Лабораторная работа 3
РАЗБОРКА И СБОРКА ЧЕРВЯЧНОГО РЕДУКТОРА
Цель работы : практическое изучение конструкций червячных редукторов, определение параметров червячного зацепления, измерение габаритных и присоеденительных размеров редукторов, ознакомление с регулировкой зазоров в подшипниках и регулировкой червячного зацепления.
Можно представить, что это шестерня состоит из двух отдельных колес с геликоидальными колесами, зеркально расположенных рядом друг с другом, так что осевые силы они взаимно калечат. Конические колеса В конических колесах обод колеса гладкий, а гребни пальцев лежат на поверхности идеального конуса. Таким образом, две шестерни могут быть фланкированы под определенным углом между осями. Если наклон зубьев каждого колеса равен 45 °, угол между осями составляет 90 °. Эта система используется, например, между планетариями и спутниками в дифференциале автомобилей.
1. Назначение редуктора
Червячные редукторы служат для снижения частоты вращения выходного вала и соответствующего повышения на нём крутящего момента. Применяются для передачи вращательного движения между валами, у которых угол скрещивания осей составляет 90 0 . Наиболее важными характеристиками редуктора являются крутящий момент на тихоходном валу, КПД, и частота вращения быстроходного вала.
Гипоидная и шестеренная корона Гипоидная корона - это специальная коническая передача, в которой зубы вращаются параллельно плоскости вращения колеса. Он предназначен для малогабаритной параллельной или маленькой шестерни звездочки, это решение используется в угловом шлифовальном станке. Вариант этой системы используется в различных выхлопных системах для механических часов. Другой вариант, гипоидный конический крутящий момент, образован короной и шестерней, оси которой не лежат на одной плоскости, поэтому средний угол спины коронки намного ниже, чем у шестерни.
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.
Основным недостаком червячной передачи является сравнительно низкий КПД. К сопутствующим недостаткам следует отнести значительное выделение тепла в зоне зацепления червяка с червячным колесом, склонность к заеданию в зацеплении, необходимость применения для венцов червячных колёс дорогих антифрикционных материалов, повышенный износ. Указанные недостатки ограничивают применение червячных редукторов по мощности (обычно до 80квт. и реже до 300квт.)
Этот конический крутящий момент введен в поле автомобиля для многих преимуществ: он бесшумный, передает больше крутящего момента с большим охватом между зубцами обоих элементов, что позволяет уменьшить высоту туннеля, где передаточный вал мотоцикл спереди и сзади, увеличивая способность автомобиля занять, увеличивая свет между землей и коробкой дифференциала.
Стойка и шестерня Система стойки и звездочки позволяет преобразовывать линейное вращение. Шестерня - это простое зубчатое колесо, а стойка - произвольно отрезанный режущий инструмент. Его можно считать эквивалентным бесконечному колесу луча. Эта система используется в автомобилях чтобы преобразовать поворот рулевого колеса в боковое движение органов, действующих на колеса.
Наибольшее применение червячные редукторы находят в подъёмно- транспортных машинах, в коробках передач станков, в механизмах рулевого управления транспортных средств, т.е. в механизмах периодического действия при относительно низких скоростях.
2. Устройство червячных редукторов
Наибольшее распространение получили одноступенчатые червячные редукторы. По относительному расположению червяка и червячного колеса различают три основные схемы червячных редукторов: с нижним (рис. 1.а), верхним (рис.1.б) и боковым (рис.1.в,г) расположением червяка.
Тот же принцип используется в некоторых стойках с зубчатыми колесами, где поезда способны преодолевать сильные наклоны благодаря контакту между зубчатым колесом, выступающим под колесом локомотив и длинную стойку, сплошную на трассе, помещенную в рельсы того же самого. Секторная передача Секторальная передача - это просто сектор общего зубчатого колеса, например четверть или половина окружности, который аналогично связан с осью. Конечно, эта передача работает только на зубчатой части и не может превышать пределы сектора. где вам не нужно вращать 360 °, но важно сохранить вес и пространство.
Рис. 1. Схемы червячных редукторов
Редукторы общемашиностроительного применения с межосевым расстоянием от 40 до 500мм изготавливаются обычно двух типов: с червяком под колесом - РЧП и над колесом - РЧН.
К
орпуса
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 (рис.2).
Некруглые шестерни Некруглые шестерни представляют собой специальные зубчатые колеса, специально предназначенные для специальных применений. В то время как на обычной передаче вы пытаетесь максимизировать передачу энергии с постоянным отношением, в некруговом шестерне цель состоит в том, чтобы иметь переменное передаточное отношение во время вращения или смещения оси или других функций. Форма шестерни может иметь любую форму, подходящую для этой цели, ограниченную воображением изобретателя или инженера.
Колеса с минимальными колебаниями в соотношении могут иметь почти круглую форму, или ось может не соответствовать геометрии колеса. Параллельные зубы обычно используются для этих передач, в частности, в связи с осложнениями мотоциклов. для обычных фрезерных передач, но обычно для сплавления, спекания или резки с плиты. Особенно это касается текстильных машин и автоматических коробок передач.
Рис. 2. Редуктор червячный с верхним расположением червяка
Основные детали на рис. 2: 1 -корпус; 2-крышка корпуса; 3-червячное колесо; 4,20 - крышки подшипника сквозные; 5 - червяк; 11,16 - подшипники; 13 - крышка смотрового люка; 21 - вал тихоходный; 23 - штифт;24 - шуп маслоуказателя; 26 - сливная пробка; 9,17 - набор прокладок.
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" - см. рис.2). 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.
Муфта «червячно-зубчатого червячного винта» предназначена для передачи крутящего момента и крутящего момента с высоким соотношением между двумя перпендикулярными осями без пересечения, что влияет на наклон резьбы винта и количество зубьев коронки. Передача движения обычно обеспечивается винтом, что позволяет поддерживать статическую ситуацию на выходе системы. Однако есть пары, где винт и головка имеют наклон резьбы и зубьев, чтобы обеспечить обратимость. возможность наличия зубчатого венца в качестве «проводника», способного передавать движение к винту.
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.
Недостатком этого механизма является то, что он имеет выход. Эпициклоидные системы На этой иллюстрации используется серия эпициклоидальных передач для увеличения скорости. Спутник планетарий вращается с момента поступления, солнечная шестерня составляет выход, а внутренняя зубчатая коронка фиксирована. Обратите внимание на красные метки до и после того, как вход прошел поворот на 45 ° почасовое чувство Планетарные или планетарные передачи и спутники представляют собой систему из одной или нескольких передач, называемых спутниками, установленных на спутниковой системе, называемой шасси, вращающейся вокруг центральной шестерни, называемой солнечной; Все это расположено внутри зубчатого колеса, внутренне называемого короной.
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 (рис.2.) 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.
Ось вращения крыши и солнца совпадает. Один из этих элементов поддерживается фиксированным, другой - входным и третьим выходом. Коэффициент передачи определяется количеством зубьев, а также тем, какой элемент фиксирован, и это используется при некоторых изменениях скорости. Название происходит от того, что движение спутниковых передач аналогично движению спутников, которое должно было иметь планеты Солнечной системы в системе Птолемеев, где было выдвинуто предположение о существовании движений, называемых эпициклами.
Случай возникает, когда наземная плоскость неподвижна и шестерня представляет собой вход. Спутники вращаются с коэффициентом, определяемым количеством зубьев в каждом колесе. Другая возможность заключается в том, что коронка фиксирована, причем входной сигнал подается на планетарный и выходной шестерни. Это максимальное отношение, получаемое из эпициклической системы, и часто используется в тракторах и строительной технике для обеспечения момента крутящего момента смонтированные на колесах. Несколько эпициклоидных блоков могут быть соединены последовательно, с каждым планетарным интегралом со следующей шестерней, благодаря чему достигается компактный редукторный узел с очень высокими коэффициентами и выровненными входными и выходными валами.
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.
Зубы режут под определенным углом относительно плоскости, так что упорная поверхность между зубьями больше и контакт происходит более мягко, исключая характерную распорку простых передач. В то время как на обычной передаче вы пытаетесь максимизировать передачу энергии с постоянным коэффициентом, в некруглой передаче цель состоит в том, чтобы иметь переменное передаточное отношение во время вращения или смещения оси или других функций. Муфта «червячно-зубчатого червячного винта» предназначена для передачи крутящего момента и крутящего момента с высоким соотношением между двумя непересекающимися перпендикулярными осями, что влияет на наклон резьбы винта и количество зубьев коронки.
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.
Эти шестерни могут только соединяться с параллельными осями, а также страдать от проблемы игры: когда вращение происходит в одном направлении, зуб толкается к одной стороне соответствующего зуба другого колеса, а если поворот обратный, противоположная сторона должна нажимать на соответствующую и это включает момент, когда зубы движутся без передачи движения. Это означает, что на мгновение после применения входящего вращения нет исходящего вращения, поэтому были разработаны альтернативные решения для устранения проблемы, когда это необходимо. даже полые колеса звездочек, в которых зубчатая структура сформирована на внутренней поверхности цилиндра, вырезанного в самом колесе.
Анализируя частоту использования тех или иных редукторов, на первое место уверенно выходит червячный редуктор. «Червяком» называется винт с резьбой, профиль которой максимально приближен к трапецеидальному типу. Червячное колесо оснащено зубьями специального профиля. Совершая движения винта, резьбовые витки перемещаются по его оси, в этом же направлении подталкиваются и зубья колеса. Расстояние между осью червяка и колеса определяется типом редуктора. Как правило, от данного параметра зависят общие габариты устройства. Так, Ч-100 - это редуктор с червячной передачей, характеризующийся одной ступенью, межосевое расстояние - 100мм, а для Ч-80 характерно, соответственно, межосевое расстояние, равное 80мм.
Индивидуальная конструкция сочетает в себе выбор коробки передач, монтажного положения и вариантов подключения, типов коллекторов, валов, выбора масляных пломб, отделки поверхности. Мы используем эксклюзивные высококачественные компоненты, такие как корпуса из сплавов и стальных сплавов. Короткие преобразователи подвергаются термообработке и шлифованию. Колеса вала изготовлены из высококачественных бронзовых сплавов, что обеспечивает оптимальную производительность. Уплотнения коленчатого вала оснащены дополнительным лезвием, который эффективно защищает пыль и воду от входа.
Червячные редукторы , а также приводы, базирующиеся на данном типе оборудования, отличаются рядом преимуществ, среди которых:
- В силу того, что входной и выходной валы соединяются, такой привод удобно компоновать непосредственно в машине, он занимает минимум места и при необходимости оперативно демонтируется;
- Показатели передаточных чисел могут достигать 1:110, по причине чего червячная передача характеризуется высоким потенциалом увеличения крутящего момента и понижения частоты вращения. Этот аспект выгодно отличает именно этот тип редуктора от других приводных устройств. Объяснимся: чтобы получить приближённые к такому значению передаточные числа с цилиндрическими устройствами, важно использовтаь оборудование с не менее чем тремя ступенями, с позиции червячного редуктора будет достаточно одной ступени. В силу этого, червячные механизмы позиционируются как относительно недорогие и простые в эксплуатации установки. Но с другой стороны, данный аспект понижает процент КПД;
- Особенности зацепления червячной пары позволяют использовать червячные редукторы в условиях и процессах, к которым предъявляются повышенные требования относительно бесшумности работы;
- Сравнивая червячные устройства с цилиндрическими, следует также отметить высокую плавность хода первых;
- Особого внимания заслуживает фактор самоторможения или отсутствия обратимости. Если ведущий вал не движется, ведомый вал также начинает притормаживать, без возможности его проворачивания. Активация этого процесса происходит в условиях передаточных чисел 35 и выше. Однако рациональнее принимать во внимание не столько показатели передаточного числа, сколько угол подъёма червяка, при уменьшении которого активируется самоторможение. В ряде случаев, предприятия и организации, занимающиеся производством редукторов, не дают информацию о вышеотмеченном параметре, потому приходиться учитывать только передаточное число. В то же время, не стоит забывать о том, что опция самоторможения, исходя из особенностей сферы использования редуктора, может иметь как положительные, так и отрицательные последствия. Другими словами, совершенно неправильно применять червяки в приводах, скажем, закаточных механизмов и установок. При их заправке важно вращать бобину в ручном режиме, а червяк, даже с передаточным числом, равным 25, вращать посредством ведомого вала очень трудно. Но если речь идет об установке червяка в приводе подъемника, то такое решение позволит избежать необходимости монтажа дополнительного тормозного устройства;
- Сегодня на рынке приводной техники свою нишу занимают и редукторы с полым выходным валом. Такая конструкция дает возможность монтировать их непосредственно на валу, то есть, не используя различные соединительные муфты и другие передачи. В общей сложности, конструкция имеет меньшие габариты, отличается небольшим весом и простотой дальнейшей эксплуатации.
- Последний плюс могут успешно применять не только червяки, но и редукторы других типов и классов, исключение составляют соосные цилиндрические модификации. Нельзя упускать из внимания и то, что факт внештатной нагрузки, возникающей по причине отсутствия предохранительной муфты, может стать причиной выхода из строя редуктора. В этом случае важно либо создать условия, гарантирующие впоследствии отсутствие подобного рода нагрузок, либо же защитить привод от них посредством все той же отмеченной выше муфты. Последняя оговорка, в большей степени, характерна доя червячных редукторов по причине их опции отсутствия обратимости.
К недостаткам червякам и основанных на них приводах относятся:
Кроме того, происходят переходы к экономичному синтетическому маслу. Эквивалентные зубы с одинаковым передаточным отношением и с той же передачей мощности будут больше, чем кривошипные шестерни. Вместо этого, кривошипные передачи проще. Двухступенчатая коробка передач может быть смонтирована как стандартная или специальная передача.
Благодаря очень тихой работе кривошипной шестерни в сочетании с используемым сплавом и точностью при изготовлении и сборке компонентов. Уровень шума наших редукторов снижается до абсолютного минимума. Угловые шестерни Коробки передач коленчатого вала представляют собой входные и выходные валы, перпендикулярные друг другу. Это лучше всего подходит для простой установки коробки передач. Передача вала представляет собой угловую передачу. Это часто способствует дизайну привода.
- Если сравнивать червячный и цилиндрический редукторы, то процент КПД первого заметно меньше второго. Это объясняется увеличением показателей передаточных отношений, что является причиной потери энергии. Так, если КПД, к примеру, модели Ч-80 равен 58%, то процент потерь будет составлять 42%;
- Следующим недостатком выступает нагрев редуктора, который является следствием вышеописанного фактора. Другими словами, не переданная кинетическая энергия аккумулируется в тепло, это объясняет то, зачем корпуса редукторов имеют, так называемые, ребра. Если подразумевается использование очень габаритного редуктора, то он может иметь крыльчатки для вентиляции, в противном случае важно решать вопросы принудительной организации оборота масла. Все вышеприведенное характерно для моделей с высокой передаваемой мощностью, меньшая мощность не требует дополнительных мер, направленных на отвод тепла. Тем не менее, корпус при работе устройства нагревается в любом случае;
- В части описания достоинств червячного редуктора был затронут вопрос самоторможения, но это явление перестает быть преимуществом в ситуациях, когда важно вращать вал, не включая непосредственно редуктор;
- Ограничения передаваемой мощности. Специалисты не рекомендуют использовать червячные передачи при показателях передаточной мощности свыше 60кВт. Безусловно, стоит отметить, что моделей, рассчитанных на более высокие показатели мощности мало, тем не менее, они есть. Как правило, речь идет о глобоидных моделях;
- Люфт выходного вала – это явление, характерное для всех без исключения модификаций редукторов. В случае с червячной передачей этот фактор имеет свойство увеличиваться по мере износа.
В ряде случаев считается, что срок эксплуатации червячной передачи на порядок меньше, чем цилиндрической. На практике же было подтверждено, что это замечание не больше, чем условность. Если не использовтаь червячный редуктор в условиях неравномерных нагрузок, а также при частых режимах пуска/останова, срок их службы будет не меньшим, чем других приводных механизмов.
Такие сферические коробки передач самозакрываются. Редукторы шасси являются модульными и допускают большое количество комбинаций. Юбка выполнена из сплава или железного сплава и может поставляться с полым валом из нержавеющей стали. Входная сторона оснащена электродвигателем или свободным входным валом.
Выходная сторона коробки передач стандартно оснащена полым выходным валом, но, конечно, возможно установить валы с обеих сторон. Шунтирующие редукторы могут поставляться с реактивным рычагом, различными размерами или креплениями в трех разных положениях.