Изучение конструкции, регулировка и оценка нагрузочной способности червячного редуктора

Изучение конструкции, регулировка и оценка нагрузочной способности червячного редуктора

Лабораторная работа

Изучение конструкции, регулировка и оценка нагрузочной способности червячного редуктора

1. Расчет основных параметров редуктора

Параметры червячного зацепления можно определить через замеры отдельных элементов червяка и колеса обычным штангенциркулем. Измерение каждого элемента нужно производить несколько раз и взять среднеарифметическое значение. Полученные значения занести в таблицу отчета по лабораторной работе (таблица А1 приложения А).

Определение параметров зацепления можно производить в следующей последовательности:

) Подсчитать межосевое расстояние

 (1)

редуктор подшипник червячный зацепление

Размеры

Б=187мм

М=111мм_вБ =35мм_вМ =25мм.

=74

Полученное межосевое расстояние а_w сравнить со стандартным значением (ГОСТ 2144-76). В таблице 1 приведены некоторые из стандартных значений (мм). Здесь же указаны некоторые стандартные значения осевых модулей m (мм) и коэффициентов диаметра червяка q (ГОСТ 2144-76 и ГОСТ 19672-74).

Таблица 1 - Значения стандартных параметров червячной передачи

Примечание. При выборе параметров 1-ый ряд следует предпочитать 2-му.

Из таблицы 1 принимаем а_w =80

) Измерить осевой шаг Р_х и диаметр вершин d_a1 червяка, а также средний диаметр вершин колеса d_a2 (рисунок 3).

) Определить осевой модуль m и коэффициент диаметра червяка q, и округлить их до ближайших стандартных значений (таблица 1).

==2,866 (2)

Из таблицы 1 принимаем m=3

 (3)

Где d₁ - делительный диаметр червяка,

 (4)

- коэффициент высоты головки (=1, реже 0,8).

d₁=42-6=36

q==12

) Подсчитать число заходов червяка z₁ (число винтовых линий). Наиболее просто и наглядно это можно сделать с торца червяка. Затем подсчитать число зубьев колеса z₂.

Определить передаточное число и сравнить его со стандартным:

==40 (5)

Таблица 2 - Значения стандартных передаточных чисел

) Определить коэффициент смещения инструмента

 (6)

х=()-0,5(12*40)=0,666

При вычислении коэффициента смещения инструмента необходимо учитывать, что его значение должно находиться в интервале:

≤ х ≤ +1.

) Замерить все прочие размеры. Результаты замеров и расчетов внести в таблицу Б1 (приложение Б).

) Проверить правильность полученных значений параметров червячной передачи по формуле:

128-2*3=3*(40+2*0,666)

. Сборка редуктора

В настоящей работе производится лишь узловая сборка, поскольку детали (подшипники, червячное колесо) с валов не выпрессовывались.

Сборку редуктора следует осуществлять без смазки деталей (в отличие от производственных условий). Зубья колеса протереть для удаления следов краски от предыдущей сборки. Сборку производить одновременно с регулировкой осевого зазора (люфта) подшипников и проверкой правильности зацепления в следующей последовательности:

) Вставить боковую крышку подшипников тихоходного вала червячного колеса и завернуть два винта по диагонали до упора крышки в корпус.

) Установить червячное колесо с валом и вторую крышку. Прижать крышку рукой и закрепить её двумя винтами по диагонали. Вал должен вращаться с небольшим усилием от руки. Если винты затянуть сильнее, то подшипники заклинят и провернуть вал рукой будет невозможно. Определить зазор d между фланцем крышки и корпусом редуктора.

) Из набора подобрать регулировочные прокладки под крышку подшипника так, чтобы в сумме они составляли толщину:

Рисунок 1 - Регулировка зацепления по пятну контакта

) Разделить прокладки на две приблизительно равные части d₁ и d₂, поставить их под боковые крышки (рисунок 12). Затянуть все винты. При этом вал колеса не должен иметь осевого зазора в подшипниках и в то же время должен свободно проворачиваться рукой. В противном случае следует уменьшить (при наличии зазора) или увеличить d₁ и d₂ на одну прокладку. Отметим, что для используемых в редукторе роликоподшипников осевой зазор должен быть 0,04…0,11 мм.

) Установить вал-червяк. Установка вала-червяка осуществляется в той же последовательности, что и для вала колеса.

) На боковую поверхность витков червяка нанести тонкий слой краски.

) Поставить на место остальные детали за исключением крышки-отдушины, чтобы наблюдать за поверхностью зубьев червячного колеса.

3. Проверка правильности зацепления

При правильном зацеплении средняя плоскость червячного колеса проходит через центр червяка. При этом пятно контакта, получаемое при поворачивании червяка и наблюдаемое через смотровое окно, должно располагаться симметрично относительно указанной плоскости (рисунок 12а).

Если пятно смещено вправо (рисунок 12б), то необходимо вынуть одну прокладку толщиной d из-под левой крышки и поставить под правую крышку на другой стороне редуктора. Червячное колесо с валом и подшипники переместятся относительно корпуса в сторону установки прокладки. После этого следует вновь проверить пятно контакта.

Если пятно смещено влево (рисунок 12в), то необходимо вынуть одну прокладку толщиной d из-под правой крышки и поставить под левую крышку на другой стороне редуктора. Червячное колесо с валом и подшипники переместятся относительно корпуса в сторону установки прокладки. После этого следует вновь проверить пятно контакта. Операцию повторять до достижения правильного положения контакта.

Регулировка зацепления проще и быстрее проводится на конструкциях червячных редукторов, показанных на рисунках 7-10, с помощью регулировочных винтов. При этом нет необходимости снимать крышки подшипников.

. Оценка нагрузочной способности редуктора

В червячной паре менее прочными элементами являются зубья колеса, у которых возможны следующие виды разрушений и повреждений: усталостное выкрашивание, износ, заедание и поломка. Причём усталостное выкрашивание, износ и заедание зависят от величины контактных напряжений. Поэтому основное значение имеет расчёт по контактным напряжениям с целью предотвращения в проектируемых передачах выкрашивания и заедания, а также снижения износа.

Номинальный крутящий момент на валу колеса из условия ограничения контактных напряжений:

, Н×м (7)

=211,291,Н*м

Где К»1,2 - коэффициент нагрузки /1, 2, 3/;₂ - число зубьев червячного колеса;- коэффициент диаметра червяка (таблица 1);

а_w - межосевое расстояние, мм;

 - допускаемые контактные напряжения, МПа.

Приближенные величины допускаемых напряжений указаны в таблице 3.

Таблица 3 - Допускаемые напряжения для венцов червячных колес

При известном значении w₁ скорость скольжения:

_ск=w₁·d₁/(2·1000)=5·10^-4·w₁·m·q=150*42/(2*1000)=2,7,м/с (8)

Мощность на тихоходном валу:

, кВт, (9)

где w₂ - угловая скорость этого же вала, с^-1

Так как

,

то окончательно

,= =0,792 кВт

Результаты расчётов по формулам (8) и (9) необходимо внести в таблицу Б1 приложения Б, причём величины T₂ и P₂ следует определить только для материала Бр АЖ 9-4Л.

Как видно из формулы (9), мощность на тихоходном валу Р₂ прямо пропорциональна угловой скорости w₁ и крутящему моменту, и обратно пропорциональна передаточному числу u.

5. Оценка коэффициента полезного действия червячного зацепления

КПД червячного зацепления определяется по зависимости, выведенной для винтов:

==0,661 (10)

Приведённый угол трения r¢ зависит не только от материала червяка и зубчатого венца колеса, чистоты обработки рабочих поверхностей, угла подъема линии витка червяка, числа заходов и коэффициента диаметра червяка, качества смазки, но и от скорости скольжения V_ск (таблица 4).

Таблица 4 - Значения углов трения r¢ от скорости скольжения V_s

Видно, что угол трения сильно падает с увеличением V_ск. Это связано с улучшением условий смазки (условий образования масляных клиньев в зацеплении).

Заметим, что в таблице 4 приведены средние значения угла трения при работе стального червяка с колесом, венец которого изготовлен из бронзы Бр АЖ 9-4Л. Результаты расчётов по формуле (10) внести в таблицу Б1 приложения Б. Без учёта потерь энергии на трение в подшипниках, а также на разбрызгивание и перемешивание масла, мощности на валах колеса Р₂ и червяка Р₁ связаны между собой следующей зависимостью:

Приложение А

Основные параметры редуктора

Таблица А1