Схемы приводов и их компоновка

Наиболее важным является правильная компоновка валов редуктора или привода. В зависимости от того, как будут скомпонованы валы редуктора или привода, в зависимости от пространственного положения контактов элементов передач валов с ответными элементами передач программой будут соответствующим образом расположены силы действующие на валы, будут соответствующим образом рассчитаны моменты и построены эпюры моментов. В соответствии с полученными нагрузками и моментами на валах, будут рассчитаны сечения валов выбранные для расчёта на прочность.

Программой DM-Monster 3D можно рассчитать практически любую схему редуктора или привода. Возможны расчёты обычных схем (рис. 1), соосных схем (рис. 2), соосных с внутренним зацеплением (рис. 3), со сдвоенными передачами (рис. 4), со двумя, тремя, четырьмя разветвлениями передач (рис. 5), с несколькими входными валами, максимальное количество которых может достигать 4-х (рис. 6), с несколькими выходными валами, максимальное количество которых может достигать 4-х (рис. 7). Единственным условием схем с несколькими входными, выходными валами, схем со сдвоенными, строенными, счетверёнными передачами, - это симметричность разветвления, то есть симметричность отвода крутящего момента. Возможна также компоновка схем с промежуточными приводами, а также схем для заданий не имеющих подбора электродвигателя, то есть для заданий в которых заданы частота вращения и мощность входного вала. Также возможно разбивка вала на два вала, соединенных между собой муфтой (рис. 8).

Рис. 1 Рис. 2 Рис.3

Рис. 4

Рис. 5

Рис. 6 Рис. 7 Рис. 8

На рисунках изображены простые схемы редукторов и приводов. В программе можно скомпоновать приводы и редукторы практически любой сложности, включающие в себя до 8 передач различных типов.

Никаких конкретных схем редукторов и приводов в программу не заложено. Все схемы формируются во время ввода исходных данных и во время компоновок предварительной и окончательной.

Начальный этап построения редуктора или привода сводится к указанию количества передач в приводе и редукторе. Диалоговое окно ввода исходных данных для расчёта редуктора или привода изображено на рисунке 9. Красным обведено место указания количества передач в приводе. Причём, в количество передач входят передачи как входящие в редуктор, так и не входящие в редуктор. То есть здесь указывается общее количество передач в приводе.

Рис. 9

Далее, переключая номера передач рис. 10, следует для каждой передачи из выпадающего списка рис. 10 определить соответствующий тип передачи.

Рис. 10

Следующий этап компоновки редуктора или привода - предварительная компоновка валов.

Первым этапом расчёта редуктора или привода является предварительная компоновка валов. При запуске Предварительной компоновки привода появляется диалоговое окно, изображенное на рис. 11.

Рис. 11

Предварительная компоновка - наиболее важный этап расчёта. Здесь выбирается в отдельности для каждого вала редуктора или привода соответствующая схема с соответствующим взаимным расположением шестерён, колёс, опор, свободных концов валов. На каждом валу привода устанавливается пространственное положение контакта элемента передач.

Подробно действия по компоновке валов привода приведены ниже.

Кнопками 1 рис. 11 следует выбирать вал привода. Номер выбранного вала отображается между кнопками. Валы перебираются кнопками по порядку от первого до последнего вала и обратно. Количество валов программа определяет сама в зависимости от количества передач и от положения первого ведущего элемента передачи, который может находиться как на валу двигателя, так и на первом валу привода.

Кнопками 2 рис. 11 меняется схема выбранного вала, которая отображается на рисунке 3 рис. 10.

На рисунке 3 рис. 11 отображается схема выбранного вала.

Кнопка 4 рис. 11 предназначена для разбиения выбранного вала на два отдельных вала, соединённых между собой муфтой (см. рис. 8). Если же вал уже представляет собой половину вал, то кнопка предназначается для соединения половин вала в один. Кнопка 4 для разбиения вала появляется только на валах, на которых расположен как ведущий элемент передачи, так и ведомый элемент передачи.

Кнопками 5 рис. 11 определяется точка контакта элемента передачи вала с ответным элементом передачи. Кнопки определяют положение контакта по осям X и Y координат, изображённых в левой части диалоговой формы рис. 10. Также кнопками можно определить состояние отображения элемента передачи, при котором становится доступным поле редактирования над кнопками. В данном поле редактирования модно ввести угол точки контакта от оси X.

Следует сначала выбрать тип вала, а затем выбрать точку контакта. В предварительной компоновке привода можно выбрать зубчатую цилиндрическую передачу с внутренним зацеплением. Но программа позволит это сделать только когда шестерня зубчатой цилиндрической передачи будет расположена консольно на валу. В противном случае вал шестерни будет пересекать колесо внутреннего зацепления, что абсурдно.

Заключительным этапом компоновки валов редуктора или привода является окончательная компоновка валов привода.

Рис. 12

На данном этапе компоновки уточняются длины и диаметры участков валов, направления нарезки зубьев элементов передач, направления продольных сил элементов передач, направления вращения валов, геометрия элементов передач.

Последовательность действий окончательной компоновки привода приведена ниже.

Кнопками 1 рис. 12 следует выбирать вал привода. Номер выбранного вала отображается между кнопками. Валы перебираются кнопками по порядку от первого до последнего вала и обратно. Количество валов программа определяет сама в зависимости от количества передач и от положения первого ведущего элемента передачи, который может находиться как на валу двигателя, так и на первом валу привода.

Кнопками 2 рис. 12 выставляются диаметры участков выбранного вала. Программа автоматически высчитывает максимально и минимально возможные диаметры участков выбранного вала (максимально возможные диаметры рассчитываются в местах расположения элементов передач). Установку диаметров участков вала следует делать в первую очередь, так как в зависимости от диаметра вала программа автоматически рассчитывает длину ступицы элемента передач на выбранном валу. Соответственно в зависимости от длины ступицы рассчитывается минимально допустимая длина соответствующего участка вала.

Кнопка 3 рис. 12 появляется над каждым элементом передачи, расположенном на выбранном валу. При нажатии на данную кнопку появляется соответствующее типу передачи диалоговое окно, в котором определяется геометрия элемента передачи (подробнее см. раздел "Геометрия элементов передач"). Кнопка отображается красным в том случае, когда необходимо уточнить / определить геометрию элемента передачи.

Кнопками 4 рис. 12 выставляются длины участков выбранного вала.

Кнопкой 5 рис. 12 устанавливается направление вращения выбранного вала. При смене направления вращения на выбранном валу меняются направления вращения на всех валах соответствующим образом.

Кнопка 6 рис. 12 появляется под элементом передачи (зубчатой цилиндрической, зубчатой конической, червячной), расположенном на выбранном валу. Нажатие на кнопку изменяет направление нарезки зубьев, соответственно для элементов зубчатой цилиндрической и червячной передач меняется направление продольной силы Fa.

Кнопка 7 рис. 12 позволяет согласовать выходные диаметры валов с диаметрами муфты.

Кнопки 8 рис. 12 появляются под каждым элементом передачи, расположенном на выбранном валу. Нажатие на кнопку изменяет направление контакта с ответным элементом данной передачи.

На диалоговом окне рис. 12 красными цифрами "1" и "2" обозначена последовательность действий, которую следует соблюдать. Сначала следует выставить диаметры участков выбранного вала. Так как по ним вычисляются длины ступиц. Затем следует уточнить геометрию каждого элемента передач, расположенного на выбранном валу. И уже после этого следует выставлять длины участков вала.