Техническая характеристика редуктора

 

 

Тип редуктора	Ступень	z1	z2	mn, мм	mt, мм	β, …0	а,
	первая
	вторая

 

                                                                                                           

 Таблица 4

Спецификация основных деталей редуктора

Наименование детали	Количество	Материал	Примечание

 

 

Лабораторная работа 2

 

РАЗБОРКА   СБОРКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЧЕРВЯЧНОГО

РЕДУКТОРА

 

Цель работы: практическое изучение конструкций червячных редукторов, определение параметров червячного зацепления, измерение габаритных и присоединительных размеров редукторов, ознакомление с регулировкой зазоров в подшипниках и регулировкой червячного зацепления.

 

                                       1. Назначение редуктора

Червячные редукторы служат для снижения частоты вращения выходного вала и соответствующего повышения на нём крутящего момента. Применяются для передачи вращательного движения между валами, у которых угол скрещивания осей составляет 90⁰. Наиболее важными характеристиками редуктора являются крутящий момент на тихоходном валу, КПД, и частота вращения быстроходного вала.

Основные достоинства червячных передач: 

возможность реализации больших передаточных чисел в одной ступени  (у силовых передач от 8 до 80, у кинематических до 1000), плавность и бесшумность в работе, возможность самоторможения.

Основным недостаком червячной передачи является сравнительно низкий КПД. К сопутствующим недостаткам следует отнести значительное выделение тепла в зоне зацепления червяка с червячным колесом, склонность к заеданию в зацеплении, необходимость применения для венцов червячных колёс дорогих антифрикционных материалов, повышенный износ. Указанные недостатки ограничивают применение червячных редукторов по мощности (обычно до 80квт. и реже до 300квт.)

 Наибольшее применение червячные редукторы находят в подъёмно- транспортных машинах, в коробках передач станков, в механизмах рулевого управления транспортных средств, т.е. в механизмах периодического действия при относительно низких скоростях.

 

                         2. Устройство червячных редукторов

Наибольшее распространение получили одноступенчатые червячные редукторы. По относительному расположению червяка и червячного колеса различают три основные схемы червячных редукторов: с нижним (рис. 1.а), верхним (рис.1.б) и боковым (рис.1.в,г) расположением червяка.

 

                                                    

                          Рис. 1. Схемы червячных редукторов

 

Редукторы общемашиностроительного применения с межосевым расстоянием от 40 до 500мм изготавливаются обычно двух типов: с червяком под колесом - РЧП и над колесом - РЧН.

Корпусы относительно небольших червячных редукторов с межосевым расстоянием до 100мм. изготавливают чаще всего без разъёма (тип РЧУ40….РЧУ100). Редукторы с межосевым расстоянием 125мм. и более имеют обычно корпуса с разъёмом по оси червячного колеса (рис.2).

Рис. 2. Редуктор червячный с верхним расположением червяка

 Основные детали на рис. 2: 1 - корпус; 2-крышка корпуса; 3-червячное колесо; 4,20 - крышки подшипника сквозные; 5 - червяк; 11,16 - подшипники; 13 - крышка смотрового люка; 21 - вал тихоходный; 23 - штифт;24 - шуп маслоуказателя; 26 - сливная пробка; 9,17 - набор прокладок.

 

В червячных редукторах для опор валов применяют, как правило, подшипники качения. В редукторах с межосевым расстоянием до 160мм. червяки устанавливают обычно в радиально-упорных подшипниках по одному в каждой опоре (установка "враспор" - см. рис.2). При межосевых расстояниях более 200мм. в одной из опор червяка ставят два радиально- упорных подшипника, воспринимающих осевую нагрузку в обоих направлениях, а в другой опоре плавающий радиальный подшипник. Для опор вала колеса используют обычно по одному радиально-упорному подшипнику с каждой стороны, которые устанавливают "враспор". Внутренние кольца подшипников ставят на валы с натягом для предотвращения проворачивания кольца на шейке вала, а наружные ставят в корпус редуктора по переходной посадке или с минимальным зазором для выполнения осевой регулировки подшипников и регулировки зацепления по пятну контакта.

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 (рис.2.) 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.

 

                         Материал основных деталей редуктора

Крышку и корпус редукторов обычно изготавливают из серого чугуна или из алюминиевого сплава АЛ-3.

Червяк изготавливают из конструкционных марок сталей (сталь 45, сталь 40, сталь 20, сталь20Х) для малонагруженных редукторов и из легированных марок сталей (сталь 40ХН, сталь 34ХН1М, сталь 38ХГН, сталь 5ХНВ…) для тяжелонагруженных редукторов. Червяки, как правило, подвергают общей термообработке 260-290 НВ или общей термообработке 230-260 НВ и поверхностной закалке зубьев 42-48 HRC. Последний вариант более предпочтителен, но после поверхностной закалки необходима шлифовка на специальных станках. Червяки из малоуглеродистых марок сталей (20, 20Х, 20ХГ) подвергают цементации с последующей поверхностной закалкой.

 

С целью снижения коэффициента трения и предотвращения заедания зацепления червячные колёса изготавливают, как правило, из бронзы БрАЖ9-4Л, БрОФ10-1 и др. Реже их выполняют из чугуна, из антифрикционных алюминиевых сплавов и из пластмасс. При изготовлении колёс диаметром более 150-200мм. в целях экономии из бронзы изготавливают лишь зубчатый венец, а диск колеса из чугуна или углеродистой стали. Способов сочленения венца с диском много, но наиболее распространённые это заливка венца непосредственно на предварительно рифлёный диск колеса или посадка венца на диск с натягом и установка резьбовых гужонов по поверхности сочленения.

 

       3. Определение основных параметров червячного редуктора

Основными параметрами червячного редуктора являются: передаточное число – u; межцетровое расстояние – a_w; число витков червяка – z ₁; модуль зацепления – m.

Число витков червяка (число заходов) можно определить, посмотрев на червяк с торца: сколько ниток резьбы начинается с торца винта, столько витков имеет червяк.

Передаточное число определяется соотношением    u = z ₂ / z ₁,

где z ₂ - числозубьев червячного колеса.

Модуль зацепления (осевой ) ,       

где P – осевой шаг червяка.

Угол наклона винтовой линии червяка ,

 где: d_{a 1} = (d ₁ + 2 m) - наружный диаметр червяка, d ₁ - делительный диаметр червяка.

Межосевое расстояние ,

где d ₂ - делительный диаметр колеса.

d ₂ = mz ₂; z ₂ - число зубьев червячного колеса.

Коэффициент полезного действия червячной передачи , где   - приведенный угол трения в зацеплении.

КПД возрастает с увеличением числа витков червяка   z ₁   и с уменьшением коэффициента трения f (или угла трения ). .

Ориентировочно значение коэффициента трения f   можно принимать для стального шлифованного червяка и при условии, что червячная пара работает с окунанием в масляную ванну:

венец колеса из оловянистой бронзы        f = 0,03...0,05;

венец колеса из бронзы типа БрАЖ-9-4Л f = 0,05...0,07.

При более точных расчётах рекомендуется принимать значения   и    в зависимости от скорости скольжения в зацеплении, из выражения:

,

где:  - угловая скорость червяка (рад/с), d ₁  - делительный диаметр червяка в мм.

                            Оборудование и принадлежности:

редуктор червячный, ключи гаечные, линейка металлическая 0…500 мм., штангенциркуль 0…250мм., угломер, краска чёрная, кисточка, растворитель.

 

                        4.  Порядок выполнения работы

Измерить расстояние между осью червяка и осью червячного колеса. Разобрать редуктор: отвернуть болты торцевых крышек, отвернуть крепёж крышки и корпуса, снять крышку редуктора и торцевые крышки, извлечь червяк и червячное колесо вместе с подшипниками.

Ознакомиться с конструкцией и назначением деталей.

Произвести необходимые замеры деталей (рис. 3.).

Вычертить кинематическую схему редуктора.

Выполнить от руки эскиз общего вида редуктора (рис. 2.).

Рис.3. Основные размеры червяка и червячного колеса

        Для правильного зацепления червячной пары необходимо, чтобы средняя плоскость червячного колеса проходила через центр червяка. Проверить это условие можно по пятну контакта (Рис. 4).

Рис. 4. Положение пятна контакта

Если оно симметрично относительно главной плоскости (рис. 4б.), то зацепление правильно. Если оно смещено вправо (рис. 4.а), или влево (рис. 4.в), то необходимо с противоположной стороны из под крышки вынуть одну прокладку и поставить её с другой стороны. Колесо с валом и подшипниками в этом случае переместится влево или вправо. Подбирая толщину прокладок следует установить колесо симметрично относительно червяка.

Проверка пятна контакта производится с помощью краски, которая наносится тонким слоем на поверхность витков червяка. После сборки редуктора червяк проворачивается. Пятно контакта контролируется по отпечатку на рабочей поверхности зубьев колеса. После окончания проверки правильности зацепления необходимо удалить следы краски с червяка и с червячного колеса.

Сборка редуктора производится в обратном порядке процесса разборки. Особое внимание следует уделить регулировке радиально-упорных подшипников. Величина осевого зазора для радиально-упорных подшипников с внутренним диаметром 30…50мм. составляет 0,05…0,12мм. Величина зазора регулируется с помощью прокладок.

 

                                      5. Содержание отчёта

Отчёт выполняется на стандартных листах бумаги размером 210 на 290мм. На титульном листе указывается номер и название лабораторной работы, наименование кафедры, номер группы и фамилия исполнителя, дата.

Отчёт должен включать:

- кинематическую схему и эскиз общего вида редуктора с габаритными и присоединительными размерами,

- таблицу определения основных параметров редуктора,

- характеристику редуктора,

- спецификацию основных деталей редуктора,

- описание конструкции редуктора, способа проверки пятна контакта в зацеплении и регулировки подшипниковых опор.

 

                              РЕКОМЕНДУЕМАЯ ФОРМА ОТЧЁТА

Кинематическая схема редуктора (см. рис. 1).

Эскиз общего вида редуктора с габаритными и присоединительными размерами (см. рис. 2).

                                  Таблица измеренных параметров редуктора

Наименование параметра	Обозначение	Единицы измер.
Межосевое расстояние	aw	мм
Число витков червяка	z1
Осевой шаг червяка	P	мм
Число зубьев колеса	z2
Наружный диаметр червяка	da1	мм
Наружный диаметр червячного колеса	daM2	мм
Ширина червячного колеса	b2	мм

 

                                   Таблица рассчитанных параметров

 

Наименование параметра	Расчётная формула	Ед. изм.	Результат
Передаточное число	u = z2 /z1
Модуль зацепления осевой	m = P/	мм
Делительный диаметр червяка	d1 = da1 - 2m	мм
Угол подъёма винтовой линии червяка		град.
Коэффициент диаметра червяка	g = d1 / m
Делительный диаметр червячного колеса	d2 = m z2	мм
КПД червячной пары

 

                   Спецификация основных деталей редуктора.

 

№ поз.	Наименование детали	Количество	Материал	Примечание
1	Корпус редуктора	1	Сч15-32
2	Крышка редуктора	1	Сч15- 32
3	Венец червячного колеса	1	Бр. АЖ9 - 4Л

                                        и так далее (основные детали).

 

Описание редуктора, регулировки зацепления и регулировки подшипников.

 

 

Контрольные вопросы

1. Назначение и области применения червячных редукторов.

2. Достоинства и недостатки червячных передач в сравнении с зубчатыми.

3. Что такое число витков (заходов) червяка?

4. Что такое модуль зацепления и как его замерить на червяке?

5. Чему равна полная высота зуба в модулях?

6. Трение в червячных передачах и способы борьбы с ним.

7. Материалы червяка и червячного колеса.

8. Конструкция червячных редукторов.

9. Регулировка червячного зацепления по пятну контакта.

10.  Регулировка зазоров в подшипниках червячных редукторов.

11.  Способы увеличения теплоотдачи при работе редуктора.

 

 

Лабораторная работа 3