Редуктора червячные – Червячный редуктор: устройство, принцип работы, классификация

Червячный редуктор: устройство, принцип работы, классификация

Передача вращения и усилия зачастую проводится при помощи специальных механизмов, которые стали называть редуктором. Подобное изделие представлено сочетанием нескольких элементов, которые при взаимодействии проводят повышение или понижение передаточного числа, изменение скорости вращения и перенаправления усилия. Довольно большое распространение получил червячный редуктор. Он характеризуется определенными характеристиками, которые должны учитываться. Рассмотрим особенности подобного механизма подробнее.

Устройство и принцип работы

Классический редуктор представлен сочетанием различных элементов, которые при взаимодействии обеспечивают передачу усилия. Принцип работы червячного редуктора связан с особенностями основного элемента, в качестве которого выступает червеобразный ведущий винт. Именно он определяет название устройства. Кроме этого, классический вариант исполнения представлен сочетанием следующих элементов:

1. Шестерня имеет цилиндрическую форму, на поверхности которой есть зубья. Она получила весьма широкое распространение, находится в непосредственном соединении с червяком.
2. Для крепления шестерни применяется вал. Он расположен под прямым углом относительно червяка.
3. Все элементы расположены в корпусе, который часто изготавливается из чугуна. Для того чтобы можно было провести обслуживание корпус делается составным, нижняя часть выступает в качестве фиксирующего элемента.
4. Соединение двух элементов корпуса и фиксация других деталей проводится при применении различных уплотнительных элементов. Их применение можно связать с тем, что в корпусе находится масло, которое разбрасывается на момент работы для обеспечения требуемого охлаждения и снижения степени износа.
5. Вращение вала обеспечивается за счет установки подшипников самых различных типов. Этой детали уделяется довольно много внимания, так как на момент службы устройства именно они часто выходят из строя.

Кинематическая схема определяет возможность передач низкого крутящего момента с высокой скоростью вращения входного вала.

При этом на выходе происходит понижение количества оборотов и повышение усилия. Кроме этого, редуктора червячные технические характеристики могут иметь следующие:

1. Выделяют тихоходные и быстроходные варианты исполнения. При этом в случае небольшой скорости вращения червяк устанавливается снизу, при большой – сверху. Тихоходный вал должен смазываться соответствующим образом, так как в противном случае он не прослужит долго.
2. Если вращение основных деталей происходит при большой скорости, то масло должно подаваться под большим давлением. Низководная червячная пара может смазываться без давления при естественной циркуляции масла.

Скачать ГОСТ 27701-88

Сегодня корпус редуктора в большинстве случаев изготавливается при применении чугуна, так как этот материал выдерживает существенное воздействие окружающей среды. Передаточное число червячного редуктора зависит от размеров механизма. Чертеж устройства можно встретить в интернете, кроме этого его созданием занимается инженер с соответствующей подготовкой.

При выборе рассматриваемого механизма учитываются самые различные параметры, но передаточное отношение червячного редуктора можно считать наиболее важным параметром.

Классификация червячных редукторов

Могут устанавливаться самые различные типы червячных редукторов, все зависит от области применения механизма. Основная классификация выглядит следующим образом:

1. Материал деталей может быть самым различным, в большинстве случаев внутренние детали изготавливаются из углеродистой стали. Корпус часто представлен чугунной емкостью со специальными выемками для фиксации подшипников, вала и других элементов.
2. Разное число заходов также можно назвать основным критерием классификации.
3. Направление резьбы червячного вала также является одним из признаков, по которым проводят классификацию.
4. Профиль резьбы.
5. Тип применяемого винта.

Редуктор червячный одноступенчатый получил весьма широкое распространение на сегодняшний день. Это связано с тем, что он маленький и может применяться для передачи большого усилия. При необходимости можно установить редуктор червячный двухступенчатый, который может не только изменять параметры передаваемого усилия, но и регулировать их в небольшом диапазоне.

Достоинства и недостатки

У рассматриваемого механизма есть довольно большое количество преимуществ и недостатков, которые должны учитываться. Проводимые тесты позволяют определить мощность. К плюсам отнесем следующее:

1. Высокое передаточное число. Сегодня червячный редуктор может передавать крутящий момент в соотношении до 1000/1. Другие технические решения не позволяют реализовать подобные эксплуатационные характеристики. Не многие устройства могут передавать вращение с подобным передаточным числом.
2. Компактность. Как ранее было отмечено, одноступенчатый вариант исполнения имеет небольшие размеры. Именно поэтому механизм соединяется с другими в одну конструкцию. В большинстве случаев проводится установка червячной конструкции в случае, когда в приоритете именно компактность.
3. Бесшумность. При работе редукторов есть вероятность возникновения сильного шума, который создает трудности. Рассматриваемый вариант исполнения лишен подобного недостатка.
4. Плавность хода. В некоторых случаях при передаче вращения нужно обеспечить высокую плавность хода. При этом некоторые конструкции могут проводить самоторможение при необходимости.
5. Отсутствие обратного хода можно назвать еще одним важным преимуществом конструкции. При передаточном показателе 35/1 отсутствует эффект обратного хода, так как ведомое колесо нельзя провернуть.
6. Ремонтопригодность. Сегодня можно найти специальный комплект для восстановления редуктора. Ремонтопригодность позволяет на месте провести требуемую работу.

Однако, есть и несколько существенных недостатков, которые должны учитываться. Примером назовем следующее:

1. Низкий КПД. КПД червячного редуктора намного меньше в сравнении с другими конструкциями. Именно поэтому в случае, когда не нужно обеспечивать плавность хода и бесшумность червячный редуктор не устанавливается по причине экономических соображений. Снижение показателя КПД прежде всего можно связать с тем, что червяк перенаправляет усилие. Потери могут составлять около 30% и более процентов.
2. Нагрев также можно назвать существенным недостатком. Устройство должно находится постоянно в смазанном состоянии, так как происходит существенный нагрев при трении подвижных элементов. Слишком высокая температура становится причиной, по которой металл теряет свои основные характеристики Примером можно назвать твердость и износостойкость поверхности.
3. Нет возможности применять для передачи большого усилия. Как показывает практика, червячный редуктор устанавливается только в случае необходимости передачи крутящего момента на более 15 кВт.
4. Между валами наблюдается люфт. Даже вначале эксплуатации есть небольшой люфт, который со временем существенно увеличивается. Именно поэтому устройство не может прослужить в течение длительного периода.
5. Наблюдается сильный износ зубьев. При этом восстановить детали не получается, проводится их полная замена, за счет чего повышаются расходы.

Выбор наиболее подходящего редуктора проводится с учетом достоинств и недостатков рассматриваемого механизма.

Профессионалы не рекомендуют проводить установку червячного редуктора в случае, когда нужно передавать усилие более 200 кВт.

При показателе от 60 до 200 кВт конструкция должна обеспечивать принудительную подачу масла, которое требуется для охлаждения и смазывания.

Применение устройства

Червячный редуктор малогабаритный встречается в самых различных сферах. Примером можно назвать подъемники, конвейеры, насосы, мешалки, приводы ворот и многое другое. Кроме этого, установка механизма проводится в том случае, когда требуется механизм с невысокой стоимостью. Среди особенностей выбора отметим следующее:

1. Если передаточное число должно быть больше 25, а также не требуется свойство самоторможения, то рекомендуется отдавать предпочтение цилиндро-червяные механизмы. Это связано с более высоким показателем КПД в сравнении с другим вариантами исполнения, за счет чего увеличивается ресурс работы и снижаются затраты на электроэнергию.
2. Запрещается проводить установку устройства в случае возникновения на момент эксплуатации ударной нагрузки. Это связано с тем, что длительная эксплуатация при ударных нагрузках может привести к сильному нагреву устройства и это существенно снизит рабочий ресурс. Известны случаи, когда при передаче усилия 4 кВт масло в корпусе практически закипало.
3. Устройство должно устанавливаться исключительно в горизонтальном положении. В противном случае есть вероятность того, что на момент эксплуатации масло будет вытекать через отверстия. Есть варианты исполнения, которые предназначены для вертикальной установки, все зависит от определенных условий эксплуатации.
4. Запрещается применять устройство при создании системы позиционирования. Как ранее было отмечено, устройство имеет люфт, который негативно отражается на точности.
5. При установке механизма уделяется внимание тому, что оно обладает свойством самоторможения. Именно поэтому редуктор не устанавливается в случае, если приходится управлять устройство вручную при определенных условиях эксплуатации.

Специалисты рекомендуют перед тем как запустить новое устройство провести его обкатку в холодном режиме. При этом нужно добавить должное количество масла, после чего устройство работает в течение 15-20 часов.

Изготовить рассматриваемое изделие своим руками практически невозможно.

Это можно связать со следующими моментами:

1. Расчет должен проводить исключительно профессиональный инженер, обладающий соответствующим опытом.
2. После создания проекта, что предусматривает выполнение определенных расчетов и отображение чертежа, проводится непосредственное производство основных элементов. Все применяемые материалы должны быть надлежащего качества, так как в противном случае конструкция не сможет прослужить в течение длительного периода.
3. Получив все необходимое проводится непосредственная сборка. Подобная работа также должна выполняться специалистом, так как все элементы должны идеально подходить друг к другу.

В целом, можно сказать, что сегодня устанавливаются исключительно покупные варианты исполнения, так как самодельные не могут прослужить в течение длительного периода и не обладают требуемыми эксплуатационными свойствами.

В заключение отметим, что червячный редуктор может быть отремонтирован своими руками, для работы не нужно обладать особыми навыками. Часть общего картера, в котором находятся основные элементы, зачастую можно снять. Перед непосредственным ремонтом проводится выливание масла в специальную емкость, после чего оно заменяется. Рабочая пара всегда подвергается полной замене, так как износ одного становится причиной повышенного износа другого. При незначительном зазоре проводится использование специальных вкладышей, за счет которых проводится смещение цилиндрического колеса и червяка.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.ru

Червячные редукторы — Детали машин

Редукторы и мотор-редукторы служат для понижения частоты вращения выходного вала. В мотор-редукторах предусмотрены различные способы крепления фланцевого электродвигателя к корпусу редуктора.

Редуктор с нижним расположением червяка

Для сборки редуктора в его цельном корпусе предусмотрены отверстия. Червяк нарезан на входном валу, на который с натягом посажены подшипники. Одна опора вала зафиксирована от осевых смещений и представляет собой комбинацию двух роликовых радиально-упорных конических подшипников, вторая опора является плавающей в осевом направлении. Опоры вместе со стаканом вставлены в корпус слева направо. Под крышкой стакана имеется набор металлических прокладок для регулировки осевой игры такиех подшипников. Гайка на конце вала червяка служит для закрепления такиех подшипников и передачи осевой силы, возникающей в червячном зацеплении. На выходном валу установлены с натягом червячное колесо и роликовые радиально-упорные конические подшипники по схеме враспор. Вал в сборе с червячным колесом и подшипниками вставлен в корпус. Подшипники и червячное зацепление регулируют с помощью набора металлических прокладок, находящихся под крышками опор вала червячного колеса.

Редуктор червячный универсальный

Возможны два варианта сборки корпуса такого редуктора: с верхним или нижним положением червяка относительно червячного колеса. Червяк нарезан на входном валу, на который с натягом посажены роликовые радиальноупорные конические подшипники, установленные враспор. Входной вал вставлен через отверстие в корпусе. Для регулировки подшипников в осевом направлении под крышками опор входного вала предусмотрены наборы металлических прокладок.
Корпус редуктора имеет разъем по оси выходного вала, благодаря чему возможна установка этого вала с заранее посаженными на него с натягом червячным колесом и радиально-упорными коническими подшипниками. Для регулировки подшипников и червячного зацепления предусмотрен набор металлических прокладок под крышками опор вала червячного колеса.

Мотор-редуктор с верхним расположением червяка

Для сборки предусмотрено отверстие в цельном корпусе редуктора, к которому через переходный стакан-крышку прикреплен фланцевый электродвигатель. Вал электродвигателя соединен с входным валом редуктора упругой компенсирующей муфтой. Червяк нарезан на входном валу, на котором с натягом посажены роликовые радиально-упорные конические подшипники по схеме враспор. «Осевую игру» подшипников регулируют набором металлических прокладок под крышкой и под стаканом-крышкой опор входного вала. На выходной вал установлены с натягом червячное колесо и роликовые радиально-упорные конические подшипники по схеме враспор. Собранный выходной вал вставлен в корпус через отверстия и закрыт большими боковыми крышками. Для регулировки подшипников и червячного зацепления имеется набор металлических прокладок под малыми крышками опор вала червячного колеса.

Редуктор цилиндро-червячный

Двухступенчатый редуктор имеет быстроходную цилиндрическую и тихоходную червячную передачи. Последовательность сборки редуктора следующая. Через отверстие в корпусе вставляют промежуточный вал, на котором нарезан червяк и с натягом посажены подшипники правой опоры, зафиксированной от осевых смещений. Опора состоит из двух роликовых радиально-упорных конических подшипников, установленных в стакане. Далее на промежуточный вал надевают колесо цилиндрической косозубой передачи, плавающую опору промежуточного вала и радиальный роликовый подшипник с короткими роликами. Быстроходный вал-шестерню с нарезанным червяком и насаженными с натягом шариковыми радиальными подшипниками предварительно устанав­ливают в съемный стакан-крышку. Затем через отверстие в корпусе вводят в зацепление с цилиндрическим колесом консольную шестерню быстроходного вала и прикрепляют стакан-крышку к корпусу. Левую опору вала фиксируют от осевых перемещений кольцом и тремя установочными винтами с одной стороны и крышкой с другой. Правая опора вала является плавающей в осевом направлении. Тихоходный вал с насаженными на него с натягом червячным колесом и роликовыми радиально-упорными коническими подшипниками (в корпусе они поставлены враспор) устанавливают в плоскости разъема корпуса редуктора, проходящей по оси этого вала, и закрывают крышкой. Регулировку сначала подшипников, а затем и червячного зацепления осуществляют набором металлических прокладок под крышками опор вала червячного колеса. Для регулировки подшипников фиксированной опоры промежуточного вала служит набор металлических прокладок под крышкой стакана.

Мотор-редуктор цилиндро-червячный

Двухступенчатый редуктор имеет быстроходную цилиндрическую косозубую передачу и тихоходную червячную. Сборку начинают с промежуточного вала, вставляя его слева направо через отверстие в корпусе редуктора. На промежуточном валу нарезан червяк, с натягом посажены подшипники. Левая опора зафиксирована от осевых смещении и состоит из двух роликовых радиально-упорных конических подшипников, установленных в стакане и закрепленных на валу концевой шайбой. Эта шайба служит для передачи осевой силы, возникающей в червячном или зубчатом зацеплении. Плавающая в осевом направлении правая опора вала — шариковый радиальный подшипник. Его устанавливают в промежуточной перегородке корпуса редуктора. Затем на промежуточный вал надевают зубчатое колесо быстроходной цилиндрической передачи и закрепляют концевой шайбой. Выходной вал с установленными на нем с натягом червячным колесом и роликовыми радиально-упорными коническими подшипниками (в корпусе они поставлены враспор) располагают в плоскости разъема корпуса, проходящей по оси этого вала, и закрывают крышкой. Шестерню быстроходной передачи закрепляют на валу фланцевого электродвигателя, который затем присоединяют к боковой крышке корпуса, и вводят в зацепление с цилиндрическим колесом.

Для регулировки подшипников и червячного зацепления применяют набор металлических прокладок, расположенных под крышками опор вала червячного колеса. Подшипники фиксированной опоры промежуточного вала регулируют набором металлических прокладок под крышкой стакана.

Редуктор двухступенчатый червячный

Сборку осуществляют через отверстия в цельном корпусе редуктора. На промежуточный вал с нарезанным червяком посажены с натягом червячное колесо быстроходной червячной передачи и подшипники. Правая опора зафиксирована от осевых смещений и является комбинацией двух роликовых радиально-упорных конических подшипников, закрепленных на валу гайкой и установленных в стакане. Гайка служит таже для передачи осевых сил. Левая опора промежуточного вала (роликовый радиальный подшипник с короткими роликами) является плавающей в осевом направлении. Быстроходный вал с нарезанными червяком и насаженными с натягом роликовыми радиально-упорными подшипниками по схеме враспор вставляют через отверстие в корпус. Для зацепления червяка с быстроходным колесом левая опора вала имеет стакан, который устанавливают после зацепления червяка с колесом. Выходной вал редуктора с насаженными на него с натягом тихоходным червячным колесом и подшипниками вставляют через отверстие в корпусе и закрывают крышкой.

Для регулировки поставленных враспор подшипников и тихоходного червячного зацепления применяют набор металлических прокладок, расположенных под малыми крышками опор выходного вала. Конические подшипники промежуточного вала регулируют набором металлических прокладок под крышкой стакана, а быстроходное червячное зацепление — набором металлических прокладок под фланцем стакана промежуточного вала.

Рассказать друзьям:

detamash.ru

Червячный редуктор

Одним из самых популярных узлов любого промышленного механизма является редуктор. Именно этот узел отвечает за стабильную работу передаточного механизма

Основная функция редукторов сводится к понижению крутящего момента передачи электродвигателей.

 

Современные редукторы бывают двух основных видов: червячный и цилиндрический, и различаются между собой типом механической передачи. Но сегодня речь пойдет именно о первом варианте исполнения этого узла.

Одним из самых важных качеств червячного редуктора является высокое передаточное число (до 100) и компакность размеров. Но как следствие высокого трения в механизме передачи, этот тип редуктора не применяют в паре с двигателем большой мощности.

Главным передаточным механизмом в этой системе являются червяк — винт, спиралью похожий на червя, и зубчатое колесо, которое является ведомым по отношению к червяку.

Можно сказать, что червячный редуктор служит для преобразования крутящего момента.
 

Виды червячных редукторов

Можно выделить несколько видов данных механизмов. К их числу относятся:

• одноступенчатые
• двухступенчатые
• комбинированные редукторы, функционирующие на основе зубчато-червячной передачи

 

Что же касается правил ухода за данными механизмами, то червячный редуктор нуждается в достаточно частой смазке вязкими составами. Такое условие является обязательным для того, чтобы повысить его КПД и обеспечить бесперебойность функционирования. Процесс смазки выполняется ручным методом путем погружения винта и колес в специальную емкость, заполненную смазочным составом. На данном этапе очень важно правильно определить уровень погружения, который должен соответствовать расположению подшипников качения. Сам же винт следует погружать в ванну до уровня витка.

 

 

 

Область применения червячных редукторов

Червячный редуктор способен обеспечить плавность и абсолютную бесшумность работы моторов. Благодаря этому качеству его применение приобрело достаточно широкое распространение во многих областях промышленности. Он может быть использован в насосах и транспортерах, подъемниках и конвейерах, электроприводах ворот и т.д.
Иными словами, червячные редукторы являются незаменимыми механизмами там, где особо остро возникает задача увеличения крутящего момента с одновременным понижением частоты вращения при условии малой периодичности включения.

 

 

promplace.ru

Червячные редуктора

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

НОВГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ЯРОСЛАВА МУДРОГО

Кузнецов Н.П.

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ, РАБОТЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ ЧЕРВЯЧНЫХ РЕДУКТОРОВ

Методические указания к лабораторной работе

ВЕЛИКИЙ НОВГОРОД

2012

	2
УДК 621.81	Печатается по решению РИС НовГУ

К93

Р е ц е н з е н т кандидат технических наук, доцент Е. И. Никитин

Кузнецов Н.П.

К93 Изучение конструкции, работы и определение нагрузочной способности червячных редукторов: Метод. указ. к лабораторной работе по ДМ и ОК /Авт. – сост. Кузнецов Н.П.; НовГУ им. Ярослава Мудрого. — Великий Новгород, 2012. – 23 с.

Рассмотрены устройство, конструктивные особенности, геометрические параметры, оценка несущей способности односиупенчатогочервячного редуктора общего назначения.

Методические указания предназначены для студентов специальностей 151001.65 «Технология машиностроения» , 190601.65 «Автомобили и автомобильное хозяйство» , 110301.65 «Механизация сельского хозяйства», 150201.65 «Машины и технология обработки металлов давлением», 50502.65 «Технология и предпринимательство» всех форм обучения и студентов направлений 151900.62 «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», 190600.62 «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», 110800.62 «Агроинженерия», 140100.62 «Теплоэнергетика и теплотехника», 540500.62 «Технологическое образование».

УДК 621.81 ББК 34.445.1

© Новгородский государственный университет , 2012

© Н.П. Кузнецов, 2012

3

1.Цель работы

–Ознакомиться с конструкцией червячного одноступенчатого редуктора и назначением его деталей;

–определить геометрические параметры червячного зацепления путѐм их замера и расчѐта;

–оценить нагрузочную способность редуктора;

–оценить КПД червячного редуктора.

Лабораторная работа выполняется в течение 2-х часов. Внеаудиторная подготовка к работе включает в себя ознакомление с методическими указаниями и изучение соответствующих разделов курса деталей машин по конспектам лекций и указанной литературе.

2. Описание конструкции червячного редуктора

Червячный редуктор — это механизм, предназначенный для уменьшения угловой скорости и увеличения вращающего момента. Он состоит из одного или нескольких червячных передач, смонтированных в закрытом корпусе. В диапазоне передаточных чисел u = 8 – 80, в основном, применяются одноступенчатые редукторы.

Червячная передача относится к зубчатовинтовым передачам, состоит из червяка 1 (рис.1), т.е. короткого винта с трапецеидальной или близкой к ней резьбой, и червячного колеса 2 с косыми зубьями дугообразной формы, охватывающими часть червяка. Она применяется для передачи вращательного движения между валами с перекрещивающимися осями от входного быстроходного вала червяка к выходному тихоходному валу червячного колеса.

Основным кинематическим параметром червячной передачи является пере-

даточное отношение u12 :
u	1				n1		z2
12					n		z ,
		2
			2			1
где ω1 , ω2 – угловые скорости;			n1 , n2 – частоты вращения соответст-

венно червяка и колеса; z2 – число зубьев червячного колеса, z1 – число заходов червяка (число ниток резьбы винта червяка).

Вмашиностроении используются редукторы с различным расположением червяков: с нижним (при окружной скорости червяка до 4–5 м/с — рис.2.а;

сверхним — рис. 2.б; с боковым — рис.2.в и вертикальным рис.2.г.

Взависимости от формы внешней поверхности червяка передачи бывают с цилиндрическими (рис.1,а), глобоидными (рис.1.б). Каждый из них имеет свою технологию нарезания [1, 2, 3]. Глобоидная передача характеризуется повышенным КПД и более высокой несущей способностью за счѐт увеличения длины линии контакта, но одновременно сложностью в изготовлении, сборке и большей

4

чувствительностью к осевому смещению червяка, вызываемому износом подшипников.

Рис.1.

Рис.2. Варианты взаимного расположения червяка и колеса в червячном редукторе

По форме боковой поверхности витка передачи бывают трѐх типов: с архимедовым (ZA), конволютным (ZN) и эвольвентным (ZI) червяками. Выбор профиля червяка определяется технологическими соображениями. В машиностроении наиболее широко применяются архимедовы червяки. Для их изготовления не требуется специальных станков, но шлифование витков затруднено, т.к. требу-

5

ются шлифовальные круги фасонного профиля. Архимедовы червяки используют при твѐрдости материала НВ ≤ 350.

Эвольвентные и конволютные червяки применяют при высокой твѐрдости рабочих поверхностей (не менее 45HRC), т.к. шлифование их после термообработки не сопряжено с техническими трудностями.

Направление витков червяка может быть правое и левое. В основном испоьзуют червяки с правой нарезкой.

Основные геометрические параметры червячной передачи – модуль зацепления m , число заходов червяка z1 и зубьев колеса z2, коэффициент диаметра червяка q , номинальное значение передаточного числа uном и межосевое расстояние aW регламентированы ГОСТ 2144.

В червячных передачах модуль m=p/π (здесь p – осевой шаг червяка). Для червяка этот модуль осевой , для колеса – торцевой. Наряду с шагом винта червяка для многозаходных червяков расматривают ход винта равный осевому перемещению точки профиля витка за один оборот: ph=p· z1 . Делительный диаметр червяка d1=q·m . Коэффициент диаметра червяка q показывает сколько модулей составляют делительный диаметр червяка.

К основным размерам червячного колеса относятся: делительный диаметр d2= m· z2 , диаметр вершин dа2= m· (z2+2) , наибольший внешний диаметр венца колеса (диаметр заготовки) dаМ2 , условный угол обхвата 2δ. (Рис.3)

Рис.3. Основные размеры червяка и венца червячного колеса

При работе передачи витки червяка скользят между зубьями колеса. Кроме того, в червячном зацеплении преобладает зона, неблагоприятная для гидроди-

6

намической смазки (скольжение происходит вдоль контактных линий, что затрудняет образование в кинематической паре масляного клина). В результате в зацеплении возникают большие силы трения, для уменьшения которых контактирующие поверхности звеньев передача изготавливается из антифрикционных материалов, уменьшающих абразивный износ и потери на трение. Плохие условия смазки приводят к опасности заедания (молекулярно-механического износа), зависящего от скорости скольжения витков червяка по зубьям колеса. Чем выше эта скорость, тем больше опасность заедания и тем больше должна быть разность в твердостях материалов, из которых изготавливаются червяк и колесо. Червяки в большинстве случаев выполняют заодно с валом из сталей 45 и 40Х с поверхностной закалкой до HRC 45…55.

Зубчатые венцы 1 червячного колеса (рис.4) изготовляют отдельно от чугунного или стального центра – ступицы 2. Выбор марки материала венца зависит от скорости скольжения и длительности работы. При Vs = 6…25м/с и длительной работе применяются оловянистые бронзы марок БрОФ10-1 и Бр.ОНФ10-1-1, при Vs =2…6 м/с применяют алюминиево-железистые бронзы Бр.АЖ9-4, при Vs < 2 м/с червячные колеса изготовляются целыми из серых чугунов марок СЧ 15-32, СЧ 18-36 и др.

Рис.4. Способы соединения зубчатого венца со ступицей колеса В машиностроении находят применение три типа конструкций червячных

7

колес: бандажированная (рис.4,а), болтовая (рис.4,б) и биметаллическая (рис.4в). Последняя конструкция является наиболее рациональной, и ее используют в редукторах серийного производства.

Конструктивное оформление червячных редукторов с нижним и верхним расположениями червяка показано на рис. 5 и 6. Корпус редуктора с нижним расположением червяка с целью облегчения сборки выполняется в виде разъемной коробки.

Он состоит из нижней части 1, которая и называется корпусом, и верхней части 2 – крышки. Корпус и крышка соединяются винтами 3. Взаимные положения крышки и корпуса фиксируются коническими штифтами 4 на рис.5.

Корпус 1 редуктора, показанного на рис. 6, выполнен цельным. Отверстия в корпусе позволяют свободную установку в нем вала 2 с насаженными деталями (червячным колесом 3, втулками, подшипниками 4). В верхней части корпуса имеется люк, через который заливается масло и производится наблюдение за состоянием зубьев колеса и витков червяка 5. Люк закрыт крышкой 6, имеющей отдушину 7, предназначенную для выравнивания давления внутри корпуса и снаружи, иначе нагретый воздух при эксплуатации редуктора выдавливался бы вместе с маслом вследствие избыточного давления через уплотнения, и на корпусе образовывались бы масляные подтеки. Опорами валов 2 и 5 редуктора являются подшипники качения 4 и 8. (роликовые радиальноупорные конические), удерживающие вращающиеся детали в нужном для правильной работы взаимном расположении.

При работе в червячном зацеплении возникает сила, которую можно представить тремя взаимно-перпендикулярными составляющими: окружной Ft , радиальной Fr и осевой Fa силами (рис.7). Причѐм, окружная сила на червяке равна осевой силе на червячном колесе Ft1= Fa2 . Радиальные силы на червяке и колесе равны Fr1= Fr2 . Окружная сила на колесе равна осевой силе на червяке Ft2= Fa1 . Все эти силы передаются на корпус и крышку через подшипники качения.

Червяки с небольшим расстоянием между опорами в передачах, ненапряженных в тепловом отношении, допускается устанавливать на радиальноупорных подшипниках по одному в опоре (установка враспор), как показано на рис.5 и 6. Если червяк имеет большое расстояние между опорами (обычно при межосевых расстояниях аw ≥160 мм) и работа происходит в напряженном тепловом режиме, то в одной опоре ставится плавающий подшипник, а в другой — два радиально-упорных подшипника, воспринимающих осевые усилия в обоих направлениях (рис. 8).

Для вала червячного колеса, имеющего небольшую длину, используют по одному радиально-упорному подшипнику в опоре, которые устанавливаются «враспор». Снаружи подшипники закрыты крышками: глухой 9 и сквозными 10 и II с отверстиями для прохода валов.

Рис.5. Червячный редуктор с нижним расположением червяка

Рис.6. Червячный редуктор с верхним расположением червяка и неразъѐмным корпусом

Рис.7. Силы, действующие в червячном зацеплении

studfiles.net

1. Назначение редуктора

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.

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 90⁰. Наиболее важными характеристиками редуктора являются крутящий момент на тихоходном валу, КПД, и частота вращения быстроходного вала.

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.)

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.

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.

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 (рис.2).

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.

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 (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.

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.

studfiles.net

Применение червячных редукторов

Применение червячных редукторов

Спектр применения чрезвычайно широк. Транспортеры, конвейеры, подъёмники, насосы, мешалки, приводы ворот, металлообрабатывающие станки, в том числе для выполнения фрезерных работ. Там, где требуется бюджетное решение по понижению частоты вращения привода и увеличению крутящего момента в условиях отсутствия значительных ударных нагрузок и невысокой периодичности включений, там ставьте червячный редуктор. Однако, всё же это слишком категоричное утверждение. Не претендуя на абсолютную непогрешимость против истины, попробую все же сформулировать основные рекомендации по применению червячных редукторов:

1. В случае, если не требуется самоторможения, и передаточное число редуктора должно быть больше 25 – применяйте цилиндро-червячные редукторы. КПД такого редуктора будет выше за счёт снижения передаточного отношения на червячной ступени. Соответственно – появится экономия затрат на электроэнергию и увеличение ресурса работы.

2. Не ставьте червячные редукторы в привода механизмов, находящихся под ударными нагрузками. При долговременной работе с ударами червячный редуктор может перегреваться, и у него резко снизится ресурс. Автор этих строк был свидетелем вскипания масла в редукторе, передающем мощность 4 кВт после нескольких часов его работы в качестве привода барабана шероховального устройства, на который воздействовала периодическая ударная нагрузка от ножа, срезающего шашки протектора изношенных покрышек.

3. Имеет большое значение схема установки редуктора в пространстве. Базовой и наиболее рекомендуемой по условиям смазывания передачи является схема, когда ось червяка – внизу, а ось колеса – вверху:

 

Возможна другая ориентация в пространстве, при заказе внимательно рассмотрите соответствие обозначения схемы расположения редуктора с действительностью! При наличии несоответствия из редуктора может вытечь масло, червяк может работать «всухую» или, наоборот, быть полностью погруженным в масло. Всё это ведёт к резкому сокращению ресурса. При верхнем расположении червяка техническая литература рекомендует снизить значение номинального крутящего момента на выходе на 20%.

4. Применение реактивной штанги или фланцевого крепления более предпочтительно, чем установка редуктора на лапах. См. п. 6 «Преимуществ».

5. Не рекомендую применять червячные редукторы в системах позиционирования. Имеющийся в передаче люфт может негативно влиять на точность (здесь, конечно, всё зависит от конкретных условий – если выходной вал соединен, например, с ходовым винтом, имеющим небольшой шаг, а требуемая точность позиционирования гайки ±1 мм, червячный редуктор вполне подойдет).

6. При выборе типа редуктора применительно к червячному всегда необходимо осознавать возможность появления самоторможения и всего, что из этого свойства вытекает. Не ставьте червячный редуктор на привод колёсной пары тележки, если её необходимо будет иногда катать вручную. Тяжело будет катать.

7. Перед пуском нового редуктора в работу под нагрузкой рекомендуется его обкатать в холостом режиме (без рабочей нагрузки или с пониженной нагрузкой) в течение 15…20 часов для приработки трущихся поверхностей.

8. Червячному редуктору в общем случае требуется более густая смазка, чем другим видам редукторов

xn—-8sbemacyf1agdimkbebnph.xn--p1ai

«Изучение червячных редукторов»

Министерство образования Российской Федерации

Пермский государственный технический университет

Лысьвенский филиал

Инструкция к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «Детали машин»

направление 552900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»

Лысьва, 2002

УДБ

ББК

Подготовлено на кафедре технических дисциплин ЛФ ПГТУ

Изучение червячных редукторов. Инструкция к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Детали машин» направление 552900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» /Сост. В.В.Ефремов; Лысьва, 2002. 24

Предназначены для студентов всех форм обучения по направлению 552900 «Технология, оборудование и автоматизация машиностроительных производств» .

Рассмотрены на заседании кафедры ТД ЛФ ПГТУ «___» ___________ 200__г , протокол №__________.

Согласовано

зав.кафедрой КМСМ ПГТУ

д.т.н., профессор А.М.Ханов

© Лысьвенский филиал ПГТУ, 2002

Изучение червячных редукторов

Цели работы: изучить назначение и конструкцию редуктора, его узлов и деталей; определить параметры червячного зацепления и редуктора; ознакомиться с особенностями регулировки и смазки зацепления и подшипников качения.

Назначение редукторов: Червячные редукторы предназначены для передачи вращения между перекрещивающийся валами и, подобно зубчатым редукторам, служат для понижения угловых скоростей и увеличения крутящих моментов.

Червячная передача состоит из винта, называемого червяком, и червячного колеса, представляющего собой разновидность косозубого колеса(рис.1). Эта передача относится к зубчато-винтовым. В червячной передаче обод червячного колеса имеет вогнутую форму, способствующую облеганию червяка и, вследствие этого, увеличению длины контактной линии.

Червячные передачи используются в подъемно-транспортных устройствах, металлообрабатывающих станках, автомобилях и других машинах. Объем применения этих передач от передач зацеплением (зубчатых и червячных) составляет около 10 %.

Рис.1

Достоинства червячных передач

1. Передача вращающего момента между скрещивающимися валами.

2. Получение больших передаточных чисел в одной паре. В силовых передачах от 8 до 63, в приводах несилового назначения (кинематических) — до 1000.

3. Компактность и бесшумность,

4. Плавность работы.

5. Возможность самоторможения.

Недостатки червячных передач

Движение в червячной передаче осуществляется по принципу винтовой пары. При движении витки червяка скользят по зубьям колеса.

Рис.2.

Скорость скольжения в червячной передаче

Скорость скольжения V_ск направлена по касательной к средней линии витка червяка (рис.2) и определяется из геометрической суммы окружных скоростей по начальным диаметрам червяка V₁ и червячного колеса V₂:

где γ—угол подъема винтовой линии червяка.

Скорость скольжения V_ск всегда больше V₁ и значительно больше V2. Эта скорость может быть определена по зависимости:

где

–соответственно окружные скорости червяка и червячного колеса.

Большая скорость скольжения сочетается с крайне неблагоприятным ее направлением относительно линии контакта. Это ведет к ухудшению условий смазки и разрыву масляного слоя между червяком и червячным колесом и в конечном итоге — к понижению КПД передачи, повышенному износу и заеданию.

Эти обстоятельства определяют ряд существенных недостатков червячных передач:

1. Низкий коэффициент полезного действия;

2. Значительный нагрев при длительной работе;

3. Низкую износостойкость;

4. Склонность к заеданию и необходимость применения в качестве материала червячного колеса антифрикционных сплавов;

5. Высокую стоимость, обусловленную необходимостью применения дорогостоящих материалов и сложностью изготовления.

Основные кинематические схемы червячных редукторов

Одноступенчатый горизонтальный редуктор с нижним расположением червяка и скоростью его вращения до 4-5 м/с. При этом обеспечиваются хорошие условия смазки передачи окунанием червяка.

Одноступенчатый горизонтальный редуктор с верхним расположением червяка. Используется в быстроходных передачах во избежание излишних потерь на разбрызгивание масла быстроходным червяком.

Передача с вертикальным расположением вала колеса. Применяется в исключительных случаях, исходя из требований компоновки машины. При этом ухудшаются условия смазки подшипников вертикального вала.

Двухступенчатая передача для получения больших передаточных чисел (до 3600), Быстроходную пару целесообразно выполнять с верхним расположением червяка, а тихоходную -с нижним, что обеспечивает лучшие условия смазки.

studfiles.net