Общие сведения о червячных редукторах

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.