При выполнении лабораторной работы студенты на червячном редукторе определенного типоразмера (см. рис. 8) вначале находят основные геометрические и кинематические параметры отдельно (в разобранном виде) у червяка и червячного колеса, а затем и червячной передачи в сборе (на собранном редукторе). Параметры либо измеряются с помощью измерительных инструментов (штангенциркуль, кронциркуль, линейка), либо вычисляются по формулам и зависимостям, приведенным в предыдущих разделах. Соответствующие результаты заносятся в итоговую таблицу в графы «Измеренные», «Рассчитанные», «Стандартные».
Параметры червяка
Основные параметры показаны на рис. 11 и рис. 12.
Осевой шаг Рх измеряется в осевом направлении штангенциркулем с точностью до 0,1 мм. Для большей точности сначала находится суммарное расстояние 5-ти шагов, а затем результат делится на 5, получается сравнительно точное значение Рх, которое заносится в итоговую таблицу в графу «Измеренные».
Ход витков S измеряется штангенциркулем, как показано на рис. 10, с точностью до 0,1 мм. Результат заносится в итоговую таблицу по образцу табл. 10 в графу «Измеренные».
Число заходов (витков) Z 1 соответствует началу винтовых линий на теле червяка. В лаборатории у червячных редукторов только одно- и двухзаходные червяки. Результат занести в итоговую таблицу в графу «Измеренные».
Количество оборотов одного витка К определяют подсчетом, сколько раз одна винтовая линия сделает полный оборот вокруг оси червяка. Затем (после измерения длины нарезанной части b 1) находят количество оборотов по зависимости К = 
.
Результаты заносят в итоговую таблицу в соответствующие графы «Измеренные» и «Рассчитанные».
Высота витка h измеряется штангенциркулем с глубиномером с точностью до 0,1 м, проверяется как полуразность между наружным dа 1 и внутренним dƒ 1 диаметрами, измеренными штангенциркулем с точностью до 0,1 мм, т.е.
, мм.
После определения модуля m уточняется высота витков h как сумма высот головки hа 1 и ножки hƒ 1. Полученные результаты заносятся в итоговую таблицу соответственно в графы «Измеренные» и «Рассчитанные».
Осевой модуль mx определяют по зависимости (4), затем его расчетное значение округляют до ближайшего стандартного по ГОСТ 2144–76 из 1-гo или 2-гo ряда и принимают как основную расчетную геометрическую характеристику m, через которую впоследствии будут определять остальные геометрические и кинематические параметры передачи. Значения модуля заносятся в итоговую таблицу в графы «Рассчитанные» и «Стандартные».
Диаметры червякапоказаны на рис. 11 и 12.
· Делительный диаметр d 1 рассчитывается по формуле, полученной из соотношений (4):
d 1 = m × q,
| где m – | стандартный модуль червячной передачи, мм; |
| q – | коэффициент диаметра червяка, который ориентировочно выбирают из стандартного ряда по ГОСТ 2144–76 так, чтобы значения модуля m получились близкими к двум другим в зависимостях. |
Полученный результат d 1 следует занести в итоговую таблицу в графу «Рассчитанные».
· Внутренний диаметрвитков d ƒ 1 определяется из соотношения
dƒ 1 = d 1 – 2,4 m. Затем внутренний диаметр витков червяка dƒ 1 измеряется штангенциркулем (или кронциркулем), и результаты вычислений и измерений сравниваются. Если разница более 4 %, принимают другое значение q, пересчитывают d 1 и добиваются близких расчетных и измеренных значений диаметров, после чего полученные значения заносят в итоговую таблицу в соответствующие графы «Измеренные» и «Рассчитанные».
· Наружный диаметр d а 1 вычисляют из соотношения dа 1 = d 1+2 m, затем измеряют штангенциркулем на червяке его фактический наружный диаметр, при необходимости корректируют q, как в предыдущем случае, добиваясь близких расчетных и измеренных значений, после чего результаты заносят в соответствующие графы итоговой таблицы.
· Длину нарезанной части b 1 определяют согласно зависимости
b 1 = (11 + 
) mx после подсчета количества зубьев колеса Z2. Затем штангенциркулем измеряют длину нарезанной части червяка b 1 (см. рис. 11 или рис. 12), результаты заносят в итоговую таблицу в соответствующие графы.
Параметры колеса
Основные параметры показаны на рис. 12.
· Наружный диаметр в средней части колеса dа 2 (средний диаметр вершин зубьев колеса) измеряется штангенциркулем или кронциркулем в мм с точностью до 0,1 м на разобранном редукторе и заносится в итоговую таблицу в графу «Измеренные».
· Делительный диаметр d 2 рассчитывается в мм по зависимости
d 2 = dа 2 – 2 m и заносится в итоговую таблицу в графу «Рассчитанные».
· Высота зубьев в средней части колеса h 2 измеряется глубиномером с точностью до 0,1 мм и заносится в итоговую таблицу в графу «Измеренные».
· Внутренний диаметр в средней части колеса dƒ 2 (средний диаметр впадин зубьев колеса) вычисляется как разность dƒ 2 = dа 2 – 2 h 2 и заносится в итоговую таблицу в графу «Измеренные».
· Ширина венца червячного колеса b 2 измеряется штангенциркулем с точностью до 0,1 мм и заносится в итоговую таблицу в графу «Измеренные».
· Число зубьев Z2 определяется подсчетом и заносится в итоговую таблицу в графу «Измеренные».
Затем выполняется проверка измеренных параметров по формулам:
Ø расчетный делительный диаметр
d 2 = m × Z 2;
Ø расчетная высота головки и ножки зубьев
hƒ 2= 1,2 m; h ɑ2 = m;
Ø расчетная полная высота зубьев
h 2 = hа 2+ hƒ 2 = m + 1,2 m = 2,2 m;
Ø расчетный наружный диаметр зубьев
dа 2 = d 2 + 2 hа 2 = d 2 + 2 m;
Ø расчетный внутренний диаметр зубьев
dƒ 2 = d 2 – 2 hƒ 2 = d 2 – 2,4 m;
Ø расчетная ширина венца b 2
b 2 ≤ 0,75d а 1.
Полученные значения параметров заносятся в итоговую таблицу в графу «Рассчитанные».
Параметры червячной передачи в сборе(см. рис. 12)
· Межосевое расстояние а ω (см. рис. 12) измеряется на собранном редукторе линейкой с точностью до 0,5 мм и определяется как разность расстояний от общего основания редуктора (опорной поверхности стола) до осей быстроходного (Б) и тихоходного (Т) валов. Для редуктора с нижним расположением червяка (см. рис. 8,а) а ω = А – В, для редуктора с верхним расположением червяка (см. рис. 8,б) а ω = В – А. Полученные значения а ω заносятся в итоговую таблицу в графу «Измеренные».
Проверяем расчетом значение межосевого расстояния а ω по формуле
а ω = 
= 0,5 m (q + Z 2).
Полученное значение заносим в итоговую таблицу в графу «Рассчитанные».
Определить по ГОСТ 2144–76 ближайшее номинальное значение а ω (см. формулу (5)) и занести его в итоговую таблицу в графу «Стандартные».
· Передаточное число – основной кинематический параметр – показывает, во сколько раз в передаче изменяются выходные кинематические и энергетические параметры по сравнению с этими параметрами на входе. В традиционной червячной передаче – червячном редукторе – основные кинематические параметры: частота вращения (n), угловая (ω) и окружная (v) скорости в направлении передачи механической энергии (от червяка к колесу) – уменьшаются, а основные энергетические параметры (усилия F и вращающие моменты Т) увеличиваются.
Значение передаточного числа U можно определить по одной из следующих зависимостей:
,
| где n 1 – | частота вращения вала червяка, мин-1; |
| n 2 – | частота вращения вала колеса, мин-1; |
| Z 1 – | число заходов (витков) червяка, шт.; |
| Z 2 – | число зубьев червячного колеса, шт.; |
| Т 1 – | вращающий момент на валу червяка, Н×м; |
| Т 2 – | вращающий момент на валу колеса, Н×м; |
| η – | КПД передачи. |
Определить расчетом значение передаточного числа U и занести его в итоговую таблицу в графу «Рассчитанные».
Затем на собранном редукторе (передаче в сборе) определить передаточное число U кинематическим способом следующим образом: вращая вручную вал червяка, подсчитать с точностью до 0,5 оборота количество оборотов червяка n 1, которое он сделает за один оборот колеса (n 2 = 1), т.е.
.
Сравнить полученное значение U с ранее определенным по зависимости 
и занести его в итоговую таблицу в графу «Измеренные».
Определить по ГОСТ 2144–76 ближайшее номинальное значение передаточного числа U ном (см. зависимость (6)) и занести его в итоговую таблицу в графу «Стандартные».
Содержание отчета
Отчет должен быть оформлен в соответствии с общими требованиями к отчетам по всем лабораторным работам. Кроме того, в отчете по лабораторной работе №4 должны быть представлены:
Ø Схема червячной передачи, выполненная от руки, с указанием на ней рассчитанных значений основных параметров (по образцу рис. 12).
Ø Расчетная часть, оформленная в соответствии с требованиями.
Ø Итоговая таблица результатов (по образцу табл. 10).
Таблица 10
Итоговая таблица результатов
| № п/п | Параметры и их размерность | Обозначение по ГОСТу | Результаты | ||
| Измеренные | Рассчитанные | Стандартные | |||
| Червяк | |||||
| Осевой шаг, мм | Px | ||||
| Ход витков, мм | S | ||||
| Кол-во оборотов одного витка | К | ||||
| Высота витка, мм | h | ||||
| Осевой модуль, мм | m | ||||
| Делительный диаметр, мм | d 1 | ||||
| Внутренний диаметр, мм | dƒ 1 | ||||
| Наружный диаметр, мм | d ɑ1 | ||||
| Длина нарезанной части, мм | b 1 | ||||
| Червячное колесо | |||||
| Наружный диаметр, мм | d ɑ2 | ||||
| Делительный диаметр, мм | d 2 | ||||
| Высота зубьев, мм | h | ||||
| Внутренний диаметр зубьев, мм | dƒ 2 | ||||
| Ширина венца, мм | b 2 | ||||
| Число зубьев, шт. | Z 2 | ||||
| Модуль, мм | m | ||||
| Червячная передача в сборе | |||||
| Межосевое расстояние, мм | а ω | ||||
| Передаточное число | U | ||||
| Модуль передачи | m |
Контрольные вопросы
1. Какие бывают и из каких элементов конструкции состоят червячные редукторы?
2. Укажите достоинства и недостатки червячной передачи.
3. Что показывает и как определяется передаточное число червячной передачи?
