Зубчатые механизмы с неподвижными осями колес
01.01.08 12:02

Зубчатые механизмы с неподвижными осями колес - это такие системы или наборы зубчатых колес, в которых оси этих колес не могут вращаться вместе с колесом. Сюда относятся, например, редукторы с неподвижными осями и коробки передач. Зубчатые коробки передач применяются для ступенчатого изменения скоростей вращения ведомого вала. Механизм коробки передач обычно строится так, чтобы изменение скорости производилось по определенному закону, например, по законам геометрической или арифметической прогрессии. Эго необходимо для получения большого количества различных скоростей ведомого вала и одинаковых ступеней изменения, скорости при переходе от одной скорости к другой.

Для привода шпинделя металлорежущих станков изменение скоростей или передаточных отношений строится по геометрической прогрессии: n1; n2 = n1φ; n3 = n1φ2; n4 = n1φ3; … nk = n1φk-1, где φ - коэффициент геометрического ряда. Этот коэффициент принимается обычно одним из следующих: φ = 1,12; 1,26; 1,41; 1,58; 1,78; 2,0. Для коробок передач винторезных станков, где требуется получение точных передаточных отношений, изменение скоростей строится по арифметической прогрессии.

Коробки передач выполняются по следующим схемам:

1) коробки со сменными шестернями;

2) коробки со скользящими вдоль валов шестернями (фиг. 103);

3) коробки с вытяжной шпонкой (фиг. 104);

4) коробки с накладной шестерней (фиг. 105);

5) коробки с многократными ступенями возврата и скользящей по валу шестерней (фиг. 106).

Коробки со сменными шестернями конструируются так, чтобы можно было в любое время вставить нужную шестерню. В коробках со скользящими шестернями последние изготовляются в виде блоков, то есть сдвоенных или строенных шестерен. Например, в схеме на фиг. 103 сдвоенная шестерня, передвигаясь вправо и влево, может быть соединена то с большой, то с малой шестерней. В коробке с вытяжной шпонкой (фиг. 104) группы шестерен постоянно соединены между собой, но вращаются вхолостую. Если нужно включить какую-либо шестерню, то в нее вдвигается шпонка, соединяющая шестерню с валом, и вал приводится в движение. Остальные шестерни продолжают вращаться вхолостую. В коробке с накладной шестерней (фиг. 105) нужная шестерня включается при повороте шестерни за рукоятку. В коробках с многократными ступенями возврата одна шестерня на ведущем валу 3 имеет возможность передвигаться вдоль группы шестерен, сидящих на двух валах 1 и 2 (фиг. 106). Шестерни изготовлены сдвоенными.

Пример. Какие шестерни нужно включить в коробке скоростей, изображенной на фиг. 106, чтобы получить число оборотов шпинделя nшn = 935 об/мин., если ведущий вал, приводимый от электродвигателя, делает n1 = 1400 об/мин.?

Рассматриваем основные варианты изменения передач.

I вариант. Включаются шестерни; z1 с z2; z3 с z4; z5 с z6; z7 с z8; z9 с z10. Передаточное число варианта будет

i1 = z2*z4*z6*z8*z10 / z1*z3*z7*z9 = 60*40*40*40*30 / 20*20*20*20*20 = 36,

а число оборотов шпинделя

nшn = 1400 / 36 = 39 об/мин.

II вариант. Включаются шестерни: z1 с z6; z7 с z8; z9 с z10. Передаточное число

i2 = z6*z8*z10 / z1*z7*z9 = 40*40*30 / 20*20*20 = 6.

Число оборотов шпинделя

nшn = 1400 / 6 = 233 об/мин.

III вариант. Включаются шестерни z1 с z10

i3 = z10 / z1 = 3 / 2 = 3 / 2;  nшn = 1400*2 / 3 = 935 об/мин.

Редукторы с неподвижными осями применяются обычно для уменьшения числа оборотов ведущего вала машины или механизма. Примером такого редуктора является червячная пара, изображенная на фиг. 99. Если требуется получить уменьшение числа оборотов большее, чем это возможно по условиям конструкции червяка, то в червячный редуктор добавляют одну или несколько пар зубчатых колес. Редукторы обычно изготовляются в виде закрытой коробки, в которую заливается масло. Недостатком редукторов с неподвижными осями является то, что они громоздки и имеют низкий к. п. д. Реверсив­ные механизмы используют для изменения направления вращения ведомого вала при неизменном вращении ведущего. Применяется большое количество различных комбинаций соединений зубчатых колес, и в частности: включение паразитной шестерни, применение механизма с, коническими зубчатыми колесами, получающими вращение от третьего колеса попеременно, с перемещением шестерни вдоль вала (фиг. 107, а) и с переключением шестерен при помощи муфты (фиг. 107, б); то же, но с постоянным сцеплением цилиндрических (фиг. 108, а) и конических колес (фиг. 108, б) и со смыканием при помощи муфты для соединения ведомого вала с одним из них. Имеется большое число различных конструкций реверсивных механизмов, в ко­торых применены муфты, кривошипные механизмы, зубчатые секторы и венцы и т. д.