РЕДУКТОР КОНИЧЕСКИЙ

Полезная модель относится к машиностроению и может быть использована в подъемно-транспортных механизмах, в частности, в оборудовании буровой лебедки.
В качестве аналога к заявляемой полезной модели выбран конический редуктор по патенту РФ №53231 (МПК В60К 17/30) на полезную модель. Известный редуктор содержит составной корпус, включающий основную часть, в которой установлены взаимодействующие конические шестерни ведущего и ведомого валов. Валы с подшипниками установлены в соответствующих корпусах; корпус ведущего вала выполнен заодно с основной частью корпуса, а корпус ведомого вала является дополнительной консольной частью.
Основная часть корпуса выполнена коробчатой формы, консольная часть - в виде двух соединенных элементов, представляющих собой тела вращения, причем один из элементов выполнен с коническим сужением, внутренним кольцевым выступом и наружным фланцем, другой элемент - с ответным выступом. Кроме того, корпус содержит вспомогательные элементы, служащие для крепления шестерней и подшипниковых опор в полости корпуса.
Подшипники основной и консольной частей корпуса закрыты крышками, выполненными с отверстиями для выхода через них ведущего и ведомого валов.
Недостатком известной конструкции является использование элементов сложной формы.
В качестве прототипа выбран конический редуктор, сведения о котором приведены в руководстве по эксплуатации 44025.90.100 РЭ (НБО (набор бурового оборудования 2500/160 ДПБМ-1, Модуль буровой лебедки, 2003 г., стр.76-78). Указанный конический редуктор содержит корпус, который включает основную часть и две цилиндрические боковые части. В полости корпуса, ограниченной его основной частью, расположены взаимодействующие конические шестерни, установленные соответственно на ведущем и ведомом валах. Ведущий вал, проходящий через полость, ограниченную основной частью корпуса, и подшипники ведущего вала установлены в боковых частях корпуса, причем ведомый вал с подшипниками ведомого вала установлены в цилиндрическом консольном корпусе, соединенным с основной частью корпуса. Подшипники в боковых частях корпуса и консольном корпусе закрыты крышками, выполненными с отверстиями, через которые выходят концы соответствующих валов. Корпус основной части выполнен коробчатой формы.
Коробчатая форма основной части корпуса проявляет отрицательную особенность: для установки конического редуктора предусматривается значительная площадь. При необходимости размещения конического редуктора на ограниченной площади, форма его корпуса не адаптируема к месту установки.
Расположение корпуса с консольной подшипниковой опорой в полости основной части корпуса приводит к увеличению его металлоемкости и массы вследствие того, что сам по себе данный корпус выполнен протяженным в соответствии с длиной ведомого вала.
Задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в снижении его массы и металлоемкости за счет создания корпуса оптимальной формы, приближенной к форме поверхности основных конструктивных элементов, содержащиеся в его полости при сохранении указанных конструктивных элементов. Кроме того, полезная модель обеспечивает возможность адаптировать конический редуктор к месту его установки за счет оптимальной формы корпуса.
Поставленная задача достигается тем, что редуктор конический, содержащий корпус, выполненный в виде основной части и двух цилиндрических боковых частей, в полости корпуса, ограниченной его основной частью, расположены взаимодействующие конические шестерни, установленные соответственно на ведущем и ведомом валах, ведущий вал и подшипники ведущего вала установлены в боковых частях корпуса, ведомый вал с подшипниками ведомого вала установлены в цилиндрическом консольном корпусе, причем боковые части корпуса и консольный корпус закрыты крышками, выполненными с отверстиями, через которые выходят концы соответствующих валов. Новым в устройстве является то, что основная часть корпуса выполнена в виде двух цилиндрических элементов, установленных так, что продольная ось ведущего вала совпадает с продольной осью первого цилиндрического элемента, а продольная ось второго цилиндрического элемента, расположенного со стороны шестерни ведомого вала, совпадает с продольной осью указанного вала, консольный корпус выполнен в виде дополнительной части корпуса, торец которой соединен посредством разъемного соединения с торцом второго цилиндрического элемента, причем торец минимум одной из боковых частей корпуса соединен с торцом первого цилиндрического элемента посредством разъемного соединения; внутренние диаметры первого и второго цилиндрических элементов выбраны из условия максимально близкого расположения внутренней поверхности каждого из указанных элементов к ближайшей вершине зубьев соответствующих конических шестерен.
В заявляемой полезной модели основная часть корпуса, консольный корпус и боковые части корпуса выполнены из трубных заготовок.
В заявляемой полезной модели первый и второй элементы основной части корпуса соединены посредством сварного соединения.
В заявляемой полезной модели разъемное соединение выполнено посредством фланцевого соединения, причем торцы боковой части корпуса и консольного корпуса выполнены с наружными фланцами, а торцы первого и второго цилиндрического элементов выполнены с внутренними фланцами.
В заявляемой полезной модели наружная поверхность консольного корпуса снабжена парами ребер жесткости в виде пластин, равномерно распределенных по радиусу относительно продольной оси консольного корпуса, края которых прикреплены к его наружной поверхности и поверхности наружного фланца посредством сварного соединения.
В заявляемой полезной модели первый цилиндрический элемент основной части корпуса и консольный корпус снабжены вспомогательными опорами.
Сущность полезной модели поясняется следующим.
Выполнение основной части конического редуктора из первого и второго цилиндрических элементов, установленных друг относительно друга так, что продольные оси соответственно ведущего и ведомого валов совпадают с продольными осями первого и второго цилиндрических элементов, обеспечивает возможность выполнить форму корпуса, приближенной к форме поверхности основных конструктивных элементов редуктора, содержащихся в его полости.
С учетом конструктивной особенности конического редуктора, заключающейся в том, что продольные оси ведущего и ведомого валов пересекаются, вышеуказанное совпадение продольных осей первого и второго цилиндрических элементов с данными осями валов приводит к образованию одной полости, ограниченной основной частью корпуса. В данной полости коническая шестерня ведущего вала находится в той ее части, которая ограничена внутренней поверхностью первого элемента, а коническая шестерня ведущего вала - в той ее части, которая ограничена внутренней поверхностью второго элемента, притом что второй цилиндрический элемент расположен со стороны шестерни ведомого вала.
Выполнение консольного корпуса в виде дополнительной части корпуса означает, что консольный корпус расположен снаружи основой части корпуса. Соединение торца консольного корпуса с торцом второго цилиндрического элемента посредством разъемного соединения обеспечивает возможность сборки конического редуктора (более подробное описание сборки приводится ниже). Следовательно, корпус конического редуктора состоит из нескольких соединенных частей: основной части, консольного корпуса в виде дополнительной части и боковых частей. (В контексте «дополнительная часть корпуса» называется в данном описании как «консольная часть корпуса».)
Следует отметить, что при совпадении продольной оси ведомого вала с продольной осью второго цилиндрического элемента консольная часть корпуса неизбежно установлена соосно со вторым цилиндрическим элементом.
Для создания оптимальной формы корпуса внутренний диаметр первого и второго цилиндрических элементов выбраны из условия максимально близкого расположения внутренней поверхности каждого из указанных элементов к ближайшей вершине зубьев соответствующих конических шестерен.
Выполнение основной части корпуса, приближенной к форме поверхности содержащихся в нем элементов, исключает необходимость размещения в полости корпуса конического редуктора консольного корпуса с установленными в нем подшипниками с ведомым валом. Следовательно, выполнение консольного корпуса в виде дополнительной части корпуса приводит к снижению металлоемкости всего корпуса конического редуктора.
Кроме того, новая «геометрия» корпуса конического редуктора сохраняет возможность так же, как и в устройстве-прототипе, устанавливать ведомый и ведущий валы не только под прямым углом. Так, при заданной величине угла пересечения осей ведущего и ведомого валов нет препятствий для соединения первого и второго цилиндрических элементов основной части корпуса под тем же углом.
Для расчета максимально близкого расположения поверхности первого и второго элементов основной части корпуса к ближайшей вершине зубьев соответствующих конических шестерен во внимание принимается обеспечение возможности разъемного и/или неразъемного соединения первого и второго цилиндрических элементов с другими примыкающими к ним частями корпуса (две боковые части и консольная часть). Кроме того, другие технологические особенности, например, попадание смазки соответствующей системы, которой оснащается конический редуктор, также учитываются при выборе диаметров первого и второго цилиндрических элементов.
Для обеспечения разъемного соединения торцов цилиндрических боковых частей корпуса и консольной части с соответствующими торцами первого и второго цилиндрических элементов целесообразно применять фланцевое соединение. Для этой цели соответствующий торец соединяемых корпусов подшипниковых опор выполнен с наружным фланцем, а соответствующих торец первого и второго цилиндрических элементов - с внутренним фланцем. Выбор фланцевого соединения обусловлен тем, что диаметры первого и второго цилиндрических элементов основной части корпуса превышают диаметры соосно соединенных с ними боковых частей корпуса и консольной части.
Фланцевое соединение является технологичным с точки зрения монтажа, ремонтопригодности и удобства эксплуатации конического редуктора.
Для обеспечения жесткости и надежности корпуса конического редуктора используются пары пластин, края которых посредством сварного соединения прикреплены к наружной поверхности консольной части корпуса и поверхности его наружного фланца. Таким образом, в качестве ребер жесткости служат пластины, края которых равномерно распределены по радиусу относительно продольной оси консольной части корпуса и прикреплены к его поверхности и поверхности наружного фланца посредством сварного соединения.
Что касается неразъемного соединения торца одной из боковых частей корпуса с торцом первого цилиндрического элемента, то данное соединение выполнено в виде сварного соединения. Цилиндрическая поверхность упомянутой боковой части корпуса снабжена ребрами жесткости, которые установлены так же, как и в консольном корпусе.
Первый и второй элементы основной части корпуса соединены сварным соединением.
Таким образом, выполнение основной части корпуса конического редуктора из цилиндрических элементов приводит к тому, что все составные части корпуса становятся однотипными элементами. Это обстоятельство дает возможность применения трубных заготовок в качестве всех составных элементов корпуса. Целесообразность применения трубных заготовок объясняется тем, что из готовых элементов возможно создать корпус конического редуктора оптимальной формы.
В свою очередь, форма корпуса конического редуктора, приближенная к форме поверхности основных конструктивных элементов в его полости, позволяет адаптировать конический редуктор к месту его установки на ограниченной площади, при этом оптимальная форма корпуса позволяет устанавливать конический редуктор, ориентируя ведущий и ведомый валы как вертикально, так и горизонтально относительно поверхности, на которой он установлен.
Для устойчивого положения конического редуктора целесообразно использовать вспомогательные опоры, которые поддерживают соответственно основную часть корпуса и консольный корпус. Для обеспечения этой возможности первый цилиндрический элемент основной части корпуса и консольный корпус снабжены вспомогательными опорами.
Полезная модель поясняется чертежами.
На фигуре 1 представлен общий вид конического редуктора.
На фигуре 2 представлено продольное сечение А-А ведущего вала.
На фигуре 3 представлено продольное сечение Б-Б ведомого вала.
Редуктор конический, используемый, например, в комплексе механизмов буровой лебедки, установленных на раме, содержит корпус, состоящий из соединенных частей цилиндрической формы: первого цилиндрического элемента 1, второго цилиндрического элемента 2, консольного корпуса 3 в виде дополнительной части (консольной части 3 корпуса) ведомого вала 4 и боковых частей в виде корпусов 5, 6 ведущего вала 7. Торцы элементов 3, 5, 6 примыкают к торцам первого и второго элементов 1, 2 и соединены с ними.
При этом конический редуктор установлен с горизонтальным расположением ведущего и ведомого валов 7, 4.
Взаимодействующие конические шестерни 8, 9 установлены в полости корпуса соответственно на ведущем и ведомом валах 7, 4, оси которых пересекаются под прямым углом.
Таким образом, первый и второй цилиндрические элементы 1, 2 основной части корпуса установлены относительно конструктивных элементов конического редуктора так, что продольная ось ведущего вала 4 совпадает с продольной осью первого цилиндрического элемента 1, а продольная ось второго цилиндрического элемента 2, расположенного со стороны шестерни 9 ведомого вала 4, совпадает с продольной осью указанного вала.
При любом соотношении диаметров конических шестерен 8, 9 коническая шестерня 8 ведущего вала 7 находится в части полости корпуса, ограниченной внутренней поверхностью первого элемента 1, а коническая шестерня 9 ведомого вала 4 - в части полости корпуса, ограниченной внутренней поверхностью второго элемента 2.
Ведущий вал 7 и подшипники 10 ведущего вала 7 установлены в боковых частях 5, 6 корпуса.
Ведомый вал 4 и подшипники 10 ведомого вала установлены в консольной части 3 корпуса.
Конец ведущего вала 7 со стороны боковой части 6 корпуса предназначен для соединения с карданным валом привода ротора буровой установки.
Конец ведущего вала 7 со стороны боковой части 5 корпуса предназначен для установки на нем шкива для передачи крутящего момента на ротор.
На конце ведомого вала 4 установлена звездочка 11, предназначенная для передачи крутящего момента на подъемный вал буровой лебедки.
Жесткость соединения консольной части 3 и одной из боковых частей 6 корпуса с соответствующими цилиндрическими элементами 2, 1 обеспечивается парами ребер жесткости 12 пластинчатой формы, установленными на поверхности элементов 6, 3 с их равномерным распределением по радиусу относительно продольной оси боковой части 6 корпуса и соответственно консольной части 3 корпуса.
Первый элемент 1 и консольная часть 3 корпуса снабжены вспомогательными опорами 13, 14 в виде «лап» для обеспечения устойчивого положения конического редуктора на раме модуля буровой лебедки.
Первый элемент 1 основной части корпуса выполнен с крышкой 15 смотрового люка, через который обеспечивается контроль рабочего состояния конструктивных элементов редуктора.
Торцы консольной части 3 и боковых частей 5, 6 корпуса выполнены с наружными фланцами 16, 17 соединенными с внутренними фланцами 18, выполненными на соответствующих торцах первого и второго элементов 1, 2. При этом фланцы 16 обеспечивают разъемное соединение консольной части 3 и одной боковой части 5 корпуса с основной частью корпуса, а фланец 17 - неразъемное соединение другой боковой части 6 с первым элементом 1 основной части корпуса. Фланцы 16 и 18 скреплены болтами (позицией не обозначены). Разъемное соединение обеспечивает возможность сборки конструктивных элементов конического редуктора.
Цилиндрические элементы 1, 2 возможно выполнить из трубных заготовок 426×56, 485×60 (ГОСТ 8732-78). Для образования внутренних фланцев 18 внутренняя поверхность трубных заготовок подлежит обработке, в результате которой внутренние диаметры первого и второго элементов 1, 2 соответственно равны 375 мм и 440 мм при величине наружного диаметра вершин зубьев конических шестерен 8, 9 составляющей 330 мм и 385 мм.
В качестве варианта возможно выполнять соединение боковой части 6 корпуса с первым элементом 1 основной части корпуса в виде разъемного фланцевого соединения.
Для обеспечения герметичности корпуса конического редуктора подшипники 10 боковых частей 5, 6 и консольной части 3 корпуса закрыты крышками 19.
Конический редуктор оснащен системой смазки и бесконтактными лабиринтными уплотнениями (на чертеже не обозначены).
При сборке конического редуктора на ведущий вал 7 устанавливается коническая шестерня 8. Один конец вала 7 устанавливается в боковую часть 5 корпуса с фланцем 16 (с содержащимися в боковой части 5 подшипниками 10) и предварительно закрепленной крышкой 19.
Свободный конец ведущего вала 7 заводится в полость основной части корпуса с торца первого элемента 1, таким образом, вал 7 устанавливается в боковой части 6 корпуса, соединенной сварным соединением с данным элементом 1.
Ведомый вал 4 устанавливается в консольную часть 3 корпуса. Коническая шестерня 9, установленная на ведомом валу 4, заводится в полость основной части корпуса через торец второго элемента 2.
Конический редуктор работает следующим образом.
Ведущий вал 7 передает крутящий момент на ротор (на чертеже не показан), при этом шестерни 8, 9 взаимодействуют, и ведомый вал 4 передает крутящий момент на подъемный вал буровой лебедки (на чертеже не показан).