Лабораторная работа № 4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ РЕДУКТОРА
Цель работы – научиться определять экспериментальным и расчетным путем основные геометрические и кинематические параметры червячных передач, являющихся основой конструкции червячных цилиндрических редукторов.
Содержание работы
1. Ознакомиться с принципом действия и конструктивными особенностями червячных передач и редукторов на их основе.
2. Изобразить схему червячной цилиндрической передачи с указанием на ней полученных при выполнении лабораторной работы значений основных параметров (по образцу, приведенному на рис. 11).
3. Определить замерами и расчетами основные параметры червячной передачи.
4. Результаты измерений и расчетов занести в итоговую таблицу (по образцу табл. 10).
5. Оформить отчет и ответить (устно) на контрольные вопросы.
Лабораторное оборудование и инструменты:
1. Червячные редукторы различных типоразмеров – 2 шт. (один редуктор на бригаду, по указанию преподавателя).
2. Штангенциркуль с нутро- и глубиномером (типа «колумбус») – 2 шт.
3. Линейка длиной 300 мм – 2 шт.
4. Кронциркуль – 2 шт.
Общие сведения о червячных редукторах
При выполнении лабораторной работы студенты знакомятся с устройством и принципом действия червячных редукторов, на которые распространяется ГОСТ 27701–88 «Редукторы червячные цилиндрические». В соответствии с этим стандартом червячные редукторы бывают одноступенчатые с межосевым расстоянием а ω и двухступенчатые c а ω 1 и а ω 2:
– для одноступенчатых в диапазоне а ω = 40...500 мм;
– для двухступенчатых для входной (быстроходной) ступени в диапазоне а ω 1= 40...250 мм;
– для выходной (тихоходной) ступени в диапазоне а ω 2 = 63...500 мм.
Номинальные значения передаточных чисел редукторов U ред должны приниматься по ГОСТ 2144–76 [6]:
– для одноступенчатых в диапазоне U ред = 5...100;
– для двухступенчатых в диапазоне U ред = 80...4000.
Частота вращения входного вала редуктора (вала червяка) не должна превышать 1800 мин-1.
Червячные редукторы применяются в строительных и подъемно-транспортных машинах, станках, автомобилях и других машинах и механизмах для передачи вращательного движения между валами с перекрещивающимися осями. Передаваемые мощности обычно в диапазоне 0,5...50 кВт для вращающих моментов до 5000 Н×м.
Основу конструкции редуктора составляет червячная передача, детали которой устанавливаются в разъемном или неразъемном, герметичном корпусе, являющемся резервуаром для жидкой смазки. Быстроходный вал (Б) (рис. 8) изготавливается заодно с червяком, червячное колесо устанавливается на тихоходном валу (Т) и закрепляется на нем с помощью разъемных соединений. Валы вращаются в подшипниках качения (шариковые, роликовые). Иногда медленно вращающиеся валы червячных колес устанавливаются в подшипниках скольжения.
В зависимости от взаимного расположения червяка и колеса, при котором обеспечиваются оптимальные условия смазки подшипников, одноступенчатые редукторы бывают следующих типов (см. рис. 8):
· РЧП – редуктор червячный с червяком, расположенным под колесом (нижнее расположение, рис. 8,а). Применяются при окружных скоростях червяка до 5 м/с, что обеспечивает лучшие условия для смазки при значительных затратах энергии на разбрызгивание масла;
Рис. 8. Принципиальные схемы червячных редукторов
· РЧН – редуктор червячный с червяком, расположенным над колесом (верхнее расположение, рис. 8, б). Используется при окружных скоростях червяка, больших 5 м/с. Такое расположение снижает потери энергии на разбрызгивание масла;
· РЧУ – редуктор червячный универсальный, у которого в корпусе есть два противоположных одинаковых основания с отверстиями для крепления редуктора (рис. 8, в), что позволяет по экономическим и конструктивным соображениям устанавливать такие редукторы в приводах машин в нужное положение с верхним либо с нижним расположением червяка. Вал червячного колеса (тихоходный вал – Т) может выходить как в одну, так и в обе стороны редуктора. Расстояния А 1 и А 2 (рис. 8,в) могут быть одинаковыми или различными, в зависимости от использования.
Значительно реже применяются редукторы с боковым расположением червяка относительно колеса, когда ось червяка находится либо в горизонтальной (рис. 9,а), либо в вертикальной (рис. 9,б) плоскости.
а б
Рис. 9. Редукторы с боковым расположением червяка
а – с колесом в горизонтальной плоскости;
б – с колесом в вертикальной плоскости
В марке редуктора цифрами указывается межосевое расстояние в миллиметрах. Например: РЧН-80 – редуктор червячный с червяком над колесом с межосевым расстоянием а ω = 80 мм. Кроме этих надписей на металлической табличке, закрепленной на корпусе редуктора, указывается номинальное передаточное число редуктора – U ред.
Червячные редукторы по сравнению с зубчатыми редукторами обладают рядом достоинств и недостатков, а именно:
основные достоинства: бесшумность и плавность в работе, большие передаточные числа в одной ступени (U ред = 5...100) при относительно малых габаритах;
основные недостатки: низкий КПД, необходимость применения дорогих антифрикционных материалов (бронзовых сплавов для зубьев колеса и легированных сталей для червяка), значительный нагрев деталей червячной передачи и корпуса при продолжительной работе и высоких скоростях, повышенные требования к качеству конструкции и монтажа подшипниковых узлов. Все эти недостатки объясняются большими силами трения в зоне зацепления червячной пары и высокими осевыми усилиями в валах червяка и червячного колеса.
Многие червячные редукторы при определенных условиях обладают свойством самоторможения,когда усилия вращения могут передаваться только в одном направлении – от червяка к колесу и не могут передаваться в обратном направлении – от колеса к червяку (из-за высоких сил трения при обратном вращении). Это свойство часто используется в грузоподъемных устройствах, когда червячный редуктор выполняет роль автоматического стопорного устройства для предотвращения обратного вращения вала червячного колеса, на котором установлен канатный барабан, с самопроизвольным опусканием (падением) поднятого груза при отключении или поломке тормозов.
