Червячный редуктор в разрезе

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

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 V₁ до 4..5м/с (рис .2а);

– с верхним — при V₁ = 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 Z₁

–число зубьев колеса Z₂

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

–диаметр вершины червяка d_a1 ; (рис.З)

– диаметр вершины колеса в среднем сечения d_a2

–длина нарезной части червяка в₁ (рис.З)

–наибольший диаметр колеса d_am2 (рис.1)

6) Подсчитать межосевое расстояние по формуле:

(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)

d₁–делительный диаметр червяка

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

Таблица 1 – Стандартные значения m_x , q, d_w

mx	2,5	3,25	(3)	6,3	(6)	12,5
q	12,5	1 ряд
7,1	11,2	2 ряд
3 ряд
dw

8) Определить передаточное число:

(5)

9) Результаты измерений и вычислений свести в таблицу 2

10) Собрать редуктор

11) Убрать рабочее место

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	dW , мм
Число заходов червяка	Z1
Число зубьев колеса	Z2
Шаг червячного зацепления	Px, мм
Диаметр вала колеса	dв1, мм
Диаметр вала червяка	dв2, мм
Диаметр вершин червяка	da1, мм
Диаметр вершин в среднем сечении	da2, мм
Наибольший диаметр колеса	dam2, мм
Ширина колеса	в2, мм
Длина нарезной части червяка	в1, мм
Осевой модуль зацепления	m, мм
Делительный диаметр червяка	d1, 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?

Червячный редуктор — устройство, преобразующее угловую скорость и момент двигателя, используя червячную передачу.

Содержание

Червячный редуктор [ править | править код ]

Редуктор червячный — один из классов механических редукторов. Редукторы классифицируются по типу механической передачи. Редуктор называется червячным по виду червячной передачи, находящейся внутри редуктора, передающей и преобразующей крутящий момент. Винт, который лежит в основе червячной передачи, внешне похож на червяка, отсюда и название. Червячный редуктор может быть с одной или более механическими планетарными передачами.

В червячном редукторе увеличение крутящего момента и уменьшение угловой скорости выходного вала происходит за счет преобразования энергии, заключенной в высокой угловой скорости и низком крутящем моменте на входном валу.

Двигатель со встроенным червячным редуктором называют червячным мотор-редуктором.

Наиболее распространены одноступенчатые червячные редукторы. При больших передаточных числах применяют либо двухступенчатые червячные редукторы, либо комбинированные червячно-зубчатые или зубчато-червячные редукторы. В одноступенчатых червячных редукторах червяк может располагаться под колесом, над колесом, горизонтально сбоку колеса и вертикально сбоку колеса. Выбор схемы червячного редуктора определяется требованиями компоновки. Червячные редукторы с нижним расположением червяка применяют при v₁ 5 м/с. В червячных редукторах с боковым расположением червяка смазка подшипников вертикальных валов затруднена.

В червячных редукторах для повышения сопротивления заеданию применяют более вязкие масла, чем в зубчатых редукторах. При скоростях скольжения V_ск Червячная передача [ править | править код ]

В червячных редукторах используется червячная передача. Червячная передача состоит из винта, называемого червяком, и червячного колеса, представляющего собой разновидность косозубого колеса.

Червячные передачи относятся к зубчато-винтовым. Если в зубчато-винтовой передаче углы наклона зубьев принять такими, чтобы зубья шестерни охватывали её вокруг, то эти зубья превращаются в витки резьбы, шестерня — в червяк, а передача — из винтовой зубчатой в червячную.

Ведущее звено червячной передачи в большинстве случаев — червяк, а ведомое — червячное колесо. Обратная передача зачастую невозможна — КПД червячного редуктора в совокупности с передаточным отношением вызывают самостопорение редуктора.

Преимущество червячной передачи по сравнению с винтовой зубчатой в том, что начальный контакт звеньев происходит по линии, а не в точке. Угол скрещивания валов червяка и червячного колеса может быть каким угодно, но обычно он равен 90°. В отличие от косозубого колеса обод червячного колеса имеет вогнутую форму, способствующую некоторому облеганию червяка и соответственно увеличению площади контактных поверхностей. Направление и угол подъёма зубьев червячного колеса такие же, как и у витков резьбы червяка. Резьба червяка может быть однозаходной или многозаходной, а также правой или левой. Наиболее распространена правая резьба с числом заходов z1=1…4.

Различают два основных вида червячных передач: цилиндрические, или просто червячные, передачи (с цилиндрическими червяками) и глобоидные (с глобоидными червяками).

По сравнению с обыкновенными зубчатыми передачами, передаточное отношение (передаточное число) червячного редуктора может быть значительно большим. Так, например, при однозаходном червяке (z1=1) и червячном колесе с z2=100 передаточное число передачи u =100. При одном и том же передаточном числе червячный редуктор гораздо компактнее обыкновенной зубчатой передачи. Возможность осуществления большого передаточного числа при одной ступени передачи, компактность, плавность и бесшумность работы — основные достоинства редукторов с червячной передачей. Благодаря этим достоинствам червячные передачи широко применяют в подъёмно-транспортных машинах, различных станках и некоторых других машинах. Передаточное число червячной передачи принимают обычно в пределах u = 8…90, но в специальных установках оно доходит до u=1000 и более.

В червячной передаче помимо потерь передаваемой мощности, свойственных зубчатой передаче, имеются потери мощности, свойственные винтовой паре. Следовательно, к. п. д. червячного редуктора значительно меньше, что является основным недостатком червячных передач. К недостаткам относятся также склонность витков резьбы червяка и зубьев колеса к заеданию и необходимость применения для венцов червячных колёс дорогих антифрикционных материалов. Из-за этих недостатков червячные редукторы применяют значительно реже зубчатых и только для передачи небольших и средних мощностей, обычно до 50 кВт и реже — до 200 кВт.

Червячный мотор-редуктор [ править | править код ]

Благодаря своей конструкции, мотор-редукторы с червячной передачей характеризуются плавностью и бесшумностью работы. К достоинствам червячного мотор-редуктора также можно отнести компактность — червячный мотор-редуктор будет значительно меньшего размера по сравнению с аналогичным мотор-редуктором с зубчатой передачей с одним и тем же передаточным числом редуктора. Характерной особенностью червячного мотор-редуктора является свойство самоторможения.

Червячные мотор-редукторы имеют развернутое под 90 градусов расположение выходного вала, что бывает удобно в случае, когда нет возможности (например, по габаритам) расположить весь мотор-редуктор с соосным расположением вала.

Принцип работы червячного редуктора заключается в характерном сцеплении зубьев вала и колеса. Червяком называют винт с нарезанной резьбой, профиль которой близок к трапецеидальной. А червячное колесо имеет косые зубья со специальным профилем. Во время вращения червяка происходит перемещение витков его резьбы вдоль оси, в результате чего зубья червячного колеса продвигаются в этом же направлении.

Ось червячного колеса и ось червяка скрещены под углом 90˚, а расстояние между ними определяет размер редуктора. Маркировка означает одноступенчатый тип редуктора с расстоянием между осями 80 мм.

Преимущества

• Основное преимущество этого вида конструкции — компактность и, соответственно, экономия места в машине в сравнении с другими видами (например, с цилиндрическим);
• Передаточное число может достигать 1: 110. Такой показатель в других типах может быть достигнут только с использованием как минимум трех ступеней;
• Особенности зацепления позволяют работать с минимальным уровнем шума, что обусловливает применение редуктора в машинах, где необходима бесшумность;
• В сравнении с другими конструкциями червячное устройство работает наиболее плавно;
• Устройство редуктора обеспечивает ему ценное свойство — «самоторможение» (отсутствие обратимости). Когда отсутствует движение ведущего вала, происходит притормаживание ведомого, причем провернуть его невозможно. Действие этого фактора начинается, когда передаточное число достигает 35 и превышает его.

Недостатки

• Принцип работы червячного редуктора не позволяет получить высокий КПД. Потери энергии трения скольжения, возникающего при сцеплении зубьев, достигают 40% и выше;
• Следствием предыдущего недостатка является нагрев конструкции. Поэтому для охлаждения используются различные приемы: вентиляторные крыльчатки, принудительная циркуляция масла и др. ;
• Рекомендуется не применять конструкции данного типа при высоких мощностях (больше 60 кВт);
• Люфт выходного вала. Работа червячного редуктора, как и в других конструкциях, сопровождается образованием зазоров. Однако именно здесь они быстро увеличиваются с износом;
• Ресурс выработки конструкции по расчетам составляет 10000 ч., тогда как при цилиндрическом типе этот показатель больше в 2,5 раза.

Применение червячного редуктора

Принцип работы червячного редуктора делает его востребованным при необходимости одновременного соблюдения нескольких показателей:

• Увеличение крутящегося момента;
• Понижение частоты вращения;
• Малая периодичность включения.

Если взять во внимание, как работает червячный редуктор, то становится понятным применение его в конвейерах и подъемниках, транспортерах и насосах, электроприводах ворот и бетономешалках, системах вентиляции и климатотехники, .
В зависимости от назначения выделяют три типа конструкции: одноступенчатые, двухступенчатые и комбинированные (). Все три типа требуют в эксплуатации усиленной смазки вязкими составами. Это условие является главным для бесперебойной работы и повышения КПД.

Купить червячный редуктор — значит обеспечить бесшумное и плавное функционирование в соответствии с назначением системы.