Лабораторная работа № 3 определение основных параметров червячного редуктора

1. Цель работы

Работа предназначается для ознакомления с конструкцией червячного редуктора, определения основных геометрических и кинематических параметров зацепления и выяснения принципа и назначения регулировок узлов редуктора.

2. Описание редуктора, основные расчетные зависимости

Редукторы – это механизмы, выполняемые в виде отдельных агрегатов, служащие для понижения частоты вращения и увеличения крутящего момента.

Червячная передача относится к числу зубчато-винтовых передач с углом перекрещивания между осями, равным обычно 90°. Червяк представляет собой винт с резьбой трапецеидального либо близкого к нему профиля с малым числом заходов z₁ = 1…4. Червячное колесо – это косозубое зубчатое колесо, профиль зуба которого формируется сгибанием витков червяка и имеет в осевом сечении форму дуги.

В данной работе рассматривается одноступенчатый червячный редуктор (рис. 1). Он включает в себя червяк 5 и червячное колесо 15, соединенное с валом 6 при помощи шпонки 30. Червяк и вал червячного колеса опираются на подшипники качения 17, 20, 22, 24 (которые фиксируются крышками 9, 11, 13, 14 с помощью винтов) и размещаются в корпусе 8.

Крышка люка 12 служит для заливки масла, проверки правильности зацепления при монтаже и состояния рабочих поверхностей червячной пары при эксплуатации.

В корпус редуктора ввинчены маслоуказатель 16 для контроля уровня масла и пробка 23 для его слива.

В сквозные крышки 9 и 13 установлены уплотнения 27 и 28, которые предотвращают вытекания смазки из редуктора и препятствуют попаданию в него инородных частиц.

Между крышками подшипников 9, 11, 13, 14 и корпусом 8 помещаются металлические прокладки 18, 19, 21, 25, с помощью которых производится регулировка подшипников и червячного зацепления.

Способ смазки – картерный непроточный; червячное зацепление и под-шипники колеса смазываются разбрызгиванием, а подшипники вала червяка – погружением в масло.

Взаимное положение крышки редуктора 10 и основания 8 фиксируется двумя штифтами 29, устанавливаемыми перед расточкой отверстий под подшипники.

Рассмотрим основные соотношения между параметрами некоррегирован-ной червячной передачи с архимедовым червяком.

3

Параметры червяка (рис. 2) [1, c. 228–232; 2, с. 199–202; 3, с. 208–210]:

модуль осевой:

m = p/π, (1)

где p – осевой шаг червяка;

делительный диаметр червяка

d₁ = mq, (2)

где q – коэффициент диаметра червяка; диаметр вершин червяка

d_aı = d_ı + 2h_{aı ,} (3)

где h_aı = h_aı m, h_aı = 1 – коэффициент высоты головки; диаметр впадин червяка

d_f1 = d₁ – 2h_f1, (4)

где h_f1 = h_f1 m, h_f1 = 1,2 – коэффициент высоты ножки; угол подъема витков червяка

(5)

где z₁ – число заходов червяка.

Рис. 2. Схема червяка

Параметры червячного колеса (рис. 3):

делительный диаметр колеса:

d₂ = mz₂, (6)

где z₂ – число зубьев колеса;

диаметр вершин червячного колеса

d_а2 = d₂ + 2m, (7)

диаметр впадин червячного колеса

d_f2 = d₂ – 2,4m, (8)

наибольший диаметр червячного колеса

d_am2 ≤ d₂ + . (9)

Рис. 3. Схема червячного колеса

Параметры передачи (рис. 4):

межосевое расстояние

а_w = 0,5m (q + z₂). (10)

Передаточное число u = z₂/z₁.

5.3. Оборудование

Штангенциркуль, щуп, набор гаечных ключей, отвертка, молоток, краска.

5.4. Порядок выполнения работы

Производится разборка редуктора в следующем порядке:

– отвертываются винты 3 и снимаются крышки подшипников 13, 14 вместе с регулировочными прокладками 18, 19;

– развинчиваются гайки крепления крышки 10 и основания редуктора 8;

– вынимается вал 6 вместе с червячным колесом 15 и подшипниками, а затем червяк 5 с подшипниками 22, 24 (подшипники с валов не снимаются);

– производится окончательная доразборка корпусных деталей редуктора (снимается крышка смотрового люка, вынимается маслоуказатель и т. д.).

Производится ознакомление с конструкцией и назначением деталей редуктора и его сборочных единиц (корпусных деталей, валов, червяка, червячного колеса, подшипников и т. д.).

Изображается кинематическая схема редуктора (рис. 4).

Рис. 4. Кинематическая схема червячного редуктора

Производятся необходимые замеры и подсчеты для заполнения таблицы 1.

Сборка редуктора производится в следующем порядке:

– очищаются боковые поверхности витков червяка и червячного колеса;

– на витки червяка наносится слой краски;

– к корпусу прикрепляется крышка подшипника червяка и устанавливается на место червяк с подшипниками;

– привинчивается (без затяжки) к корпусу вторая крышка подшипника червяка и с помощью щупа измеряется зазор (δ) между крышкой и корпусом редуктора;

– подбирается набор прокладок с суммарной толщиной (δ + 0,1)мм, которые разделяются на две, примерно равные по толщине части, и помещаются между крышкой и корпусом;

– затягиваются винты крепления крышек;

– вал червяка после регулировки должен свободно поворачиваться от руки и не иметь осевого перемещения (осевой зазор проверяется индикатором); в противном случае, варьируя количеством прокладок, следует произвести повторную регулировку;

– устанавливается на место червячное колесо с подшипниками, а затем – крышка редуктора, которая скрепляется болтами с корпусом;

– производится регулировка подшипников колеса (в таком же порядке, как указано выше);

– определяется точность сборки червячной передачи: одним из ее условий является совпадение плоскости среднего сечения колеса и оси червяка. Вращается от руки червяк, и в смотровое окно наблюдается положение пятна контакта. Оно должно находится посередине зуба колеса. В случае его смещения перестановкой регулировочных прокладок (с одной стороны на другую) добиваются его симметричного расположения относительно плоскости среднего сечения колеса;

– производится окончательная сборка редуктора (закрепляется крышка смотрового отверстия, ставится маслоуказатель и т. д.);

– выполняются эскизы червяка и червячного колеса (рис. 2, 3) с проста-новкой основных размеров;

– собранный редуктор представляется на проверку преподавателю.

5. Заключение

Объясняется следующее:

– для какой цели в червячной передаче стандартизированы параметры m, q, a_w;

– зачем требуется проверка зацепления по пятну контакта;

– почему производится контроль уровня масла в редукторе;

– как смазываются зацепление и подшипники;

– в каком случае рекомендуется расположение червяка под червячным колесом;

– почему из бронзы выполняется венец червячного колеса, а не червяк;

– каковы способы охлаждения червячных передач;

– достоинства и недостатки червячных передач по сравнению с зубчатыми.

6. Оформление отчета.

• Подготовить титульный лист (см. образец на стр. 4).

• Изобразить кинематическую схему редуктора (см. рис. 4)

Подготовить и заполнить табл. 1.

Таблица 1

Характеристика зацепления

Наименование	Обозначение	Величина
		Замеренная	Расчетная
Шаг червячного зацепления	P, мм
Модуль	m, мм	——
Коэффициент диаметра червяка	q	——
Диаметр окружности вершин червяка	da1, мм
Делительный диаметр червяка	d1, мм	——
Диаметр окружности впадин червяка	df1, мм
Длина нарезной части червяка	в1, мм		——
Наибольший диаметр колеса	dam2, мм		——
Диаметр окружности вершин червячного колеса	da2, мм
Диаметр делительной окружности червячного колеса	d2, мм	——
Диаметр окружности впадин червячного колеса	df2, мм
Ширина венца червячного колеса	в2, мм
Межосевое расстояние	aw, мм
Число заходов червяка	z1		——
Число зубьев колеса	z2		——
Передаточное число	U	——
Угол подъема витков червяка	Ψ, рад	——

• Изобразить эскиз червяка и червячного колеса.

Дать заключение (см. пункт 5).

Контрольные вопросы

1. Назначение и устройство червячного редуктора.

2. Укажите достоинства и недостатки червячных передач по сравнению с обычными зубчатыми.

3. Из каких материалов изготавливают червяк и зубчатые венцы червячных колес? Какие факторы обуславливают выбор материала?

4. Какие различают червяки в зависимости от формы винтовой поверхности резьбы?

5. Перечислите основные параметры червяка, как они определяются?

6. Перечислите основные параметры червячного колеса, как оси определя-ются?

7. Какие параметры в червячной передаче стандартизованы?

8. Как определяется передаточное отношение и межосевое расстояние червячной передачи?

9. Как определяется КПД червячной передачи? Назовите основные факторы, влияющие на КПД.

10. Почему червячная передача работает с повышенным скольжением? Как скольжение влияет на работу передачи?

11. Какой вид разрушений зубьев является более распространенным для закрытия червячных передач?

12. В чем сущность теплового расчета червячных передач? Назовите способы охлаждения червячных передач.

Библиографический список

1. Решетов, Д. Н. Детали машин : учеб. для студентов машиностроит. и механич. спец. вузов / Д. Н. Решетов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1989. – 496 с.

2. Иванов, М. Н. Детали машин : учеб. для студентов высш. техн. учеб. заведений / М. Н. Иванов. – 5-е изд., перераб. – М.: высш. шк., 1991. – 383 с.

3. Иосилевич, Г. Б. Детали машин : учеб. для студентов машиностроит. спец. вузов / Г. Б. Иосилевич. – М.: Машиностроение, 1988. – 368 с.