1723 Просмотров

Червячный редуктор нередко считается важною деталью не только в сфере производства автомобилей. Червячная передача считается важной деталью везде, где требуется увеличить крутящий момент и уменьшить количество вращений привода. Такой механизм используется для привода ворот, подъемников, станков для обработки металлов, дерева и других подобных устройств. Практически каждый человек видел червячный редуктор, иногда даже не подозревая об этом.

Дело в том, что нередко такой механизм привода прячут в корпус, чтобы механизм не забивался пылью и прочим мусором, и это существенно продлевает срок службы механизма. Червячный редуктор так часто используется по причине того, что коэффициент полезного действия этого механизм очень высок. Такой механизм может иметь как маленькие размеры, так и большие.

Из-за своих небольших размеров чаще всего червяная передача применяется в производстве автомобилей. Каждый преобразователь имеет свое передаточное число. Такое число зачастую указывается на упаковке прибора, либо на самом корпусе.

Преимущества

1. Первым и основным преимуществом в техническом плане считается то, что червячный редуктор имеет небольшие размеры и считается малогабаритным относительно винтового цилиндрического редуктора.
2. Вторым немаловажным преимуществом является то, что такой редуктор способен работать с коэффициентом 1 к 110, в особых случаях достигается и большая производительность с небольшим количеством внутренних элементов. Такого коэффициента не удавалось достигать ни одному виду передачи энергии. К примеру, чтобы достичь такого коэффициента в корпусе винтового цилиндрического редуктора, потребуется трехступенчатый механизм. Однако такие показатели выдает редуктор червячный одноступенчатый.
3. Третьим безусловным плюсом считается простота конструкции и дешевизна. Благодаря тому, что червячный тип вала имеет специальные зубья, он работает практически без шума при стандартизированной смазке и должном уходе.
4. Существует еще один плюс червячной передачи – это стандартизация производства.
5. Также во время такой передачи не создается лишних толчков, из-за чего увеличивается плавность хода и срок службы.
6. Еще одним положительным моментом считается необратимость (самоторможение). Во время этого явления при остановке червячного вала, тот вал, который вращался благодаря червячному валу, тоже останавливается без возможности вращаться.

Недостатки

Помимо достоинств также есть и недостатки, которыми обладает червячная передача.

1. Основным из них является низкий коэффициент полезного действия с увеличением передаваемой мощности. Здесь выигрышное положение занимают винтовые цилиндрические редукторы.
2. Вторым недостатком считается нагрев корпуса. Дело в том, что коэффициент низкий, а передать нужно много, энергия превращается в тепловую энергию и передает ее на корпус. Из-за того, что корпус винтового редуктора нагревается, на нем располагаются такие же ребра, как и на корпусе батарей отопления. Некоторые механизмы оснащаются дополнительной функцией циркуляции масла в корпусе.

К сведению, этот минус относится к тем механизмам, которые передают большую мощность.

Небольшие червячные редукторы также работают только с маслом.

1. Еще одним минусом считается то, что таким преобразователям можно передавать определенное количество мощности. Однако существуют глобоидные червячные редукторы, которые применяются для лифтов и подъемных механизмов. Исходя из этого, глобоидные устройства не имеют такого недостатка.
2. Также недостатком считается то, что его ресурс очень низок относительно цилиндрического редуктора.

Разновидности

Существует несколько спецификаций передачи энергии, хотя все они имеют что-то общее.

• Первая спецификация – это червячно цилиндрический редуктор. В корпусе такого типа ведомый и ведущий валы находятся параллельно.
• Второй тип спецификации – это конический, в нем оси валов пересекаются.
• Третий вид - это простой червячный редуктор в его корпусе оси пересекаются.
• Также есть еще один вид, он включает в себя и зубчатый и червячный вид соединения, такой тип называется комбинированным.
• Червячный мотор редуктор - это также отдельный вид. Такой тип приводится в движение с помощью электрического двигателя.

Приводы для каждого устройства свои.

К сведению, существует также червячно реечная передача. Такой тип передачи способен передавать энергию только с вала на рейку, обратно процесс невозможен из-за того, что червячно реечная передача обладает самоторможением.

Эта система обладает меньшим коэффициентом полезного действия, но, не смотря на это, такая передача используется чаще, чем передача зубчатое колесо-рейка. Этот тип передачи обладает большей плавностью хода из-за отсутствия реверсивных колес.

Несмотря на то, какая система была выбрана, она в любом случае должна обрабатываться обычным машинным маслом. В качестве смазки чаще всего используется обычное машинное масло. Для того, чтобы механизм не пришел в негодность, необходимо не только добавлять обычное масло, но и следить за подшипниками и другими механизмами. Также привод вращения получает свой собственный вид прибора. Существует еще рулевой редуктор, который используется, чтобы было легче вращать рулевое колесо.

Строение

Несмотря на разновидности, преобразователь энергии имеет основные детали.

• Главной деталью каждого редуктора является корпус, он защищает от попадания различного мусора в шестерни и оберегает шестерни от преждевременного износа.
• Второй деталью можно считать червячный вал. Есть такие же детали как шестерни.
• Существует еще одна важная деталь – масло, которое смазывает всю систему.

Перед тем как покупать любое устройство нужно произвести расчеты и получить определенные числа, которые покажут прибор с какими характеристиками нужно купить. Все детали бывают различных размеров, стоит отметить, что от размера одной детали (например, гидравлического привода) зависит размер всей системы.

К сведению, существует одноступенчатый, двухступенчатый, трехступенчатый и многоступенчатый цилиндрически редуктор. Все они отличаются друг от друга лишь передаточным отношением.

Чаще всего используется двухступенчатый преобразователь по причине того, что одноступенчатый передает недостаточно энергии, а трехступенчатый с избытком. Также каждый вид имеет отдельное обозначение на чертеже. Во время обозначения используются все данные. Для того, чтобы правильно отразить устройство на схеме, нужно знать все его характеристики и обозначения.

Расчеты для лучшего выбора

Прежде чем выбрать для себя лучшее устройство, потребуется произвести некоторые расчеты. В первую очередь лучше произвести расчеты, с помощью которых определится требуемая мощность. Это называется кинематическим расчетом, такой расчет нужен, чтобы определить, какое устройство потребуется для определенных действий.

После произведения кинематических расчетов и получения определенных чисел, нужно приступать к расчету червячной передачи. Перед тем, как начинать производить расчеты, потребуется определить требуемую плотность и другие физические свойства шестерен. После того, как были получены конечные числа, нужно выбирать устройство, исходя из показаний расчетов. Такими расчетами подсчитывается передаточное число устройства. Также расчетам подвергается передаточное отношение устройства. Только после того, как будет известна вся требуемая информация (передаточное отношение, передаточное число, мощность и другие важные показатели), можно идти за прибором.

Рулевое управление

Он используется в автомобиле не только в мостах, но и в рулевой системе. На самом деле жидкостный рулевой редуктор – это старейшая система, которая прошла множество изменений, но технический принцип ее остался общим.

Рулевой редуктор в автомобиле служит для того, чтобы было легче крутить руль даже на автомобиле без усилителя руля.

Рулевой редуктор имеет ряд преимуществ, главным из которых является большое отношение передачи энергии. Можно сказать, что к достоинствам относится низкий шум работы редуктора и плавность хода. Рулевой редуктор также обладает и недостатками, главным из которых является быстрый износ цепного механизма и обильное выделение тепла. Приводом для рулевого преобразователя энергии служит рулевое колесо.

Система смазки редуктора

Каждый такой агрегат автомобиля имеет систему смазки. Масло под давлением подает на подшипники и цепной механизм. Помимо своей прямой обязанности система смазки охлаждает и выносит лишние элементы износа из корпуса редуктора, которые смогут привести в негодность цепные шестеренки. Эти элементы выходят из системы с маслом и задерживаются фильтром.

Чтобы масло не смогло вытекать из корпуса редуктора, требуются специальные сальники. Специальные сальники в автомобиле есть не только в этой системе. Эти сальники есть везде, где требуется герметичность. Для того, чтобы сальники создавали герметичность, сальники нужно правильно установить. Замена сальников является такой же сложной процедурой, как и ремонт редуктора. Первой причиной того, что требуется заменить сальники, является след масла на корпусе.

В завершении

Прочитав эту статью, можно узнать о том, какие редукторы лучше, как за ними правильно ухаживать. Подробно описаны сальники и то, для чего сальники необходимы в системе, их характеристики, тепловые процессы, происходящие в корпусе, каждая классификация червячных передач, преимущества и недостатки каждой из них.

О том, что влияет на износ шестерней, о существования преобразователя с двигателем, в котором электромотор приводит в действие редуктор, можно узнать, прочитав этот текст. Описание положительных сторон двухступенчатого преобразователя, коэффициенты полезного действия различных типов преобразователей, подробно обо всех деталях, из которых состоит преобразователь, и многие другие факты можно узнать для себя после прочтения всего текста. Также сказано о том, как работает рулевой редуктор, и для чего рулевой редуктор предназначен. Не был забыт и червячно-реечный механизм и все приводы, которые приводят его в движение.

Накладные крышки9и стаканы10крепятся к корпусу с помощью болтов11и12. В крышках и стаканах установлены манжеты13и14. К валу червяка4винтом15крепится крыльчатка16, которая служит для охлаждения редуктора. К корпусу редуктора крепится кожух крыльчатки17. Кольцо пружинное18фиксирует червячное колесо от осевого смещения. Смазка редуктора картерная. Уровень масла контролируется маслоуказателем 19с отдушиной20. Отверстие под маслоуказатель используется для заливки масла. Слив масла производится через сливное отверстие, закрываемое пробкой21. К корпусу редуктора1крепятся съемные лапы22. Набор прокладок23и24.

Охлаждение редуктора с помощью крыльчатки. Улучшению теплоотвода способствуют ребра25, отлитые заодно с корпусом.

Основной способ смазки червячного зацепления - окунание червяка или колеса в масляную ванну картера редуктора. Масляная ванна должна иметь достаточную ёмкость во избежание быстрого старениямасла 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 РЧУдля этой цели предусматривается отверстие в щупе маслоуказателя .

Для устранения утечек масла и попадания внутрь редуктора пыли и грязи в сквозных крышкахопор редуктораустанавливают уплотнения. Наиболее часто применяют уплотнения манжетного типа.

2.4. Конструкция опор валов червяка и колеса

Опорами валов червяка и колеса служат подшипники качения. В червячном зацеплении возникают как радиальные, так и осевые усилия, поэтому в опорных узлах используют радиально-упорные подшипники. Способ установки подшипников зависит от длины вала и температурных режимов. Для валов, у которых расстояние между опорами небольшое (до 300 мм ), работающих при небольших перепадах температуры, применяют установку подшипников – «враспор» (см. рисунок 6, а ). При этом торцы наружных колец подшипников упираются в торцы подшипниковых крышек, а торцы внутренних колец - в буртики вала.

Если расстояние между опорами вала большое (300 мм ), то одна из опор выполняется фиксирующей, а другая плавающей (см. рисунок 6, б ). Фиксирующая опора (левая) может быть образована из двух радиально-упорных подшипников, воспринимающих двухсторонние осевые усилия. Плавающая опора (правая) реализуется радиальным шарикоподшипником с незакрепленным наружным кольцом. При возникновении теплового удлинения вала, плавающий подшипник может свободно перемещаться в корпусе.

Вал червячного колеса обычно имеет небольшую длину. Поэтому в опорах устанавливают по одному радиально-упорному подшипнику. Их устанавливают «враспор».

а)

б)

Рис.6. Конструкция опор валов червяка и червячного колеса

2.5. Корпуса червячных редукторов

В серийном производстве корпуса червячных редукторов изготовляют литыми из серого чугуна, иногда из стали или алюминия. Корпуса выполняются двух типов: разъемные и неразъемные. Разъемные корпуса (см. рисунок 7) состоят из собственно корпуса 1 и крышки 2 , соединенных с помощью стяжных болтов 3 .

Корпуса относительно небольших червячных редукторовс межосевым расстоянием до 100 мм изготавливают чаще всего без разъёма (типРЧУ40….РЧУ100). Редукторы с межосевым расстоянием 125 мм и более имеют обычно корпуса с разъёмом по оси червячного колеса.

Крышку и корпус редукторов обычно изготавливают из серого чугуна или из алюминиевого сплава АЛ-3.

Для исключения сдвига крышки относительно корпуса устанавливают два штифта 4 . Плоскость разъема располагается горизонтально и проходит по оси вала колеса.

При сборке редуктора плоскость разъема смазывается пастой «герметик» или лаком, для устранения утечек масла, залитого в корпус. Использование прокладок в плоскости разъема не допускается. Сборка червячного колеса в корпусе осуществляется при снятой крышке.

Рис.7. Корпус червячного редуктора

Отверстия под подшипники червяка и вала колеса закрываются торцевыми подшипниковыми крышками. Торцевые крышки бывают глухие 5 и сквозные 6 и крепятся к корпусу болтами 7 . В сквозной крышке имеется отверстие для прохода наружу выходного конца вала. Между отверстием в крышке и выходным концом вала всегда есть зазор. Чтобы через этот зазор не вытекало масло, и не проникали внутрь извне пыль и грязь, крышки снабжаются уплотнительными устройствами 8 . Чаще всего применяют манжетные, сальниковые или лабиринтные уплотнения.

Для подъема и перемещения редуктора служат специальные приливы 9 , расположенные на крышке корпуса.

В неразъемных корпусах размеры посадочных диаметров торцевых крышек подшипников вала колеса делаются больше наружного диаметра колеса. Это позволяет вставлять (или извлекать) червячные колеса внутрь корпуса через отверстия, выполненные для торцевых крышек.

2.6. Регулирование подшипников и червячного зацепления

Наличие зазоров в подшипниках обеспечивает легкое вращение вала, а отсутствие их увеличивает сопротивление вращению.

Регулирование радиально-упорных подшипников с коническими роликами состоит в том, чтобы получить оптимальный зазор между роликами и кольцами, при котором не наблюдается «болтанки» нагруженных колец подшипников (детали ударяются друг о друга, что может вызвать поломку подшипников). Величина указанного зазора нормирована и называетсяосевой игрой , т.е. величина перемещения червяка в осевом направлении при плотно подтянутых крышках подшипников.

Регулирование производится набором прокладок23и24(рисунок 5), устанавливаемых под фланец крышек подшипников. Для этой цели применяют набор тонких металлических прокладок (толщиной 0,1 мм ). Удобно производить регулирование набором прокладок разной толщины.

Существует два способа установки подшипников качения при насадке их на вал – червяк:враспор и сплавающей опорой .

Враспор подшипники червяка устанавливают при межосевом расстоянии у червячной передачи до 160 мм , когда расстояние между опорами (подшипниками) будет относительно небольшим. При этом на каждую опору устанавливают по одному радиально – упорному подшипнику7(рисунок 5).

При работе редуктора червяк и другие детали нагреваются, удлиняются (расширяются). Однако, благодаря небольшой длине червяка, его удлинение обычно получается меньше осевой игрыв подшипниках. Поэтому заклинивание подшипников не происходит и червяк может свободно вращаться при установке подшипников враспор.

Осевая сила F a (рисунок 5) на червяке изменяет направление на противоположное в зависимости от изменения направления вращения червяка. При этом один подшипник воспринимает осевую силу F a в одном направлении, а другой – в противоположном. Сила F a с червяка4передается последовательно на внутреннее кольцо подшипника, ролик (тело качения) и наружное кольцо подшипника7, а затем на крышку подшипника9, болт11и окончательно воспринимается корпусом редуктора1.

С плавающей опорой подшипники червяка устанавливают при межосевом расстоянии червячной передачи больше 160 мм , когда расстояние между опорами и длина червяка имеют большие размеры. В этом случае в опоре1устанавливают два радиально – упорных подшипника (рисунок 8) враспор.При этом осевую силу F a подшипники воспринимают так же, как описано выше. Один при действии силы F a в одном направлении, другой – в противоположном.

Рис.8. Установка червяка в опорах; опора 2 – плавающая

В опоре 2 устанавливают один радиальный подшипник, который крепится на червяке неподвижно (посадка с натягом), а в корпусе устанавливается с зазором и может перемещаться в осевом направлении на величину удлинения (укорочения) вала. Это перемещение «плавание», и предохраняет подшипники в опоре1от заклинивания.

Регулирование червячного зацеплениясостоит в том, чтобы установить червячное колесо симметрично относительно вертикальной оси червяка. Это достигают путем перемещения червячного колеса6с валом5(рисунок 5), в осевом направлении за счет подбора и распределения тонких металлических регулировочных прокладок24.

На рисунке9,а и9,в показано неправильно отрегулированное червячное зацепление,что можно понять по различной толщине прокладок и ,по смещенным пятнам контакта в червячном зацеплении и по смещению плоскости симметрии В – В червячного колеса относительно оси червяка. Червячное зацепление будет считаться правильно отрегулированным, если при прокручивании червяка с нанесенной на его витки гуашью, на рабочих поверхностях зубьев червячного колеса останутся пятна гуаши, симметричные относительно плоскости симметрии В – В (рисунок 9, б ).

Следует отметить, что при неправильной регулировке червячного зацепления зубья червячного колеса будут изнашиваться неравномерно и в результате это приведет к значительному уменьшению срока службы червячного редуктора.

Рис.9. Регулирование червячного зацепления

2.7. Размеры червячного редуктора

Червячный одноступенчатый редуктор характеризуется следующими размерами:

Габаритные размеры: длина L , ширина B , высота H .

Размеры присоединительных поверхностей: расстояние от осей быстроходного h б и тихоходного h т валов до базовой опорной поверхности; длины L б и L т выступающих концов соответственно быстроходного и тихоходного валов; диаметр d 0 и координаты C 1 и C 2 между осями отверстий для крепления редуктора к раме или плите; размеры базовых опорных плоскостей β 1 и β 2 .

Основные расчетные размеры: ширина червячного колеса b 2 ; длина нарезанной части червяка b 1 ; наружный диаметр червячного колеса d ам2 .

3. Описание объекта исследования, приборов и инструментов

Объектами исследования изучения являются червячные редукторы с горизонтальным расположением червяка сверху или снизу относительно червячного колеса.

В редукторах должна быть вырезана часть корпуса так, чтобы обеспечить доступность нанесения гуаши на витки червяка и видимость пятен гуаши, оставшихся на зубьях червячного колеса после взаимодействия их с витками червяка.

Для выполнения разборки и сборки редукторов, необходимо иметь, следующие инструменты и принадлежности: отвертку ручную, ключ торцовый изогнутый, съемник специальный для съема с вала кольца пружинного, щуп № 4, микрометр МКО 25 мм , индикатор, гуашь, штангенциркуль, кронциркуль, мел.

4. Методика выполнения исследований, и обработка результатов

4.1. Основные правила по технике безопасности

При отвинчивании винтов, крепящих крышки подшипников, и болтов, стягивающих части корпуса, редуктор не должен перемещаться по столу.

Перед измерением червяка и червячного колеса их сбороч­ные единицы должны укладываться на специальные подставки.

4.2.Разборка и сборка редуктора (рисунок 5)

Рукой илиключом гаечнымвыверните отдушину20 маслоуказателем 19 ивыньте их из корпуса редуктора.

Припомощиотвертки открутите винты и снимитекожух17крыльчатки 16.

Отверткойослабьте винт15(3… 5 оборотов), крепящий на червяке крыльчатку16, и снимите ее вместе с винтом.

Ключом торцовым изогнутымотверните болты3, крепящие крышку корпуса2, и снимите ее. Если крышка находится внизу и является дном корпуса редуктора, то редуктор поверните на 180 0 . Один из студентов должен крепко удерживать его в перевернутом положении, а другой – отвернуть болты и снять крышку. После этого редуктор снова поставьте на лапы22.

Специальным съемником снимите с вала 5пружинное кольцо 18и выньте вал из ступицы червячного колеса 6.

Ключом торцовымизогнутым отверните болты 12, крепящие стаканы 10. С помощью отвертки, вставляя ее в зазоры между фланцами стаканов и корпусом редуктора, выньте стаканы из корпуса редуктора. Внутренние кольца подшипников8остаются на ступице червячного колеса.

Через проем в корпусе редукторавыньте червячное колесо. Если проем находится внизу, то осторожно поднимайте редуктор вверх, при этом червячное колесо выпадет из корпуса редуктора на стол. Соблюдайте осторожность при выполнении этой операции. Поставьте редуктор лапами на стол.

Ключом торцовым изогнутымотверните болты11, крепящие крышки подшипников9, выньте их и вал-червяк4с подшипниками 7 из корпуса редуктора. Подшипники с червяка не снимайте.

Редуктор разобран, лапы остались присоединенными к корпусу редуктора. Детали разложены в порядке отсоединения их. Это облегчит сборку редуктора.

Сборка редукторавыполняется в обратной последовательности.

4.3.Регулирование подшипников

Регулирование радиально – упорных подшипников,насаженных на червяк, выполняют следующим образом (рисунок 5).

Установите крышки9 подшипников червяка без прокладок 23 и закрепите их двумя болтами по диагонали. Можно прижать однуиз крышек рукой. При этом образуется зазор между корпусом редуктора и фланцем крышки, равный толщине комплекта прокладок2δ. Измерьте этот зазор щупом.

Подсчитайте величину зазора по сумме лепестков щупа, вошедших в указанный выше зазор. Приплюсуйте к этому зазору величину осевой игры , которая для подшипников с внутренним диаметром20… 50 мм равна = 0,05…0,1 мм . Наберите комплект регулировочных кольцевых прокладок23по толщине равной сумме . Толщину комплекта прокладок измеряйте микрометром.

Разделите набранный комплектпрокладок примерно на две равные части, установите их на крышки подшипников, поставьте крышки с прокладками в гнезда подшипников и закрепите болтами11с корпусом редуктора.

Повращайте рукой червяк.Если он свободно вращается, то можно считать, что сборка выполнена правильно.

Определите, находится ли осевая игра в рекомендуемых пределах.

Измерьте величину осевой игры.Делается это так. Сместите рукой червяк в осевом направлении в сторону, где он не выходит из редуктора. Возьмите штатив с укрепленным на нем индикатором.Измерительный конец наконечника индикатора поставьте к выступающему торцу червяка. Поворотом шкалы индикатора совместите стрелку с нулем. Сместите червяк(в обратном направлении) в сторону измерительного наконечника индикатора. По отклонению стрелки определите осевую игру. При правильно отрегулированных подшипниках, она должна находиться в пределах = 0,5… 0,1 мм .

Подшипники8, установленные на валу червячного колеса, регулируют так же.

4.4. Регулирование червячного зацепления

При сборке редуктора (рисунок 5), установите на каждый стакан10по неравному количеству прокладок24(комплект их подобран при регулировке подшипников и добавлять к нему или убирать из него прокладки нельзя), поставьте стаканы с прокладками в гнезда и соедините их болтами12с корпусом редуктора.

Повращайте червяки через вырез в корпусе редуктора установите, какой боковой поверхностью витки червяка контактируют с зубьями червячного колеса. На эти поверхности двух-трех витков червяка кисточкой нанесите тонкий слой гуаши.

Плавно вращайте червякв том же направлении, какое было принято выше. Через вырез в корпусе редуктора наблюдайте за появлением на боковой поверхности зубьев червячного колеса пятен гуаши. Из-за неравномерного намазывания гуаши на витки червяка первые пятна могут быть искаженными, поэтому следует учитывать пятна гуаши на втором – третьем зубе и далее. Они должны быть такими какна рисунке 9, а, в.

Выньте стакан с прокладками, сотрите гуашь с витков червяка и зубьев колеса.

Разделите комплект прокладок на две равные части, установите их на стаканы, поставьте стаканы в гнезда корпуса редуктора и проделайте повторно работу по регулировке червячного зацепления (см. выше). Если следы гуаши будут симметричны относительно зуба червячного колеса (рисунок 9, б ), то зацепление отрегулировано правильно.

Протрите витки червяка и зубья червячного колеса,соберитередуктор.

Если следы контакта будут смещены вправо или влево от середины зуба (рисунок 9, а , в ), то определите, с какой стороны надо переставить часть прокладок на другую сторону, чтобы отрегулировать зацепление.

4.5. Произвести измерения:

Определить число заходов червяка Z 1 . Отметив мелом один зуб на червячном колесе, вращая его, посчитать число зубьев Z 2 ;

Измерить шаг червякар , мм (рисунок 10);

Измерить диаметр вершин червяка , мм (рисунок 10);

Измерить длину нарезанной части червяка b 1 ширину венца колеса b 2 , мм .

4.6. Произвести расчеты:

Определить передаточное число редуктора

Рис.10. Геометрические параметры червяка и червячного колеса

полученную величину m согласовывают с ближайшим стандартным значением: m = 2; 2,5; 3,15; 4; 6,3; 8; 10; 12,5 мм ;

Определить коэффициент диаметра червяка q из формулы:

где d 1 – делительный диаметр червяка, мм ,

отсюда коэффициент диаметра червяка q

полученную величину q согласовывают с ближайшим стандартным значением: q = 8; 10; 12,5; 16; 20;

Межосевое расстояниеа, мм

делительные диаметры:

диаметры окружностей вершин:

диаметры окружностей впадин:

5. Содержание и оформление отчета

5.1. Титульный лист.

5.2. Цель работы.

5.3. Кинематическая схема редуктора.

5.4. Отразить способ установки подшипников качения на вал-червяк – (враспор, плавающая опора).

5.5. Результатыизмерений и вычислений: таблицы А1,А2 (приложение А)

6. Вопросы для самоконтроля

1.Каково назначение червячной передачи?

2.Перечислите достоинства и недостатки червячной передачи.

3.Назовите материалы для изготовления червяка и червячного колеса.

4.Когда применяют редуктор с нижним расположением червяка, с верхнем расположением червяка?

5.Чем вызвано редкое использование редуктора с вертикальнымрасположением вала червячного колеса или червяка?

6.Как осуществляется смазка редуктора с нижним расположением червяка; с верхним расположением червяка?

7.Перечислите детали и узлы из которых состоит червячный редуктор.

8.Как осуществляется охлаждение редуктора?

9.Для чего необходимо наличие зазора в подшипниках?

10.Чем вызвана необходимость регулирования зазора в подшипниках?

11.Дайте определение понятия «болтанки».

12.Дайте определение понятия «осевой игры».

13.Как производится регулирование зазоров подшипников в редукторе?

14.Укажите способы установки подшипников качения на вал-червяк.

15.Чем вызвана необходимость установки подшипников качения враспор; с плавающей опорой?

16.В чем заключается регулирование червячного зацепления?

17.К чему ведет неправильно отрегулированное червячное зацепление?

18.Опишите порядок разборки и сборки червячного редуктора.

19.Дайте определение понятия «передаточное число».

20.Как определяется модуль червячной передачи?

21Как определяется коэффициент диаметра червяка q ?

22.Как определяется угол подъема винтовой линии червяка γ?

23.Как определяются основные геометрические параметры червяка и червячного колеса?

24. Почему уровень масла при нижнем расположении червяка дол­жен ограничиться центром тел качения подшипников?

25. Почему с понижением жесткости подшипников в опорах и при наличии зазора в подшипниках повышаются динамические нагрузки в передаче?

26. Чем обусловлено различное расположение червяка относительно червячного колеса? Начертите схемы расположения и объясните их особенности.

27. Почему венцы червячных колес изготавливаются из бронз?

28. Назначение и области применения червячных редукторов.

29. Достоинства и недостатки червячных передач в сравнении с зубчатыми.

30. Что такое число витков (заходов) червяка?

31. Что такое модуль зацепления и как его замерить на червяке?

32. Чему равна полная высота зуба в модулях?

33. Трение в червячных передачах и способы борьбы с ним.

34. Материалы червяка и червячного колеса.

35. Конструкция червячных редукторов.

36. Регулировка червячного зацепления по пятну контакта.

37. Регулировка зазоров в подшипниках червячных редукторов.

38. Способы увеличения теплоотдачи при работе редуктора.

39. В чем заключаются достоинства и недостатки червячных передач по сравнению с зубчатыми передачами?

40. Как производится регулировка положения червячного колеса относительно червяка при сборке редуктора?

7. Список использованных источников

1. Иванов М.Н. Детали машин. Учебник для машиностроительных специальностей вузов / М.Н. Иванов, В.А. Финогенов . – М.: Высшая школа, 2002. – 408с.

2. Гузенков П.Г. Детали машин. Учебник для вузов / П.Г. Гузенков. – М.: Высшая школа, 1986. –395с.

3. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т. 2. - 5-е изд., перераб . и доп. – М.: Машиностроение, 1980. – 559с.

Приложение А (обязательное)

Таблица А1. Замеренные параметры червячного редуктора

Параметры	Единица измерения	Обозначение	Значение
Число заходов червяка	шт.
Число зубьев червячного колеса	шт.
Шаг червяка	мм
Диаметр окружности вершин червяка	мм
Длина нарезанной части червяка	мм
Ширина венца колеса	мм

Таблица А2. Рассчитанные параметры червячного редуктора

Параметры

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.

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:

• 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.

Механический редуктор - (от англ. «reduce» - уменьшать, снижать) это устройство, которое передаёт и преобразует крутящий момент между двигателем и исполнительным механизмом. Механический редуктор может быть как одноступенчатый, так и многоступенчатый. Чаще всего редукторы преобразуют низкий крутящий момент, но высокую скорость вращения в более низкую и пропорционально увеличившийся крутящий момент на выходе. Мультипликатором называется такой редуктор, которой повышает угловую скорость вала в ущерб крутящему моменту.

Многоступенчатые редукторы называются коробками передач, а редукторы с плавным изменением передаточного отношения называются вариаторами.

Редукторы делятся на классы главным образом по типу используемой механической передачи. Также существуют подклассы, определяемые тип корпуса, мощность, скорость вращения, передаточное число, способ охлаждения и другие малозначимые параметры.

Из большого количества редукторов можно выделить отдельный класс устройств, в которых передача осуществляется особым способом. Такие устройства называются червячными редукторами.

Червячные редукторы передают крутящий момент посредством червячной передачи. Червячная передача также называется зубчато-винтовой, поскольку основными элементами такой передачи являются зубчатое червячное колесо и винт-червяк.

Червяк - это особый винт с трапецеидальной формой профиля резьбы. Изготавливается из прочных материалов. Имеет много разновидностей, но на практике самыми удобными оказываются однозаходные, двухзаходные или четырёхзаходные червяки. Степень заходности зависит от количества индивидуальных каналов резьбы.

Червячное колесо внешним видом похоже на обыкновенное зубчатое колесо, но чаще всего резьба подогнана под форму резьбы сопряжённого с этим колесом червяка. Изготавливаются зубчатые колёса для довольно мощных червячных редукторов чаще всего из двух разных материалов. В качестве материала для зубьев используется высокопрочный антифрикционный металл, а для сердечника подходит любая прочная, но не дорогая сталь или обыкновенный чугун.

Червячная передача благодаря своей конструкции довольно эффективна в устройствах, где требуется высокий крутящий момент, сопряжённый с низкой угловой скоростью. Червяк является ведущим звеном механизма. Это означает, что крутящий момент от двигателя передаётся на червяк, а уже потом червяк передаёт момент на зубчатое колесо, который в свою очередь вращает выходной вал. Вследствие эффекта самоторможения червячная передача является необратимой. То есть приложенный момент к зубчатому колесу не сможет заставить двигаться червяк, даже при обилии смазки, поскольку силы трения во много раз превышают приложенную силу.

Достоинства и недостатки

Червячная передача в силу своих конструктивных особенностей имеет как достоинства, так и недостатки.

Из достоинств стоит отметить плавность хода, эффект самоторможения, низкий уровень шума, большое передаточное отношение с использованием всего двух деталей.

Из недостатков следует обратить внимание на сравнительно низкий КПД, повышенный износ, заедание, большое тепловыделение вследствие сил трения. Низкий КПД обуславливает применение подобных механизмов при передаче относительно небольших мощностей до 100 кВт. Для предотвращения скорого износа и заедания необходимо соблюдать требования к точности сборки и регулировать механизмы. Высокое тепловыделение требует специальных установок для отвода лишнего тепла.

Различие редукторов в основном сводится к различиям червяков и зубчатых колес, из которых собран данный червячный редуктор.

Червяки разделяются на типы по следующим признакам:

• по количеству заходов резьбы: однозаходные, многозаходные
• по направлению нарезки резьбы: правые, левые
• по форме винта, на котором нарезана резьба: цилиндрические, глобоидные
• по форме профиля резьбы: с конволютным профилем, с архимедовым профилем, с эвольвентным профилем
• Зубчатые колёса разделяются на типы по следующим признакам:
• по типу колеса: собственно колесо, зубчатый сектор, вырожденный сектор
• по профилю зубьев: прямой, вогнутый, роликовый (вместо зубьев используется вращающийся ролик)

Червячные редукторы со встроенным двигателем называются червячными мотор-редукторами. В редукторах чаще всего двигательный вал располагается под прямым углом к движимому. Компоновка червячного редуктора выбирается исходя из конкретных требований к устройствам. Двигатель может располагаться как сверху приводимого в движение колеса, так и снизу и сбоку. При боковом расположении двигатель устанавливается вертикально. Вследствие вертикального расположения усложняется процесс смазки подшипников вала, а также чистки внешних элементов.

Для увеличения передаточного числа используются разные технологии, но наиболее эффективной является применение большего числа ступеней.

Для смягчения сил трения и повышения сопротивления заеданию применяются специальные вязкие смазочные составы или масла. При низких скоростях вращения смазка осуществляется при помощи специальных ванночек с маслом либо использованием специальных устройств, разбрызгивающих смазку в места повышенного трения. Для червячных редукторов, скорость вращения которых высока применение ванночек нецелесообразно, и применяется принудительная смазка охлаждёнными смазочными материалами.

Основные преимущества редуктора червячного перед зубчатыми передачами заключаются в том, что начальный контакт звеньев происходит не в точке, а по линии. Также входной и выходной валы могут скрещиваться под разными углами, но чаще всего этот угол составляет 90 градусов. Также червячная передача занимает гораздо меньше места, чем зубчатая при одинаковом большом передаточном отношении.

Помимо червячного редуктора червячная передача также применяется в системах регулирования и управления различными устройствами. Благодаря самоторможению обеспечивается точная фиксация положения, а большое передаточное отношение (до 1000) позволяет наиболее точно отрегулировать положение, либо использовать маломощные двигатели. Также червячные передачи и червячные редукторы отлично подходят для установки в качестве механизма передачи в подъёмные и лебёдочные механизмы благодаря своим конструктивным особенностям.

Некоторые технические характеристики промышленно производимых и широко распространённых червячных редукторов.

Самыми распространёнными являются одноступенчатые мотор-редукторы.

		Передаточное число	Частота вращения выходного вала об/мин	Номинальный крутящий момент на выходном валу Нм
редуктор	мотор-редуктор
1Ч-80, 2Ч-80, Ч-80

Продолжительность работы - 4 часа

Цель работы: Ознакомиться с конструкцией червячных редукторов, червячных колес и червяков.

Принадлежности:

1 Модель червячного редуктора

2 Линейка измерительная

3 Рулетка измерительная

4 Ключи гаечные

5 Штангенциркуль

Правила техники безопасности:

1 Нельзя работать неисправным ключом или ключом несоответствующего размера

2 Снятые детали редуктора надо класть на стол так, чтобы они не могли упасть от случайного толчка

3 Нельзя подкладывать пальцы под вал колеса и крышку редуктора при их установке

Общие положения:

Червячный редуктор - это механизм, служащий для понижения угловой скорости и увеличения вращающего момента и состоящий из одной или нескольких червячных передач, смонтированных в закры­том корпусе.

Рисунок 1 – Одноступенчатый червячный редуктор

Червячная передача состоит из червяка (1)(рис.1), короткого винта с трапецеидальной или близкой к ней резьбой и червячного колеса (2) с косыми зубьями дугообразной формы. Она применяется для передачи вращательного движения между валами с перекрещива­ющимися осями.

Корпус редуктора с целью облегчения сборки изготовлен в виде разъемной коробки. Он состоит из нижней части (3), называемой собственно корпусом (основанием) и верхней (4) крышки. Разъ­ем выполнен горизонтальным. Корпус и крышка соединяются болтами (5). В верхней части корпуса имеется окно (люк) (6), через которое заливается масло и производится наблюдение за состоянием колеса и червяка. Оно закрывается крышкой (7), имеющей отдушину (8), предназначенную для исключения избыточного давления внутри корпуса по отношению к корпусному, возможного вследствие нагрева редуктора. При отсутствии отдушины, нагретый воздух при эксплуатации редуктора выдавливался бы вместе с маслом через уплотнения, и на корпусе образовались бы масляные подтеки.

Опорами валов (9) и (10) редуктора являются подшипники качения (11). Назначения опор - удерживать вращающиеся детали в нужном для правильной работы взаимном положении.

В зависимости от того, как расположен червяк по отношению к колесу различают редукторы:

– с нижним - при окружной скорости червяка V 1 до 4..5м/с (рис.2а);

– с верхним - при V 1 = 5м/с (рис.2б);

– с боковым расположением червяка (рис.2в, г).

Рисунок 2 – Схемы одноступенчатых червячных редукторов

Одноступенчатые редукторы находят применение в диапазоне передаточных чисел ί =8…6З.

В зависимости от формы внешней поверхности червяка передачи бывают с цилиндрическими (рис. З а, 6, в) глобоидными (рис. З г) типами червяков.

а - архимедов; б - конволютный; в - эвольвентный;

Рисунок 3 – Основные типы червяков

Червяки в большинстве случаев выполняют как одно целое с валом из сталей: среднеуглеродистой марок 40, 46, 50, легированных 40Х, 40ХН с поверхностной или объемной закалкой до твердости 45…50НРСа. Наилучшую стойкость передачи обеспечивают червяки из цементированных сталей (20х, 18ХГТ), имеющих твердость после закалки 58...53НРСа. Зубчатые колеса изготавливают как цельные (из чугуна) так и составные (центр стальной или чугунный, венец - бронзовый).

Выбор марки материала венца зависит ох скорости скольжения витков червяка по зубьям колеса и длительности работы. При V = 6...25м/с и длительной работе рекомендуются оловянные бронзы БрОДОЫ. При V =З...6м/с – алюминиево-железистые бронзы БрА10)К4Н411. При V = 2м/с червячные колеса можно изготавливать из серых чугунов марок С4 15, СЧ 18-36. 5.

Последовательность выполнения работы:

1) Ознакомиться с техникой безопасности и теоретическими сведениями, изложенными в методических указаниях.

2) Сделать эскиз предложенного редуктора, проставить обозначения: расстояние от основания редуктора до верхней точки вала колеса (В) и червяка (Б), диаметр вала колеса d в2 и червяка d в1

3) Разобрать редуктор:

а) отвернуть винт, снять крышку

б) вынуть червячное колесо с валом и подшипниками

в) вынуть червяк с подшипниками

4) Ознакомиться с конструкцией червяка и червячного колеса

5) Сделать их эскизы и снять следующие параметры:

–число заходов червяка Z 1

–число зубьев колеса Z 2

–шаг червячного зацепления Рх(Рt), мм; (рис.3)

–диаметр вершины червяка d a 1 ; (рис.З)

– диаметр вершины колеса в среднем сечения d a 2

–ширина колеса в 2

–длина нарезной части червяка в 1 (рис.З)

–наибольший диаметр колеса d am 2 (рис.1)

(1)

Полученное значение сравнить с табличным (табл.1).

7) Определить осевой модуль m x и коэффициент диаметра червяка q, и округлить до ближайших стандартных значений:

(2)

(3)

d 1 –делительный диаметр червяка

d 1 = d a 1 –2· h a ·m, мм (4)

h a – коэффициент высоты головки (h a =1, реже 0,8)

Таблица 1 – Стандартные значения m x , q, d w

m x		2,5	3,25	(3)			6,3	(6)			12,5
q			12,5											1 ряд
7,1		11,2											2 ряд
													3 ряд
d w

8) Определить передаточное число:

9) Результаты измерений и вычислений свести в таблицу 2

10) Собрать редуктор

11) Убрать рабочее место

12) Сдать отчёт

Таблица 2 – Характеристика зацепления

Параметры зацепления	Обозначение, размерность	Формула	Значение параметров	Примечания
Расстояние от основания редуктора до верхней точки вала колеса	В, мм.
Расстояние от основания редуктора до верхней точки вала червяка	Б, мм
Межосевое расстояние	d W , мм
Число заходов червяка	Z 1
Число зубьев колеса	Z 2
Шаг червячного зацепления	P x , мм
Диаметр вала колеса	d в 1 , мм
Диаметр вала червяка	d в 2 , мм
Диаметр вершин червяка	d a 1 , мм
Диаметр вершин в среднем сечении	d a2 , мм
Наибольший диаметр колеса	d am 2 , мм
Ширина колеса	в 2 , мм
Длина нарезной части червяка	в 1 , мм
Осевой модуль зацепления	m, мм
Делительный диаметр червяка	d 1 , мм
Коэффициент диаметра червяка	q
Передаточное число	ί

Контрольные вопросы:

1 Что такое редуктор? Каково его назначение?

1. Область применения червячных передач.

2. Из чего состоят червячные передачи?

3. Классификация червячных передач.

4. Классификация червяков.

5. Из какого материала изготовлен червяк?

6. Достоинства червяков.

7. Недостатки червяков.

8. Конструкции червячного колеса.

10. Из какого материала делают червячное колесо?

11. Отличие червячных колес.

12. Почему из мягких материалов изготавливают венец червячного колеса?

13. Какое передаточное число у червячной передачи?

14. Что такое «заходы» червяка?

Сколько заходов бывает у червяка?

16. На каких поверхностях нарезают червяки?