначальной базовой оценки системы используются периодические проверки, фотографии и анализ данных для выявления и оценки любых изменений или тенденций, которые могут сигнализировать о проблеме.
Смазка
Правильная смазка — единственный наиболее важный фактор в обеспечении непрерывной работы коробки передач. Шестерни и подшипники требуют надлежащей смазки и ухода за ними. Масло необходимо выбирать с соответствующей вязкостью, температурой застывания и химическим составом для каждого применения.Все перечисленные выше конструктивные факторы влияют на выбор. Многие приложения, такие как приводы подвижных мостов, требуют относительно низких скоростей; Двигатели со скоростью 1800 об / мин, замедляемые до однозначной скорости, обычно работают с высокими требованиями к крутящему моменту.Относительно низкоскоростные шестерни обычно работают со скоростями по продольной оси менее 2000 футов в минуту. Масло, работающее на этих скоростях, обычно не будет подвергаться перегреву в результате взбивания или внутреннего нагрева от трения.Сдвиг масла, нарушение молекулярной структуры масла и вовлечение воздуха — оба условия, снижающие эффективность масла, обычно не возникают при более низких скоростях. Следовательно, характеристики масла будут очень предсказуемыми.
Эффективность смазки зависит от толщины масляной пленки и способности масла течь по поверхности зуба шестерни. Вязкость масла зависит от рабочей температуры и является основным средством определения эффективности выбранного масла.Если вязкость низкая, до такой степени, что масло не успевает адекватно течь, чтобы покрыть поверхность зуба, недостаточная смазка в конечном итоге приведет к контакту металла с металлом между сопряженными зубьями шестерни.
Толщина масляной пленки зависит не только от вязкости масла, но и от давления на зубья шестерни. Многие факторы, включая конструкцию зуба шестерни, угол прижатия, диаметральный шаг, корончатость и другие, определяют силы, при которых два зубца шестерни входят в зацепление. Масло — это, по сути, несжимаемая жидкость, которая будет выдавливаться из межзубных промежутков при приложении силы.Пленку невозможно полностью удалить, но в экстремальных условиях эксплуатации она станет очень тонкой.
Остающаяся масляная пленка важна, потому что существует относительное движение между зубьями шестерни, сочетание качения и скольжения. Линия деления зубьев шестерни — единственная точка на эвольвентном профиле, в которой сопрягаемые зубья испытывают относительное движение качения. Баланс контакта — комбинация. Следовательно, при сопряжении двух скользящих металлических поверхностей адекватная толщина смазочной пленки является обязательной для длительного срока службы редуктора.
Шероховатость поверхности зуба шестерни также влияет на рекомендуемую толщину масляной пленки.
Микроскопический вид в разрезе каждой поверхности показывает выступы и впадины, определяемые отделкой поверхности. Шероховатость или шероховатость поверхности зуба шестерни можно измерить в микронах. Как правило, расчетная толщина масляной пленки должна быть примерно в 2,5–3 раза больше неровностей поверхности, величины пика и впадин.Такое количество масляной пленки гарантирует, что при определенных условиях эксплуатации, при условии, что масло поддерживается должным образом, масляная пленка будет достаточной для предотвращения контакта металла с металлом между зубьями шестерни. В случае контакта металла с металлом будут наблюдаться задиры, задиров, точечная коррозия и преждевременный износ. Эти условия представляют собой несколько видов отказа коробки передач, связанных со смазкой.
Масло также должно течь должным образом, чтобы обеспечить надлежащую смазку. При зацеплении зубьев шестерни вязкость должна быть такой, чтобы масло могло стекать в зацепление.Если масло слишком густое, да слишком густое !, масло не будет правильно течь между сопрягаемыми зубьями. Если масло слишком жидкое, толщина пленки будет недостаточной. Оба условия приведут к контакту металла с металлом между зубьями шестерни, что приведет к преждевременному выходу из строя шестерни.
В редукторах, требующих смазки разбрызгиванием, зубья шестерни собирают масло из нижней части корпуса редуктора и наносят масло на сопряженные зубья. Коробка передач будет испытывать проблемы со смазкой, если выбранное масло недостаточно вязкое или если скорость передачи, скорость продольной оси слишком высока.В этом случае центробежная сила не позволит маслу оставаться на зубчатом колесе, чтобы обеспечить достаточную толщину пленки. Опять же, результатом будут преждевременные язвы и задиры, ведущие к отказу.
Для таких применений, как подвижные мосты, где редукторы могут подвергаться воздействию различных температур и погодных условий, можно рассмотреть синтетический сорт масла, так как вязкость не будет сильно меняться в более широком диапазоне температур. Использование синтетического масла может не потребовать замены масла при изменении погоды.Если выбрано больше стандартных масел, могут потребоваться нагреватели масла, охладители масла или, возможно, замена масла в разные сезоны. Фактор для операторов, который необходимо учитывать, заключается в том, что синтетические масла имеют значительно более высокую стоимость, чем стандартные сорта.