Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме лабораторной работы

Тема 3.5 Червячные передачи

Лабораторная работа № 3:

Тема: Изучение конструкции червячного редуктора

2. Цель работы: -  ознакомиться с классификацией, кинематическими схемами, конструкцией, узлами и деталями червячного редуктора;

- приобрести практические навыки по определению параметров червячного редуктора.

Образовательные результаты:

Студент должен

уметь:

 - выбирать детали и узлы на основе анализа их свойств, для конкретного применения;

  знать:

 - основы конструирования

3. Техника безопасности при выполнении работы:

    3.1 Во время проведения лабораторной работы каждый студент находиться на своем рабочем месте, нельзя вставать и покидать свое рабочее место.

3.2 При работе с инструментом – гайками, болтами, гаечным ключом работать только к себе, не допуская повреждение рук.

3.3 При обнаружении неисправности сообщить преподавателю.

3.4 После окончания работы прибрать рабочее место.

 

 

 4. Задачи лабораторной работы:

 1. Ознакомиться с конструкцией червячного редуктора

2. Определить основные параметры редуктора

3. Научиться составлять кинематическую схему механизма

4. Оформить отчёт по лабораторной работе

 

5. Средства обучения:

1.Учебно-методическая литература:

- Мархель И.И. Детали машин: Учебник. – Москва: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2012 – 336 с.

2.Лабораторное оборудование и инструменты: редуктор червячный

      - штангенциркуль

3.Лист формата А4.

4.Ручка, карандаш простой, линейка

 

Краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме лабораторной работы

 Редуктором называют механизм,  состоящий из зубчатых или червячных передач, выполненный в виде отдельного агрегата и служащий для передачи вращения от вала двигателя к валу рабочей машины. Геометрические размеры червяка и колеса определяются по формулам, аналогичным для зубчатых колес. В червячной передачи расчетным является осевой модуль червяка m, равный торцовому модулю червячного колеса. Червячные передачи применяются для передачи вращающего движения между валами при угле перекрещивания их осей 90˚ .Червяк - это короткий винт с трапецеидальной нарезкой. Червячная передача – это зубчато-винтовая передача, движение в которой осуществляется по принципу винтовой пары.

Принципы устройства машин и их приводов, а так же принципы их работы и анализируют с помощью кинематических схем, на которых представляют в определенной взаимосвязи совокупность кинематических элементов.

Общие положения. Червячная передача относится к передачам зацепления с перекрещивающимися осями валов. Угол перекрещивания обычно равен 90⁰.

Преимущества червячной передачи: возможность получения больших передаточных отношений в одной паре (до 1000); плавность и бесшумность работы, возможность самоторможения. Недостатки: низкий КПД (0,7…0,92), повышенный износ, склонность к заеданию, необходимость применения для изготовления колес дорогих антифрикционных материалов.

Конструкция и геометрия червяков.

Для червяков силовых передач применяют углеродистые и легированные стали марок: 45, 20Х, 40Х, 40Н и другие, закаленные до твердости 45… 55 НRC с последующей шлифовкой и полированием, что обеспечивает высокую твердость рабочих поверхностей. В большинстве случаев червяк выполняют как целое с валом

В качестве материалов для изготовления венцов червячных колес используют бронзы, углеродистую сталь.

По форме поверхности, на которой нарезают резьбу, различают цилиндрические (рисунок 12.1, а) и глобоидные червяки (рисунок 12.1, б).

а) б)

Рисунок 12.1

По форме профиля витков червяка в осевом сечении различают червяки с прямолинейным профилем (рисунок 12.2, а) и криволинейным (рисунок 12.2, б). Червяки с прямолинейным профилем называют архимедовыми червяками, так как в торцевом сечении витка получается спираль Архимеда. Червяки с криволинейным профилем называют эвольвентными, так как в торцевом сечении витка получается эвольвента.

Как и все винты, червяки могут быть одновитковыми многовитковыми (однозаходными и многозаходными). В зависимости от передаточного числа червячной передачи число витков (заходов) – z ₁ может быть равно 1, 2 и 4.

Как правило, червяки изготовляют за одно целое с валом.

а) б)

Рисунок 12.2

Конструкция червячного редуктора.

Основные кинематические схемы одноступенчатых червячных редукторов представлены на рисунке 4. На схемах быстроходный вал обозначен Б, тихоходный – Т.

Рисунок 12.3

 

При окружных скоростях червяка до 4… 5 м/с применяют редукторы с нижним расположением червяка (рисунок 12.3, а). Смазывание червячной передачи проводится погружением червяка в масло.

При верхнем или вертикальном расположении червяка(рисунок 12.3, г) смазывание зацепления обеспечивается погружением червячного колеса.

При окружных скоростях червяка более 5 м/с наблюдаются большие потери на перемешивание смазки, поэтому червяк располагают над колесом (рисунок 12.3, б).

Передачи с вертикальным расположением вала червячного колеса (рисунок 12.3, в) или червяка (рисунок 12.3, г) используют редко вследствие трудности смазывания подшипников вертикальных валов.

Червячные редукторы предназначены для уменьшения угловой (окружной) скорости и увеличения вращающего момента на ведомом валу.

Характеризуются редукторы передаточным числом, вращающим моментом, частотой вращения ведущего или ведомого валов.

Конструкция червячного редуктора приведена на рисунке 12.4. Редуктор состоит из корпуса 1 и крышки 2, которые соединены болтами 3. Корпус и крышку выполняют литыми из чугуна (или алюминиевых сплавов). Вращательное движение от

 быстроходного вала-червяка 4 к тихоходному валу 5 осуществляется червячным колесом 6, которое установлено на валу при помощи шлицев. Червяк выполнен заодно с валом. Валы установлены в корпусе редуктора на конических роликоподшипниках 7 и 8.

Рисунок 12.4

Накладные крышки 9 и стаканы 10 крепятся к корпусу с помощью болтов 11 и 12. В крышках и стаканах установлены манжеты 13 и 14. К валу червяка 4 винтом 15 крепится крыльчатка 16, которая служит для охлаждения редуктора. К корпусу редуктора крепится кожух крыльчатки 17. Кольцо пружинное 18 фиксирует червячное колесо от осевого смещения. Смазка редуктора картерная. Уровень масла контролируется маслоуказателем 19 с отдушиной 20. Отверстие под маслоуказатель используется для заливки масла. Слив масла производится через сливное отверстие, закрываемое пробкой 21. К корпусу редуктора 1 крепятся съемные лапы 22. Набор прокладок 23 и 24.

Охлаждение редуктора с помощью крыльчатки. Улучшению теплоотвода способствуют ребра 25, отлитые заодно с корпусом.

Основной способ смазки червячного зацепления - окунание червяка или колеса в масляную ванну картера редуктора. Масляная ванна должна иметь достаточную ёмкость во избежание быстрого старения масла и перемещения продуктов износа и осадков в зацепление и опоры валов. При нижнем расположении червяка уровень масла обычно назначают из условия полного погружения витков червяка. Уровень масла при верхнем расположении червяка назначают из условия полного погружения зуба червячного колеса.

В быстроходных червячных редукторах большой мощности применяют циркуляционную смазку. Для контроля уровня масла применяют маслоуказатели. Для заливки масла и контроля пятна контакта используют смотровой лючок или верхнюю крышку редуктора. В нижней части корпуса редуктора устанавливают пробку для слива

масла. Через отдушину на крышке смотрового лючка в редукторах типа РЧН или РЧП выравнивают давление воздуха внутри корпуса редуктора по отношению к наружному. В редукторах типа РЧУ для этой цели предусматривается отверстие в щупе маслоуказателя.

Для устранения утечек масла и попадания внутрь редуктора пыли и грязи в сквозных крышках опор редуктора устанавливают уплотнения. Наиболее часто применяют уплотнения манжетного типа.

Конструкция опор валов червяка и колеса.

Опорами валов червяка и колеса служат подшипники качения. В червячном зацеплении возникают как радиальные, так и осевые усилия, поэтому в опорных узлах используют радиально-упорные подшипники. Способ установки подшипников зависит от длины вала и температурных режимов.

Корпуса червячных редукторов.

В серийном производстве корпуса червячных редукторов изготовляют литыми из серого чугуна, иногда из стали или алюминия. Корпуса выполняются двух типов: разъемные и неразъемные. Разъемные корпуса (рисунок 12.5) состоят из собственно корпуса 1 и крышки 2, соединенных с помощью стяжных болтов 3.

Для исключения сдвига крышки относительно корпуса устанавливают два штифта 4. Плоскость разъема располагается горизонтально и проходит по оси вала колеса.

При сборке редуктора плоскость разъема смазывается пастой «герметик» или лаком, для устранения утечек масла, залитого в корпус. Использование прокладок в плоскости разъема не допускается. Сборка червячного колеса в корпусе осуществляется при снятой крышке.

Рисунок 12.5

Отверстия под подшипники червяка и вала колеса закрываются торцевыми подшипниковыми крышками. Торцевые крышки бывают глухие 5 и сквозные 6 и крепятся к корпусу болтами 7. В сквозной крышке имеется отверстие для прохода наружу выходного конца вала. Между отверстием в крышке и выходным концом вала всегда есть зазор. Чтобы через этот зазор не вытекало масло, и не проникали внутрь извне пыль и грязь, крышки снабжаются уплотнительными устройствами 8. Чаще всего применяют манжетные, сальниковые или лабиринтные уплотнения.

Для подъема и перемещения редуктора служат специальные приливы 9, расположенные на крышке корпуса.

В неразъемных корпусах размеры посадочных диаметров торцевых крышек подшипников вала колеса делаются больше наружного диаметра колеса. Это позволяет вставлять (или извлекать) червячные колеса внутрь корпуса через отверстия, выполненные для торцевых крышек.

Порядок выполнения работы.

1. Разобрать и собрать редуктор (рисунок 12.4).

Рукой гаечным ключом  выверните отдушину 20 масло указателем 19 и выньте их из корпуса редуктора.

При помощи отвертки открутите винты и снимите кожух 17 крыльчатки 16.

Отверткой ослабьте винт 15 (3… 5 оборотов), крепящий на червяке крыльчатку 16, и снимите ее вместе с винтом.

Ключом торцовым изогнутым отверните болты 3, крепящие крышку корпуса 2, и снимите ее. Если крышка находится внизу и является дном корпуса редуктора, то редуктор поверните на 180⁰. Один из студентов должен крепко удерживать его в перевернутом положении, а другой – отвернуть болты и снять крышку. После этого редуктор снова поставьте на лапы 22.

Специальным съемником снимите с вала 5 пружинное кольцо 18 и выньте вал из ступицы червячного колеса 6.

Ключом торцовым изогнутым отверните болты 12, крепящие стаканы 10. С помощью отвертки, вставляя ее в зазоры между фланцами стаканов и корпусом редуктора, выньте стаканы из корпуса редуктора. Внутренние кольца подшипников 8 остаются на ступице червячного колеса.

Через проем в корпусе редуктора выньте червячное колесо. Если проем находится внизу, то осторожно поднимайте редуктор вверх, при этом червячное колесо выпадет из корпуса редуктора на стол. Соблюдайте осторожность при выполнении этой операции. Поставьте редуктор лапами на стол.

Ключом торцовым изогнутым отверните болты 11, крепящие крышки подшипников 9, выньте их и вал-червяк 4 с подшипниками 7 из корпуса редуктора. Подшипники с червяка не снимайте.

Редуктор разобран, лапы остались присоединенными к корпусу редуктора. Детали разложены в порядке отсоединения их. Это облегчит сборку редуктора.

Сборка редуктора выполняется в обратной последовательности.

2.. Произвести измерения и заполнить таблицу 12.1.

- определить число заходов червяка . Отметив мелом один зуб на червячном колесе, вращая его, посчитать число зубьев ;

- измерить шаг червяка , мм (рисунок 12.6);

- измерить диаметр вершин червяка , мм (рисунок 12.6);

- измерить длину нарезанной части червяка ширину венца колеса , мм.

3. Произвести расчеты по формулам и заполнить таблицу 12.2.

- определить передаточное число редуктора

Рисунок 12.6

- рассчитать модуль , мм

полученную величину  согласовывают с ближайшим стандартным значением:  = 2; 2,5; 3,15; 4; 6,3; 8; 10; 12,5 мм;

- определить коэффициент диаметра червяка q из формулы:

Где d ₁ – делительный диаметр червяка,   мм,

отсюда коэффициент диаметра червяка :

полученную величину согласовывают с ближайшим стандартным значением: = 8; 10; 12,5; 16; 20;

 

- межосевое расстояние а, мм:

- рассчитать угол подъема винтовой линии червяка, град:

- рассчитать геометрические параметры червяка и червячного колеса (рис.5), мм:

делительные диаметры:

диаметры окружностей вершин:

диаметры окружностей впадин:

- рассчитать наибольший диаметр колеса, мм: