В табл. 23.2.1 приведены зависимости для определения размеров основных элементов корпуса и крышки редуктора, которые применяют при конструировании редуктора по любому из пяти вариантов, приведенных на рисунок 23.2.1. В качестве базовой выбрана конструкция корпуса одноступенчатого цилиндрического редуктора. На рисунок 23.2.1, а-в конструкции имеют горизонтальную плоскость разъема, проходящую через оси валов, наличие которой упрощает сборку редуктора.
В случае скошенных конических зубчатых колес боковые линии образуют кривые, например, в виде дуг, эвольвент или циклоидов. Конические шестерни можно отличить в спиральных конических передачах и гипоидных конических зубчатых передачах. Преимущества спирального конического зубчатого колеса, противоположного зубчатым и винтовым передачам, заключаются в лучшем шумовом поведении, более высокой достижимой периферийной скорости и высокой мощности передачи. Изменение спиральных конических колес - это гипоидные конические колеса.
В этом оси не пересекаются, а смещаются. Благодаря этому осевому смещению коническая шестерня становится больше или меньше в зависимости от того, является ли осевое смещение положительным или отрицательным. В случае положительного осевого смещения, спиральный угол может быть увеличен, что приведет к большей несущей способности и более высоким отношениям.
У редуктора, изображенного на рисунок 23.2.1, а предельно сближены стенки корпуса и крышки, что снижает металлоемкость конструкции, но одновременно и жесткость корпуса. У редуктора на рисунок 23.2.1, в максимальная масса, но и максимальная жесткость корпуса. Конструкция, приведенная на рисунок 23.2.1, б, занимает промежуточное положение между вариантами а и в. У крышки корпуса стенки предельно сближены, у корпуса — раздвинуты, что обеспечивает его достаточную жесткость; при этом технологически он не столь сложен, как корпус, приведенный на рисунок 23.2.1, в. Редуктор, представленный на рисунок 23.2.1, г, не имеет горизонтальной плоскости разъема. Для его сборки применяют две боковые отъемные крышки. Такой корпус наиболее часто применяют для червячных редукторов и мотор-редукторов всех типов. Редуктор на рисунок 23.2.1, д имеет верхнюю отъемную крышку для сборки. Неразъемный корпус такого редуктора обладает достаточной жесткостью, при этом нет необходимости в высокой точности обработки плоскости разъема (как в вариантах а-г) и использовании тяжело нагруженных винтов, стягивающих такие плоскости (как в вариантах а-в). Такую форму корпуса часто применяют для коробок передач.
Для изготовления конической шестерни можно использовать различные материалы, в зависимости от различных факторов и условий эксплуатации, таких как круговая скорость, размер и вес привода, а также устойчивость к ударам. Например, чугун обладает хорошими износостойкими свойствами и удобными функциями механической обработки и поэтому подходит для больших, сложных форм велосипедов. Стальное литье, в свою очередь, выдерживает высокие нагрузки и используется для сложного производства конических передач.
Традиционно колеса производятся в процессе обработки с использованием конических или фасовочно-шлифовальных станков. Фрезерование по-прежнему успешно используется в серийном производстве сегодня, с 5-осевым фрезерованием с использованием фрезерных станков с коническим зубчатым венцом, что не является прибыльным в случае небольших зазоров зубов из-за большого времени производства.
Элементы корпуса редуктора
Вариант конструкции прилива, представленный на рисунок 24.3.1, а, применяют для корпуса, изображенного на рисунок 23.2.1, в, варианты б и в — для корпуса, показанного на рисунок 23.2.1, б, а варианты г и д — для корпуса, приведенного на рисунок 23.2.1, а. В вариантах а, б, г (рисунок 23.3.1) использованы врезные (закладные) крышки подшипников, в вариантах в и д — привертные. На рисунок 23.3.2 показаны варианты выполнения штифтов, центрирующих корпус и крышку. Штифты с резьбовым отверстием или резьбовой цапфой применяют для глухих отверстий. Варианты выполнения фланцев для привертных крышек подшипников, позволяющие экономить металл, но отличающиеся сложностью изготовления, приведены на рисунок 23.3.4.
Приливы под крепежные детали, стягивающие корпус и крышку редуктора, показаны на рисунок 23.3.5. Их размещают на продольных фланцах корпуса. Ширина фланца зависит от формы головки винта. Наружный шестигранник требует большего места под ключ.
Более поздние производственные методы включают 5-осевое фрезерование на 5-осевых центрах обработки, которые часто используются в конусах большого диаметра и небольших партиях. Если структурное изображение не покрывается техническими характеристиками, изменение данных или.
В качестве приводных элементов конические шестерни используются в областях, где требуется угловая передача силы и движения, а также высокая эффективность в работе цикла, а также ручка обслуживания. Именно поэтому применение конических зубчатых колес разнообразно: от автомобилей, локомотивов и морских применений до автоматики, машиностроения и печатных машин, до областей конвейерной техники, испытательных стендов и металлоконструкций.
Вариант а (рисунок 23.3.6) выполнения мест крепления корпуса к плите (раме) применяют для редукторов, приведенных на рисунок 23.2.1, а; варианты б и в — для редукторов, показанных на рисунок 23.2.1, б-д. На рисунок 23.3.6, б ниша угловая, а на рисунок 24.3.6, в — расположена на боковой стенке. На рисунок 23.3.7 изображены варианты приливов для болтов, стягивающих корпус и крышку, размещаемых на боковых фланцах корпуса. Ширина фланца зависит от формы головки винта.
Входные и выходные валы редукторов
Конические редукторы, например, часто используются в дифференциальных передачах транспортных средств, в которых оси вращаются с разной скоростью. В этом случае привод двигателя применяется на 90 ° и передается на выходные колеса. Преимущество над червячными передачами заключается в том, что эффективность не зависит от передаточного отношения. Конические шестерни также играют решающую роль в случае ручных сверлильных станков в качестве элементов привода. Здесь патроны патрона вращаются горизонтально, в то время как ручка сверла поворачивается в вертикальном направлении.
Конструирование корпуса цилиндрического редуктора
Показано, как по имеющимся размерам передач, валов и подшипников определяют основные размеры корпуса и крышки. Крышку и корпус редуктора, представленного на рисунок 23.4.1, стягивают болтами, центрируют штифтами (см. комментарии к листу 23.2). У редуктора, представленного на рисунок 23.4.2, части корпуса стягивают винтами. Чаще всего применяют винты с внутренним шестигранником, позволяющие уменьшить размеры приливов (см. комментарии к листу 23.2).
Еще одним преимуществом является увеличение скорости вращения патрона. Это позволяет разбухать различные материалы. Спиральные зубчатые колеса, в свою очередь, являются важными компонентами для вращающихся приводных систем. Они необходимы для работы с высокой нагрузкой, скоростью и большим количеством изменений нагрузки. Примером этого является отвод вала горизонтального газотурбинного двигателя к вертикальному ротору.
Эти машины состоят из фундамента, башни, гондолы с силовым поездом, ротора, лопастей и электрооборудования. Кроме того, на рисунке не показан трансформатор, который не является частью турбины, но представляет собой элемент, который не может отсутствовать в такой установке, поскольку он преобразует напряжение или напряжение, подаваемые генератором турбины в сетку мощность.
Корпус цилиндрического двухступенчатого редуктора
Конструкция корпуса соответствует третьему типу на рисунок 23.2.1. Все детали крепления размещены в нишах. У корпуса большая жесткость, эстетичный внешний вид и хорошие виброакустические свойства (см. комментарии к листу 23.2).
Структура, характерная для современной ветряной турбины большой мощности. Башня и фундамент Чтобы гарантировать стабильность ветряной турбины, строятся фундаменты, которые могут быть поверхностными или глубокими. Тип основания зависит от консистенции почвы, где должен устанавливаться станок.
Башня построена не только для того, чтобы выдерживать вес гондолы и лопастей ротора, но также должна поглощать нагрузки, вызванные изменением мощности ветра. Они построены на месте и ограничены высотой, которая решает это решение. Сборные бетонные башни. Они изготовлены из стальных профилей. Основным преимуществом этих башен является их стоимость, так как требуется только половина материала трубчатой башни без дополнительной поддержки и с той же жесткостью. Основным недостатком является его внешний вид.
Конструирование корпуса цилиндрического двухступенчатого соосного редуктора
Вариант конструкции корпуса соответствует типу 3 (рисунок 23.2.1, в). Для размещения внутренних опор входного и выходного валов в середине крышки корпуса отливают стенку, снабжают ее бобышкой. Бобышка имеет отъемную крышку (см. комментарии к листу 23.2).
В любом случае, по эстетическим соображениям, решетчатые башни практически исчезли в крупных современных ветровых турбинах. Некоторые башни построены с комбинациями вышеупомянутых; например, бетонное дно и верхняя часть стали. Мачты, натянутые ветрами. Многие из малых ветротурбин построены с башнями мачты, поддерживаемыми натяжными кабелями. Преимуществом является экономия веса и, следовательно, стоимости. Их можно поднимать без кранов.
Высота башен, изготовленных для текущих ветровых турбин, зависит от стола. Высота башен в зависимости от номинальной мощности и диаметра ротора. Ротор Ротор - это компонент, который помогает лопастям или лопастям ротора преобразовывать энергию ветра в вращательное механическое движение. Ротор состоит из самих лопастей и ступицы. Втулка является центром ротора и выполнена из чугуна или стали. Если ветряная турбина имеет коробку с умножителем, ступица соединяется непосредственно с низкоскоростным валом коробки умножителя и преобразует энергию ветра в энергию при вращении.
Конструирование корпуса коническо-цилиндрического редуктора
На рисунок 23.7.1 показано, как по имеющимся размерам передач, валов и подшипников определяют основные размеры корпуса и крышки. От цилиндрического редуктора такого же типа (рисунок 23.4.2) конструкцию отличает прилив, в котором размещен вал конической шестерни с подшипниками и стаканом (тип 2 на рисунок 23.21).
Если турбина не имеет блока умножителя, энергия передается непосредственно генератору. Роторы традиционных ветряных мельниц для перекачивания воды используют 16 лопастей или более и изготовлены из металла. Опыт показывает, что трехлопастный ротор более эффективен для выработки электроэнергии в больших турбинах. Кроме того, трехлопастные роторы имеют лучшее распределение массы, что обеспечивает более стабильное вращение.
Лезвия из дерева, дерева и эпоксидной смолы или древесноволокнистой эпоксидной смолы уже мало используются. Алюминиевые лезвия и стальные сплавы очень тяжелы и уязвимы для усталости материала. По этой причине эти материалы используются только в очень малых ветровых турбинах.
На рисунок 23.7.2 корпус не имеет плоскости разъема, проходящей через оси валов. Сборку осуществляют сверху, поэтому колеса установлены на шлицевых и конических участках валов. Такой корпус прост в изготовлении, а его жесткость высокая (см. комментарии к листу 23.2).
Профиль лопастей аналогичен профилю крыльев самолетов. Они выполняют свою функцию по тому же принципу, что и сила тяги: на нижней части крыла ветер проходит и генерирует высокое давление, в то время как в верхней части образуется низкое давление. Эта сила, помимо силы сопротивления, заставляет ротор вращаться. Каждый производитель лезвий производит их в соответствии с их дизайном и своими характеристиками.
Гондола и силовая передача Гондола поддерживает все машины турбины и должна быть способна вращаться, чтобы следовать за направлением ветра, поэтому она соединяет башню с помощью подшипников. Конструкция гондолы зависит от того, как производитель решил найти компоненты силовой передачи.
Конструирование корпуса червячного редуктора
На рисунок 23.8.1 показано, как по имеющимся размерам передач, валов и подшипников определяют основные размеры корпуса и крышки. Крышку и корпус стягивают болтами, центрируют штифтами (см. комментарии к листу 23.2). На рисунок 23.8.2 части корпуса редуктора стягивают винтами, центрируют штифтами. Возможно применение винтов с внутренним шестигранником, позволяющим уменьшить размеры приливов (см. комментарии к листу 23.2). Все детали крепления редуктора, приведенного на рисунок 23.8.3, размещены в нишах. У корпуса большая жесткость, эстетичный внешний вид и хорошие виброакустические свойства. Конструкцию можно применять как при верхнем, так и при нижнем расположении червяка (см. комментарии к листу 23.2).
Скорость вращения генератора зависит от частоты электрического тока и количества пар полюсов машины. Коробка мультипликатора имеет задачу сочетания низких скоростей вращения ротора и высоких скоростей генератора и выдерживает широкие колебания скорости ветра.
Коэффициент передачи мультипликатора определяется его зубчатой передачей, состоящей из текущих ветровых турбин с цилиндрическими зубчатыми колесами - с параллельными осями - зубцы на зубчатом колесе связаны их частотами вращения. Некоторые важные фирмы используют гибридные мультипликаторы, первые два этапа которых представляют собой планетарный поезд, который сочетается с тандемом третьей ступени. Если генератор мультипольного кольца, специально разработанный для использования в ветровых турбинах, коробка умножителя не требуется.
На рисунок 23.8.4 у корпуса редуктора нет горизонтальной плоскости разъема, что упрощает его изготовление. Сборку осуществляют через боковые окна, закрытые крышками. Диаметр окна больше максимального диаметра вершин зубьев колеса dам2, отверстия для винтов крепления боковых крышек могут быть глухими (см. Г-Г, вариант 1) или сквозными (см. Г-Г, вариант 2), в последнем случае винты необходимо ставить на герметик.
Конструкция и назначение редуктора
Генератор Генератор турбины преобразует механическую энергию в электрическую. Для мощных турбин чаще всего используются асинхронные генераторы с двойным питанием. В этом случае скорость вращения может меняться, отличная от обычной, если используются обычные асинхронные генераторы. Другая концепция - использовать синхронные генераторы.
Существуют различия между синхронными и асинхронными генераторами. Последние используются больше, поскольку они могут быть подключены непосредственно к сети и более надежны и меньше обслуживания. Синхронный генератор постоянной скорости, подключенный к сети, представляет собой технические проблемы, которые очень трудно устранить. Из-за вышеизложенного в настоящее время нет синхронных генераторов с постоянной скоростью, но с переменной скоростью. Это не может быть подключено непосредственно к сети переменного тока с постоянной частотой, поэтому необходимо использовать преобразователь частоты в качестве промежуточного элемента между генератором и сетью.
Для получения передаточных чисел от 10 до 60 могут быть использованы двухступенчатые редукторы со ступенями, выполненными по схеме 2K-h.
Конструирование корпуса цилиндрического редуктора
Этот недостаток использования сложной дополнительной системы для синхронизации компенсируется большей эффективностью турбины и лучшей совместимостью с сетью. Генераторы мультипольного кольца, которые работают без блока умножителей, уже упомянуты выше.
В турбинах с контролем аэродинамических потерь механический тормоз должен ассимилировать всю энергию, генерируемую ротором и генератором, в случае чрезвычайной ситуации, поэтому он должен иметь высокую тормозную мощность. Противоположность возникает, когда механический тормоз используется в турбинах с переменными шагами с шагом шага.
Двухступенчатые редукторы, выполненные по схеме 2K-h, с двухвенцовыми сателлитами, в обоих ступенях могут иметь передаточные числа от 60 до 400.
Двухступенчатые планетарные редукторы этой же схемы используются для получения крутящих моментов до 4000 кН. м.
В силовых установках, в двухступенчатых редукторах можно получить передаточные числа до 60 и более, Передаточные числа свыше 50 уменьшают число зубьев на центральных шестернях и уменьшают срок службы редуктора. При этом повышается уровень шума. Поэтому сумма передаточных чисел не должна превышать 50,
Электрооборудование Электрооборудование ветряной турбины состоит из генератора, системы электропитания и нескольких датчиков. Последние используются для измерения температуры, направления ветра, скорости ветра и других параметров, которые могут появляться внутри гондолы или в окрестностях, поэтому они поддерживают управление турбиной и ее мониторинг.
Система электропитания к электрической сети. Система подачи электроэнергии в сетку зависит от используемого электрогенератора. Большинство современных ветровых турбин в мегаваттной категории используют асинхронные индукционные генераторы, подключенные к сетке, вращающейся с постоянной скоростью и с прямым подключением к сетке. Это означает, что выпрямители или инверторы не нужны.
Редуктор планетарный двухступенчатый блочный
На листе 111 приведена конструкция редуктора, выполненная по схеме 2K-h. В торцевой крышке на двух подшипниках установлен вал, откованный вместе с центральной шестерней первой ступени передач. Опорами сателлитов служат двухрядные сферические и роликовые подшипники. Водило первой ступени соединяется с центральной шестерней второй ступени через зубчатое соединение.
Сателлиты второй ступени установлены на двух двухрядных роликовых подшипниках, водило установлено на двух однорядных цилиндрических роликоподшипниках. Водила первой и второй ступени имеют жесткую конструкцию. Внутренние зубья центрального колеса первой ступени нарезаны на внутреннем выступе корпусной детали. Кованое центральное колесо второй ступени из легированной стали с общей термической обработкой. Колесо болтовым соединением объединено с корпусными деталями. Смазываются зацепление и подшипники маслом, залитым в картер редуктора. Валы уплотняются манжетными уплотнениями. Характерной особенностью редуктора является его блочность и удобство сборки. Отдельно собирается торцевая крышках валом и подшипниками и водило с сателлитами первой и второй ступени.
Редуктор планетарный двухступенчатый с плавающими венцами
В двухступенчатом планетарном редукторе (лист 112) с передаточным числом и = 51,3 консольное центральное колесо быстроходной ступени редуктора опирается с одной стороны на два однорядных шариковых подшипника, размещенных в левой щеке водила. Каждый сателлит первой ступени установлен на однорядном шариковом подшипнике, который опирается на ось, установленную неподвижно в щеках водила. Правая щека с помощью цилиндрических штифтов соединена со шлицевой втулкой. Движение на центральное колесо второй ступени передается через шлицевое соединение втулки с валом. Опорами каждого сателлита второй ступени служат два однорядных шариковых подшипника. Водила обеих ступеней неразъемные, что значительно упрощает их конструкцию. Водило второй ступени выполнено как одно целое с тихоходным валом и опирается на два однорядных шариковых подшипника. Центральные колеса с внутренними зубьями первой и второй ступени выполнены плавающими и застопорены от вращения зубчатыми муфтами.
Наружные зацепления зубчатых муфт с одной стороны входят в зацепление с зубьями центрального колеса, а с другой - соединяются с венцами, закрепленными неподвижно в корпусе редуктора. Муфты и центральные колеса о внутренним зацеплением удерживаются от осевого смещения пружинными кольцами, установленными в канавках центрального колеса и неподвижного венца. Использование плавающих центральных колес дает возможность выравнивать нагрузку между сателлитами по длине зубьев и тем самым повышать передаваемый момент. Введение плавающих центральных колес и зубчатых муфт ведет к усложнению конструкции редуктора, поэтому их используют только при высоких частотах вращения.
Редуктор планетарный двухступенчатый с двухвенцовыми сателлитами
Двухступенчатые редукторы с двухвенцовыми сателлитами в силовых установках могут иметь передаточное число до 400, а в кинематических - до 600, выполненных по схеме 2K-h обеих ступеней. При использовании эффективных методов поверхностного упрочнения зубьев можно достичь и наименьшего расхода металла на единицу передаваемого момента, по сравнению с другими видами передач.
На листе 113 показан двухступенчатый планетарный редуктор с передаточным числом и =167. Конструктивное исполнение как первой, так и второй ступени аналогично ранее рассмотренной конструкции одноступенчатого редуктора с двухвенцовыми сателлитами.
Вторая ступень редуктора передает больший момент, чем первая ступень, и поэтому водило установлено на однорядных роликовых конических-подшипниках. Корпус редуктора сварной. Для устранения возможной деформации корпус подвергается термической обработке для снятия внутренних напряжений, вызываемых нагревом при сварке. Масло заливается в картер корпуса, и зацепление смазывается купанием в ванне, а подшипники — разбрызгиванием.
Редуктор планетарный двухступенчатый с плавающими венцами второй ступени
В двухступенчатых планетарных редукторах, при исполнении первой ступени по схеме 2K-h, а второй - по схеме 3К, можно получить передаточные числа от 60 до 600 при высоком КПД и при небольшой массе на единицу передаваемого момента.
На листе 114 представлен двухступенчатый планетарный редуктор с передаточным числом и = 286. Со стороны быстроходного вала планетарная передача выполнена по схеме 2K-h. Быстроходный вал откован как одно целое с центральной шестерней и опирается на два однорядных шариковых подшипника. Сателлиты, входящие в зацепление с центральной шестерней и с центральным колесом с внутренним зацеплением, в качестве опор имеют по два цилиндрических подшипника с короткими цилиндрическими роликами, с двумя буртами наружного кольца одним буртом на внутреннем кольце. Между наружными кольцами установлено пружинное кольцо в канавке отверстия сателлита и распорное кольцо, что устраняет осевое перемещение колец. Внутренние кольца подшипников от осевого смещения предохраняются двумя кольцами, установленными между торцевыми поверхностями подшипников и щеками водила. С водила движение через шлицевое соединение передается на вал центральной шестерни второй ступени, выполненной по схеме 3К.
Сдвоенные сателлиты опираются на сферические двухрядные роликоподшипники, внутренние кольца которых посажены на неподвижные оси, закрепленные с одной стороны планками и болтами к щекам родила. Для обеспечения самоустановки сателлитов и равномерного распределения нагрузки по длине зубьев центральные колеса с внутренними зацеплениями, неподвижное и подвижное, имеют соединения через зубчатые муфты. На валах установлены двойные севанитовые уплотнения.
Смазывание зацеплений происходит окунанием в масло, налитое в картер, а подшипников - разбрызгиванием. Для отвода теплого воздуха и паров масла на верхней части корпуса установлен вентиляционный колпак.
Габаритные и присоединительные размеры редукторов (лист 115) даны в табл. 187.
Таблица 187
Габаритные и присоединительные размеры планетарных двухступенчатых редукторов с плавающими венцами второй ступени (лист 115), мм
Редуктор планетарный двухступенчатый усиленной конструкции
Редукторы этого типа используются в цементной промышленности для привода крупных высокопроизводительных цементных трубных мельниц.
Редукторы изготовляются с передаточными числами от 30 до 60, с передаваемыми моментами до 3000 кН. м, работают в непрерывном длительном режиме.
На листе 116 представлен двухступенчатый редуктор с радиусами водил первой и второй ступени r 1 = 462 мм и r 2 = 700 мм.
Центральная шестерня первой ступени плавающая, соединяется с валом электродвигателя через зубчатую муфту. Сателлиты первой ступени установлены на двухрядных роликовых сферических подшипниках, насаженных на пустотелые валики, последние закрепляются болтами к щекам водила. Опорами водила с одной стороны служит цилиндрический двухрядный роликовый подшипник, а с другой - сферический двухрядный роликовый подшипник.
Сферический подшипник неподвижно закреплен в корпусе по наружному и внутреннему кольцам и устраняет осевое перемещение водила. Водило первой ступени соединяется с центральной шестерней второй ступени зубчатой муфтой. Раздвоенные сателлиты опираются на два сферических роликовых подшипника. Таким образом обеспечивается самоустановка каждой части сателлита по зубьям центральной шестерни и колеса.
Опорами для водила служат цилиндрический роликовый подшипник и двухрядный сферический роликоподшипник, последний жестко установлен в корпусе.
В отверстие водила с допусками горячей посадки запрессован тихоходный вал. Центральные колеса первой и второй ступени болтовыми соединениями жестко связаны с корпусными деталями. Сварные корпус и крышка — из листового металла.
Особое внимание уделено обильному смазыванию всех трущихся деталей редуктора. К центральным шестерням смазка подводится через брызгалы. Двухрядные сферические подшипники имеют подвод смазки с двух сторон зацеплению зубчатых муфт непрерывным потоком подается масло специальными соплами. Такое обильное снабжение охлажденным и отфильтрованным маслом зацепления и подшипников гарантирует надежность непрерывно работающего редуктора.
Похожие статьи
