1 Центр тяжести 11 Лабораторная работа №11

Раздел 3. Детали машин.

Тема 3.5. Зубчатые передачи

Лабораторная работа № 8.

Изучение конструкции червячного редуктора.

Цель работы – ознакомление с конструкцией редуктора и назначением его деталей; определение основных параметров червячной пары путем замера и расчета; изучение способов регулировки зацепления червячной пары.

Оснащение рабочего места:

Для выполнения данной работы необходимо иметь:

1. Червячный редуктор стандартный;

2. Набор гаечных ключей;

3. Сборочный чертеж редуктора;

4. Штангенциркуль;

5. Штангенрейсмас;

6. Набор регулировочных прокладок;

7. Масштабная линейка;

8. Кронциркуль.

Место проведения работы: кабинет № 46.

Теоретическое обоснование. Червячная или зубчато-винтовая передача относится к передачам зацеплением с перекрещивающимися осями валов. Движение в червячных передачах осуществляется по принципу винтовой пары. Существенное различие червячной передачи от зубчатой заключается в том, что окружные скорости червяка и колеса не совпадают ни по величине, ни по направлению. Поэтому червячные передачи имеют следующие особенности:

• 
  Передаточное число не может быть выражено отношением диаметров, т.е.
  

u ≠ d₂ / d₁ ;

• 
  Начальные окружности не перекатываются а скользят;
  
• 
  Скорость скольжения в передаче весьма значительная.
  

Большое скольжение в червячных передачах вызывает повышенный износ и склонность к заеданию. Кроме того, долговечность, несущая способность и к.п.д. червячных передач зависит от величины и равномерности контактной площадки зацепления, которая наряду с деформацией червяка и точностью изготовление зубьев колеса и витков червяка зависит от правильного взаимного расположения элементов зацепления, обеспечиваемого при монтаже.

Показателями точности монтажа силовых червячных передач являются величина и характер пятна контакта между зубьями колеса и витками червяка; величина отклонения от номинального межосевого расстояния, определяющего величину радиального зазора в зацеплении.

Таким образом, правильность зацепления червячной пары является одним из существенных факторов, характеризующих надежность передачи.

Основные параметры и передаточное число

Червяк (см. Рис 1). Геометрические размеры характеризуются шагом червяка р = πm, где m = р/π – модуль, который выбирают по стандарту и

Рис 1

h_f1 h_а р

α



d_f1 d₁ d_а1

2α=40^о







b₁
Рис 2
















р_z=рz₁
















Р φ φ




d₁ πd₁




углом профиля витка в осевом сечении 2α=40^о.

Многозаходные червяки характеризуются еще и ходом линии витка р_z

(см. Рис 2): р_z = рz₁, где z₁ – число витков червяка.

Значения z₁=1;2;4 (ГОСТ 2144 – 76). С увеличением z₁ повышается к.п.д. передачи, но усложняется технология ее изготовления и при данном передаточном числе увеличиваются габариты. Число витков z₁ выбирают так, чтобы получить число зубьев колеса z₂ ≥z_min (см. ниже); z=1 принимают только для получения самотормозящей передачи или большом значении требуемого передаточного числа.

Делительный угол подъема γ линии витка на цилиндре диаметром d₁

(см. Рис 2) определяется из выражения tgγ = р_z / (πd₁)= р₁ /(πd₁) = πmz₁ /(πd₁) =

= mz₁ / d₁ = mz₁ /(qm) = z₁ /q .

Делительный диаметр червяка d₁ (см. Рис 1) определяется по формуле:

d₁ = mz₁ /tgγ = mz₁ /(_z1 / q) = qm, где q=z₁ /tgγ – коэффициент диаметра червяка, равный числу модулей в делительном диаметре червяка q = d₁ /m. Значение q стандартизованы и связаны с модулем m. Сочетания m и q по ГОСТ 2144 – 76 должны быть следующими:

m, мм	3,5		4	5		6,3						8		10	12,5
q	8	10	12,5	16	20	8	10	12,5	14	16	20	8	10	12,5	16	20

Чтобы исключить слишком тонкие червяки, стандарт предусматривает увеличение q с уменьшением m. Вообще большие значения q рекомендуется принимать при больших передаточных числах (увеличенных расстояниях между опорами червяка), чтобы обеспечить достаточную изгибную жесткость червяка. Ориентировочно q принимают по рекомендации: q≥0,25z₂ с округлением до стандартного значения.

Высота головки h_а1 и ножки h_f1 витка червяка соответственно h_а1 = m, h_f1 = 1,2m.

Диаметр вершин d_а1 и впадин d_f1 червяка определяются по формулам:

d_а1 = d₁+2h_а1 = d_а1+2m; d_f1 = d₁ - 2h_f1 = d₁ – 2,4m.

Длина нарезанной части червяка b₁ зависит от числа витков

при z₁ = 1 и 2. b₁ ≥ m (11+0,06z₂),

при z₁ = 4. b₁ ≥ m (12.5+0.09z₂)

Червячное колесо. Рис 3. b₂




d_f2

d₂

d_ам2 d_а2

а_w

h_f2
















h_а2

2



d_f1

d₁

d_а1

Делительный диаметр колеса d₂ = mz₂, где z₂ – число зубьев червячного колеса. Минимальное число зубьев колеса z_2min определяют из условия отсутствия подрезания и обеспечения достаточной поверхности зацепления. Для силовых передач z_2min = 28. Максимальное число зубьев z₂ ≤ 80. При увеличении z₂ возрастают диаметр колеса и расстояние между опорами червяка, что приводит к увеличению его деформирования. При z₂ > 80 возникает опасность излома зубьев ввиду уменьшения модуля.

Высота головки h_а2 и ножки h_f2 зуба колеса h_а2 = m, h_f2 = 1,2m.

Диаметр вершин d_а2 и впадин d_f2 зубьев колеса

d_а2 = d₂+h_a2 = d₂+2m; d = d₂ - 2h_f2 = d₂ - 2,4m

Наибольший диаметр колеса d_{а2. max} = ≤ d_a2+6m /(z₁+2).

Ширина венца колеса b₂ ≤ 0,75d_а1 при z=1 и b₂ ≤ 0,67d_а1

Угол обхвата 2δ червяка колесом sinδ = b₂ /(d_а1 – 0,5m)

Межосевое расстояние а_w = (d₁+d₂) / 2 = m(q+z₂) / 2. Значения а_w регламен-тированы ГОСТ 2144 – 76 (40,50,63,80,100,125,140,160,180,200,224,250, -

-280,315,355,400,450,500, … 2500). Для нестандартных передач не обязатель-но придерживаться указанных значении а_w. В этом случае желательно приме-нять значения, оканчивающиеся на 0 или 5.

Передаточное число u червячной передачи определяют из условия, что за один оборот червяка колесо повернется на число зубьев, равное числу витков червяка z₁. Для полного оборота колеса необходимо z₂/z₁ червяка, поэтому

u = ω₁ /ω₂= z₂/z₁. Здесь z₁ выполняет роль числа зубьев шестерни зубчатой передачи. Так как z₁ это число витков червяка и равно z₁ = 1;2;4, что не мо-жет быть у шестерни, то в одной передаче можно получить большие переда-точные числа u. В силовых передачах номинальные значения u: 8;10;12,5;16;

18;20;25;28;31,5;40 … 80 (выборка из ГОСТ 2144 – 76). В кинематических цепях u ≤ 1000. Число витков червяка z₁ зависит от передаточного числа u

u . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	8…17	Св14…30	Св30
z1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .	4	2	1

Во избежание подреза основания ножки зуба в процессе нарезания зубьев принимают z₂ ≥ 26. Оптимальным является z₂ = 40 … 60. Диапазон передаточных чисел в этих передачах u = 10 … 80.
Порядок выполнения работы.

1. Произвести внешний осмотр редуктора и наметить план его разборки.

2. Замерить 2 – 3 раза расстояние между осями валов (по разности расстоянии от опорной плоскости до центров валов и округлить его до ближайшего стандартного по ГОСТу), величину а_w занести в таблицу.

3. Отвинтить крепежные элементы крышки корпуса и крышек подшипниковых узлов. Снять крышки и ознакомится с внутренним устройством редуктора. Особое внимание уделить изучению способа регулировки подшипников и правильности зацепления червячной пары.

4. Извлечь червячное колесо редуктора вместе с валом, также червяк с деталями на нем (подшипниковые узлы с деталями с вала червяка не снимать).

5. Ознакомится с конструкцией колеса и червяка путем замера и расчета определить их размеры и параметры. Результаты занести в таблицу 1 отчета.

Выполнить кинематическую схему редуктора.

8. Произвести сборку редуктора в обратном порядке.

Таблица 1.

Наименование величины и размерность	Обозначение	Способ определения	Значение величин
Межцентровое расстояние	aw	Замерить
Число зубьев колеса	z2	Сосчитать
Число заходов червяка	z1	Сосчитать
Передаточное число	u	u = z2/z1
Диаметр вершин зубьев, мм	dа1 dа2	Замерить Замерить
Осевой шаг червяка	рz	Замерить
Осевой модуль	mz	mz=рz/π
Диаметр делительной окружности червяка, мм	d1	d1=dа - 2mz
Диаметр делительной окружности колеса, мм	d2	d2= z2/ mz
Число модулей в диаметре делительного цилиндра червяка	q	q=d1/mz
Угол подъема линии витка, град	γ	γ=z1/q
Диаметр впадин зубъев	d1f	d1f=d1 – 2,4mz
	d2f	d2f=d2 – 2,4mz
Длина нарезанной части червяка	b1	Замерить
Ширина венца колеса	b2	замерить

Отчет о работе.

1. Заполнить таблицу 1(Основные параметры исследуемого редуктора)

2. Начертить кинематическую схему редуктора.

3. Ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы.

1. По каким признакам классифицируются червячные редукторы?

2. Какими особенностями характеризуются червячные редукторы?

3. Что такое коэффициент диаметра червяка?

4. Какой модуль стандартизируется в червячной передаче?

5. Как определяется передаточное число червячной передачи?

6. С какой целью выполняется тепловой расчет червяка?
Литература:

[1.] Андреев В.И., Паушкин А.Г., Леонтьев А.Н., Техническая механика. – М.: Высшая школа, 2010 – 224с.

[3] Паушкин А.Г Практикум по технической механике. М.: КолосС,2008-94с

[4.] А.Г. Рубашкин, Д.В. Чернилевский. Лабораторно – практические работы по технической механике. Пособие. М., «ВЫСШАЯ ШКОЛА» - 1975. стр. 224 – 227.

[5.] Н.Г. Куклин, Г.С. Куклина. Детали машин. Учебник. М., «ВЫСШАЯ ШКОЛА». 1983 – 384с. Цилиндрическая косозубая передача. Геометрические параметры. Страницы 143 – 145.

[5.] И.И. Устюгов. Детали машин. Учебное пособие для техникумов. М., «ВЫСШАЯ ШКОЛА». 1975 – 472с. Страницы 128 – 133.

[6] Мишенин Б.В. Техническая механика. Задания на расчетно-графические работы для ССУЗов с примерами их выполнения. – М.: НМЦ СПОРФ. 2007.