ЛР3-5_Осов Виктор / Red_Good_5

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Изучение конструкции червячного редуктора

Цель: ознакомление с конструкцией и измерение габаритных и присоединительных размеров одноступенчатого редуктора. Определение параметров зацепления. Ознакомление с регулировкой червячного зацепления и осевых зазоров в подшипниках.

Общие сведения

Назначение редукторов

Червячные редукторы служат для снижения частоты вращения выходного вала и соответствующего повышения на нем крутящего момента. Применяются для передачи вращательного движения между валами, у которых угол скрещивания осей составляет 90°. Наиболее важными характеристиками редуктора являются крутящий момент на тихоходном валу, КПД и частота вращения на быстроходном валу.

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.

Основные недостатки: сравнительно низкий КПД, значительное выделение тепла в зоне зацепления червяка с червячным колесом, склонность к заеданию зацепления, повышенный износ.

Наибольшее применения червячные редукторы находят в подъемно-транспортных машинах, в коробках передач станков, в механизмах рулевого управления транспортных средств.

Устройство червячных редукторов

Наибольшее распространение получили одноступенчатые червячные редукторы. По относительному расположению червяка и червячного колеса различают три основные схемы червячных редукторов : с нижним, верхним и боковым расположением червяка.

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

Корпуса 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.  

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").

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 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.

Расчеты

Определяем передаточное число

Определяем модуль зацепления:

Принимаем m равное 4 мм.

Определяем коэффициент диаметра червяка:

Принимаем qравное 10.

Определяем коэффициент смещения:

Рассчитываем угол подъема витка червяка на делительном цилиндре

Принимаем угол подъема витка червяка на делительном цилиндре равным.

Рассчитываем угол подъема витка червяка на начальном цилиндре:

Определяем высоту головки:

мм

Рассчитываем высоту ножки:

Определяем радиальный зазор:

мм

Определяем делительный диаметр червяка:

Рассчитываем диаметр впадин червяка:

мм

Рассчитываем делительный диаметр колеса:

мм

Определяем средний диаметр впадин колеса:

мм

Рассчитываем cредний диаметр вершин колеса:

Рассчитываем наибольший диаметр колеса:

мм

Рассчитываем ширину колеса:

мм

Основные параметры зацепления

№	Наименование параметра	Обозн.	Формула	Значение
1	Тип червяка	-		Архимедов
2	Число заходов червяка	z1	-	1
3	Число зубьев колеса	z2	-	54
4	Передаточное число	u		54
5	Межосевое расстояние	aw	-	125(126)
6	Осевой шаг червяка	px	-	13
7	Модуль зацепления	m		4 (4,138)
8	Диаметр окружности вершин червяка	da1	-	52
9	Коэффициент диаметра червяка	q		10(11)
10	Коэффициент смещения	x		-0,75
11	Угол подъема витка червяка на делительном цилиндре
12	Угол подъема витка червяка на начальном цилиндре			6,7098
13	Угол профиля	α	-	20o
14	Коэффициент высоты головки		-	1,0
15	Коэффициент высоты ножки		-	1,2
16	Высота головки			4,0
17	Высота ножки			4,8
18	Радиальный зазор	c		0,797
19	Делительный диаметр червяка	d1		40
20	Диаметр впадин червяка	df1		30,4
21	Делительный диаметр колеса	d2		216
22	Средний диаметр впадин колеса	df2		200,4
23	Средний диаметр вершин колеса	da2		218
24	Наибольший диаметр колеса	daМ2		226
25	Ширина колеса	b2		39
26	Длина нарезанной части червяка	b1	-	110

Вывод: Я ознакомился с кинематическими схемами червячного редуктора, с регулировкой и смазкой его подшипников и смазкой зацеплений. Измерил габаритные и присоединительные размеры редуктора. Определил параметры зацеплений редуктора.