Червячные редукторы. Описание устройства червячного редуктора

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.

Швейцарская производственно-инжиниринговая компания ENCE GmbH (ЭНЦЕ ГмбХ) образовалась в 1999 году, имеет 16 представительств и офисов в странах СНГ, предлагает оборудование и комплектующие с производственных площадок в США, Южной Кореи, Канаде и Японии, готова разработать и поставить по Вашему индивидуальному техническому заданию червячные редукторы.

Описание и принцип работы

Другим представителем типов редукторов являются червячные редукторы, получившие свое название от применяемой в них червячной передачи. Червяком называют винт, являющийся составной частью передачи. Данный тип редукторов получил широкое распространение. Сфера его применения охватывает такие области как насосное оборудование, различное транспортировочное оборудование (конвейеры, подъемники и т.д.), приводы, а также станки для обработки металла, дерева и других материалов.

Червячные редукторы построены на базе червячной передачи, состоящей в свою очередь из зубчатого колеса, входящего в зацепления червяком - винтом со специальной резьбой.

Червячные редукторы всегда понижающие и имеют разброс и высокую точность передаточных отношений. Передаточное отношение червячной пары может достигать 1-100 (иногда и выше). Подобное передаточное отношение может быть получено с помощью трехступенчатого цилиндрического редуктора, однако при этом червячное зацепление позволяет получить большую плавность хода и снизить уровень шума. Еще одно преимущество - простота и низкая стоимость червячных редукторов

Кроме того в червячных редукторах имеется уникальная функция самоторможение, то есть отсутствие обратимости - при полной остановке ведущего вала невозможно провернуть ведомый вал. Эта особенности проявляется при передаточных числах от 35, а точнее при угле винтовой линии червяка более 3,5 градусов.

Следует иметь в виду, что увеличение передаточного отношения сопровождается снижением КПД, по причине большего трения червяка об зубчатое колесо.

Привод имеет компактные размеры (в сравнении с цилиндрическими агрегатами).

Ресурс червячных приводов составляет, в среднем, 10 тысяч часов.

Червячная передача

Червячная передача состоит из винта с выточенной на нем резьбой и косозубого зубчатого колеса. Винт именуется червяком, что дало название передаче, а далее и типу редуктора. Вращательное движение червяка обеспечивает поступательное (вдоль оси винта) движение витков резьбы, находящейся в зацеплении с зубьями колеса. Зацепление между зубьями колеса и витками винта происходит по линии. Таким образом, передается усилие между элементами передачи. Оси червяка и колеса располагаются под прямым углом друг к другу.

Редуктором (червячным) называют механизм, который преобразует высокую угловую скорость вращения входного вала в низкую на выходном валу. При этом крутящий момент на выходном валу возрастает пропорционально уменьшению скорости вращения.

Редуктор (червячный) состоит из корпуса, в котором расположены зубчатые колеса, валы, подшипники валов, системы их смазки и др. Наличие корпуса обеспечивает безопасность, хорошую смазку и, следовательно, высокий КПД, в сравнении, например, с открытыми передачами.

Основные характеристики червячных редукторов

Основные характеристики редукторов: КДП, частота вращения входного и выходного валов, передаточное отношение, передаваемая мощность, количество ступеней и тип передач.

Передаточное отношение - это отношение скоростей вращений входного к скорости вращения выходного вала.

i = w вх /w вых

КПД редуктора определяется отношением мощности на входном валу к мощности на выходном валу

n = P вх /P вых

Редуктор

Червячный редуктор - универсальный корпус
Диаметр выходного вала D30

Различные устройства и механизмы для трансформации крутящего момента и изменения его направления используются с древних времён, но только современные редукторы способны справляться с теми нагрузками, которые необходимо преобразовывать человеку в 21 веке. Червячный редуктор является одним из таких «приспособлений» используемых для изменения передаточного числа вращения вала.

Данное устройство имеет достоинства и недостатки, но по сравнению с деревянными шестернями используемыми в Древнем Египте для орошения полей, червячный редуктор является совершенным устройством, во всех отношениях.

Преимущества червячных редукторов

Среди преимуществ этого механизма по трансформации крутящего момента можно выделить следующие достоинства:

Высокое передаточное число

Червячный редуктор позволяет передавать крутящий момент с соотношением до 1000/1, что практически невозможно реализовать при других технических решениях.

Компактность

Червячный одноступенчатый редуктор имеет небольшие габариты, поэтому данный механизм и двигатель могут быть объединены в одном корпусе.

Бесшумность

В сравнении с другими редукторами, червячный механизм производит меньший уровень шума во время работы.

Плавность хода

Передача крутящего момента посредством червячного редуктора, позволяет добиться идеальной плавности хода подключённых к данному устройству механизмов.

Отсутствие обратного хода

Если передаточное число червячного редуктора превышает значение 35/1, полностью отсутствует эффект «обратного хода». Ведущее колесо в этом случае невозможно провернуть и при небольшом угле подъёма червяка. Если данный показатель будет слишком мал, то блокировка обратного хода произойдёт и при меньшем передаточном соотношении.

Недостатки червячных редукторов

Данный механизм имеет и недостатки, которые накладывают значительные ограничения на использование червячной передачи, если мощность агрегата превышает 60 кВт. К недостаткам редуктора этого типа относятся:

Низкий КПД

В сравнении с другими устройствами по трансформации крутящего момента, КПД червячного редуктора значительно ниже, поэтому там, где не требуется высокая плавность хода и низкий уровень шума, данные механизмы не применяются по экономическим соображением.

Нагрев

Несмотря на то, что червячная передача находится в рабочей смазке в течение всего срока эксплуатации, все равно происходит значительный нагрев в результате трения металлического червяка и ведомой шестерни.

Особенно сильно этот нежелательный эффект проявляется, если мощность агрегата превышает 16 кВт.

Невозможно применить данную конструкцию, если мощность передаваемого крутящего момента слишком велика

Особенности конструкции, а также низкий КПД не позволяют использовать данное устройства для мощных установок. Наиболее распространённые механизмы, в которых реализованный способ червячной передачи крутящего момента не превышает значения 15 кВт.

Большой люфт между валами

Данная проблема проявляется при значительном износе червячного привода и имеет большее значение, чем в других видах передаточных механизмов.

Виды червячных редукторов

Червячные редукторы могут существенно отличаться в зависимости от области применения механизма.

Основные отличия, которые могут использоваться в конструкции:

Разное число заходов;
Материал детали;
Направление резьбы;
Профиль резьбы;
Типами применяемого винта.

Данные отличия могут присутствовать в различных сочетаниях. Какие виды червячных редукторов использовать решает инженер на стадии проектирования и разработки устройств и механизмов, использующих такие типы передачи крутящего момента.

Проектирование червячного редуктора

Смастерить червячный редуктор своими руками практически невозможно. Расчёт червячного механизма должен осуществляться квалифицированным специалистом. Когда чертёж будет сделан, все детали по нему изготавливаются только из материалов надлежащего качества, иначе зубчатый механизм может выйти из строя после непродолжительной работы. Сборка червячного редуктора, также должна осуществляться опытным мастером. Несоблюдение этого правила может значительно снизить эксплуатационный ресурс детали, ведь кроме правильной установки валов, понадобится тщательная регулировка червячного механизма.

Если необходимо применение червячного редуктора для того чтобы установить самодельный механизм по передаче крутящего момента, то в это случае лучше использовать уже готовые б/у изделия от техники, в которой используется подобный вид передачи крутящего момента. В том случае, когда осуществляется самостоятельная разработка новых устройств, которые будут запатентованы, проектирование червячного редуктора следует заказать в конструкторском бюро, занимающемся подобными разработками.

Принцип работы

Основой всего передаточного механизма является червеобразный ведущий винт, в «честь» которого данные типы редукторов и получили своё название. Червячный винт взаимодействует с шестерней, осевой вал которой расположен под прямым углом. В результате такой сцепки происходит трансформация высокой скорости вращения входного вала с низким крутящим моментом, на вращение выходного вала с небольшой частотой, но значительно большим усилием. Компоновка червячного редуктора может быть различной. Если вал червячного редуктора вращается со скоростью ниже 5 м/с, то червяк располагается снизу, если скорость выше — то устанавливается редуктор с верхним червяком.

Большинство механизмов этого типа используются с одной передаточной ступенью, но иногда для регулирования соотношения может применяться двухступенчатый червячный редуктор.

Если скорость вращения вала более 10 м/с подшипники и гипоидные передачи должны смазываться под давлением. Если мотор тихоходный, то достаточно естественной циркуляции масла при вращении передачи.

Масло для червячных редукторов должно быть высокой вязкости, иначе процесс износа наиболее нагруженных частей редуктора значительно ускорится.

Ремонт редуктора

Несложный ремонт червячного редуктора можно осуществить собственными силами. Если мотор и привод объединены в одном корпусе, то следует аккуратно разобрать механизм.

Часть общего картера, в которой находится привод, также подлежит разбору. Если конструкция червячного привода изготовлена под высокоскоростной мотор, то, прежде чем приступать к разбору редуктора, необходимо слить трансмиссионное масло из корпуса.

В редукторе этого типа применяются высококачественные подшипники, поэтому наиболее часто необходимость ремонте возникает если шестерня и червяк изношены свыше предельных значений. Рабочая пара всегда подлежит одновременной замене на полный ремкомплект, который прежде чем поступить в торговую сеть, должен быть правильно подобран и испытан на специальном стенде.

Если износ червячной пары незначительный, то зазор можно ликвидировать, используя специальные шайбы-прокладки на ведомом валу.

Конструкция червячного редуктора также позволяет осуществить регулировку зацепления шестерни с червяком без разбора корпуса. Для этой цели используется болт, который встроен в корпус. Если имеется чертёж устройства, то можно без труда определить, где шестерня регулируется. Если чертёж отсутствует, то косвенным признаком регулировочного болта, будет наличие на нём контргайки, которая используется для фиксации отрегулированного зазора между червяком и зубчатым колесом. Крайне редко подшипники редуктора требуют замены. Обычно привод оснащается качественными шарикоподшипниками, которые не требуют замены или ремонта в течение всего эксплуатационного срока детали. Подшипники могут быть испорчены только в том случае, когда привод долгое время использовался без смазки или с применением некачественных смазочных материалов.

Профессиональные механики, а также инженеры занимающимися проектированием такого вида редукторов, не рекомендуют использовать червячный привод, если передаваемая мощность превышает 200 кВт. Конструкция червячного редуктора не позволяет справляться с таким нагрузками, по причине чрезмерного нагрева во время работы. Если мощность устройства находится в диапазоне от 60 до 200 кВт, то в этом случае также необходимо разработать чертёж, на котором будут обозначены принудительное охлаждение масла, и правильный подбор материалов, из которых будет изготовлены червяк и шестерня передаточного механизма.

Кинематическая система устройства должна быть изображена таким образом, чтобы вращение ведомого зубчатого колеса было расположено под прямым углом к вращению входного вала червяка. Также необходимо сделать точное описание каждой детали, которая используется в передаточном механизме. Подшипники следует также указать на схеме, а чертёж должен отображать диаметр посадочного места для них.

Работа червячного редуктора возможна в любых погодно-климатических условиях, но при эксплуатации устройства в северных районах страны, необходимо использовать специальные масла и смазочные материалы, которые не застывают при низких температурах.

Червячный редуктор — малогабаритный тихоходный механизм, поэтому если необходимо сэкономить рабочее пространство при значительном показателе передаточного соотношения, то данный агрегат будет вне всякой конкуренции среди других моделей редукторов.

*информация размещена в ознакомительных целях, чтобы поблагодарить нас, поделитесь ссылкой на страницу с друзьями. Вы можете прислать интересный нашим читателям материал. Мы будем рады ответить на все ваши вопросы и предложения, а также услышать критику и пожелания по адресу [email protected]

В современных механических установках для передачи и изменения крутящего момента и угловой скорости от двигателя к другим вращающимся частям осуществляется при помощи редуктора. Он выполняется в едином корпусе, либо в нескольких. Для различных целей и сфер применения они выпускаются в стандартных корпусах с готовыми типоразмерами и креплениями. Основное отличие состоит в конструктивном исполнении. К одним из них относится редуктор с червячной передачей. В качестве дополнения к материалу, вас может заинтересовать установка опор , узнайте об этом подробнее на сайте http://energo-com.com/.

Передача крутящего момента в червячном редукторе осуществляется при помощи червяка, представляющего собой вал с витками особой формы, который, вращаясь в заданном направлении, передает усилие на червячное колесо, находящееся с ним в зацеплении, и также начинает вращаться. Ведущая и ведомая оси находятся под прямым углом. Червячная шестерня сконструирована таким образом, чтобы шаг резьбы червя совпадал с формой и шагом зубов, которые располагаются под определенным углом к основной оси, и не стопорилась работа всего механизма.

Материалом для их изготовления червячного вала служат углеродистые стали, либо легированные, подвергаемые специальной термообработке. Это позволяет обеспечить максимальную прочность и значительно снизить хрупкость механизма. Зубчатые колеса отливают из бронзы или чугуна.

Типы червячных редукторов

В промышленности и производстве применяют различные типы червячных редукторов, отличающихся по форме, количеству ступеней, передаточному числу, которые влияют на количество оборотов и передаваемой мощности. Они характеризуются такими параметрами: крутящий момент, диаметрами входных и выходных валов, межосевым расстоянием, размерами и общим весом. Подобрать подходящий тип редуктора не составит труда, так как ООО «Промышленная биржа» имеет значительный ассортимент продукции и предоставляет удобный инструмент для подбора продукции прямо на своем сайте.

Наиболее простыми по конструкции являются одноступенчатые редукторы. Они способны передавать крутящий момент только под углом в 900. Червяк может располагаться в любом положении относительно зубчатого колеса практически без ограничений, так как на работу всего механизма это не влияет. В большинстве случаев медленновращающиеся редукторы имеют нижнее расположение червяка, чтобы обеспечивать качественную смазку посредством масляных ванн.

На высоких оборотах применяют верхнее или угловое размещение и маслоразбрызгиватели, чтобы улучшить смазку трущихся поверхностей. Для обеспечения охлаждения корпуса они снабжаются охлаждающими ребрами, позволяющие эффективно рассеивать тепло. При стандартных условиях эксплуатации непрерывная работа редуктора может составлять около 12 часов, после которых может наступить перегрев. Одноступенчатый редуктор способен передать усилие в сотни и тысячи раз больше от исходного, в зависимости от скорости вращения.

При его работе создается минимум шума, обеспечивается высокая плавность хода, а также самоторможение при остановке передачи усилия на первичный вал. Редукторы применяются в основном в подъемниках, коробках передач и рулевых механизмах, а также в других агрегатах, где требуется плавная передача, высокие значения передаточных чисел и исключены частые остановки в работе.

Вторым вариантом червячной передачи является двухступенчатая. В ней реализовано отношение разности межосевых расстояний ступени с малыми оборотами к аналогичным расстояниям скоростной ступени равное двум. Это позволяет обеспечить одинаковую прочность двух червячных зацеплений и значительно увеличить передаточное число, а соответственно и мощность. Конструктивно такой редуктор состоит из ведущего вала, находящегося в зацеплении с зубчатой шестерней, посредством которой передается усилие на второй червячный вал.

Смазка механизма осуществляется погружением валов и зубчатой шестерни в масляную ванну. Также возможны и другие конструкции, которые позволяют размещать каждую передачу в отдельном корпусе с целью упрощения процедуры обслуживания. Валы могут располагаться как соосно, так и под прямым углом. Как правило, двухступенчатые редукторы малооборотистые, но способны передавать вращающий момент, составляющий десятки тысяч от первоначального.

Заключение

Применение червячных редукторов позволяет получать значительные крутящие моменты с различными угловыми скоростями. Они просты в обслуживании и имеют длительный срок эксплуатации, но обладают меньшим КПД, по сравнению с другими типами редукторов, значительно нагреваются, а также у них существует незначительный люфт червячного вала, который со временем будет увеличиваться. Но несмотря на это редуктора по-прежнему актуальны и не теряют своей популярности в современных механизмах.

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