Червячное колесо редуктора. Червячный редуктор

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.

Червячный редуктор относится к категории механических редукторов. Такое название данный класс редукторов получил благодаря типу механической передачи, называемой червячной. Она находится внутри редуктора и отвечает за передачу и преобразование крутящего момента. Основу червячной передачи составляет винт, который по своей форме напоминает червяка.

В червячном редукторе энергия низкого крутящего момента на входном валу и высокой угловой скорости преобразуется, за счёт чего увеличивается крутящий момент и уменьшается угловая скорость выходного вала. Двигатель, который имеет встроенный червячный редуктор, так и называется червячный мотор-редуктор.

Чаще всего можно увидеть одноступенчатые червячные редукторы. Если требуются большие передаточные числа, то применяются двухступенчатые и комбинированные редукторы (с цилиндрической ступенью). Комбинированные могут быть червячно-зубчатыми или зубчато-червячными. «Червяк» в одноступенчатом червячном редукторе может располагаться над колесом, под колесом, горизонтально или вертикально сбоку колеса. Схема червячного редуктора тесно связана с компоновкой, которую требует заказчик. Если скорость меньше 5 м/с, то «червяк» располагается снизу, при скорости больше 5 м/с – сверху. Если червяк находится по бокам, то смазка подшипников в вертикальных валах осуществляется несколько затруднительно.

Чтобы повысить сопротивление заеданию в червячном редукторе используются вязкие масла. По своей консистенции они более насыщенные по сравнению с маслами для зубчатых редукторов. Если скорость скольжение 10 м/с и ниже, то червяк или колёса достаточно окунуть в масляную ванну, так осуществляется смазка червячных передач. Если червяк расположен снизу, то масло должно находиться на уровне центра ролика подшипника качения или нижнего шарика. При этом червяк погружается в масло по высоте витка. В случае, когда уровень масла установлен по подшипникам и не доходит до червяка, то на вал могут быть установлены специальные кольца или крыльчатки, осуществляющие разбрызгивание и подачу масла на колесо и червяк. При скорости червячных редукторов больше 10 м/с грамотно использовать циркулярно-принудительную смазку. В этом случае масло с насоса через холодильник и фильтр попадает в зону зацепления.

Обязательным элементом червячного редуктора является червячная передача. Её конструкция представлена винтом, который и называется червяком, червячным колесом – разновидностью косозубого колеса. Червячная передача относится к классу зубчато-винтовых, так как если углы наклона зубьев в зубчато-винтовой передаче позволят охватить шестерню вокруг, то зубья становятся витками резьбы, а шестерня – червяком. Значит, и передача является червячной.

Ведущим звеном в червячной передаче, как правило, является червяк. Ведомым звеном – червячное колесо. Обратная передача в таком редукторе чаще всего невозможна, так как совокупность КПД червячного редуктора и передаточное отношение приводят к самостопорению устройства.

В сравнении с винтовой зубчатой передачей червячная имеет ощутимое преимущество: звенья начинают контактировать не в точке, а по линии. Чаще всего угол между червячным колесом и валами составляет 90°, однако может быть и другое значение. Вогнутая форма червячного колеса способствует лучшему облеганию винта, а значит, увеличивается площадь контактных поверхностей. Угол подъёма и направление зубьев колеса соответствуют параметрам витков резьбы винта. Резьба по своему типу может быть левой или правой, много- или однозаходной. Чаще можно увидеть использование правой резьбы, где число заходов 1-4.

Червячные передачи могут быть двух видов – цилиндрические или глобоидные. Передаточное число у червячного редуктора может быть больше чем у обыкновенной зубчатой передачи. Если же червячный редуктор, купить который Вы решили именно на основании этого показателя, имеет с зубчатой передачей одно и то же передаточное число, то в любом случае устройство первого типа будет существенно компактнее. К другим достоинствам данного редуктора относятся бесшумность во время работы, плавность, возможность осуществлять большое передаточное число на 1 ступени передачи. Именно поэтому применение этих устройств так популярно на машинах, станках, подъёмно-транспортных системах. В среднем показатель передаточного числа может достигать 8…90. Однако сегодня передаточное число может доходить и до 1000 на специальных установках, которые также носят название червячный редуктор. Купить их можно у производителей и поставщиков, работающие с узкоспециальной техникой.

Однако червячные передачи имеют и некоторые недостатки. Один из них – это низкий КПД редуктора. Это связано с тем, что червячная передача теряет большое количество мощности. Кроме того, витки резьбы в винте и зубья колеса могут заедать, поэтому для венцов применяются дорогие антифрикционные материалы. Именно по этим причинам червячный редуктор всё-таки проигрывает по популярности зубчатому. С его помощью можно передавать небольшие и средние мощности – до 50 кВт или до 200 кВт.

В то же время, мотор-редукторы, имеющие червячную передачу, плавно и бесшумно работают. Они в любомм случае будут более компактными, и это не зависит от других показателей, например, передаточного числа. Одна из важных особенностей червячного мотор-редуктора – это возможность самоторможение.

Выходной вал в червячном мотор-редукторе располагается под углом в 900. Это также очень удобно, так как порой бывает сложно разместить мотор-редуктор полностью, если вал располагается соосно.

Червячный редуктор – это сложный механизм, однако порой он просто незаменим на промышленных объектах. Поэтому важно тщательно подбирать модель, характеристики, в этом случае оборудование будет работать долго и безотказно. .

Как известно, в отечественном общем машиностроении применяют, в основном, асинхронные электродвигатели, имеющие дискретную частоту вращения валов. Технологические машины должны иметь широкий спектр частот вращения рабочих органов. Поэтому в приводах машин применяют редукторные (понижающие) передачи: зубчатые цилиндрические и конические, а также червячные, цепные, ременные и др.

В данной лабораторной работе надо исследовать червячный одноступенчатый редуктор с нижним (или верхним) расположением червяка, имеющий горизонтальную плоскость разъема корпуса (рисунок 1).

Корпус червячного редуктора может быть цельным. В таком редукторе расточки в корпусе под подшипники вала …
червячного колеса должны быть таких размеров, чтобы через них можно было ввести внутрь корпуса вал вместе с колесом. Подшипники вала червячного колеса в таком редукторе устанавливают во фланцевые крышки. Монтаж и демонтаж такого редуктора затруднен, так как при снятии фланцевой крышки любой опоры вал вместе с колесом выпадает из корпуса, что может привести к травме.

Червячная передача исследуемого редуктора помещена в разъемный корпус, состоящий из основания 1 и крышки 2 .

Червяк изготавливают из легированной стали с поверхностным упрочнением витков. Передача движения и нагрузок в редукторе осуществляется за счет скольжения витков червяка по зубьям колеса. Из-за этого в передаче возникают большие потери энергии на трение, нагрев контактных поверхностей витков и зубьев, а также масла, смазывающего передачу. Потеря маслом вязкости (при нагреве передачи) может вызвать разрыв масляной пленки на контактных поверхностях и привести к их свариванию. Именно поэтому основная причина выхода из строя червячной передачи – это поверхностное разрушение зубьев червячного колеса. Снижения коэффициента трения скольжения в передаче достигают путем изготовления зубьев колеса из цветных металлов.

Рисунок 1 – Редуктор червячный одноступенчатый

с нижним расположением червяка

С целью осуществления текущего контроля состояния рабочих поверхностей зубьев червячного колеса (без демонтажа всего редуктора) в крышке 2 редуктора выполняют смотровой люк, который закрывают смотровой крышкой 3 . Размеры и расположение смотрового люка должны обеспечивать качественный контроль зубьев червячного колеса. Для осмотра состояния боковых поверхностей зубьев колеса достаточно снять смотровую крышку, провернуть валы и осмотреть зубья колеса.

Корпусные детали редуктора соединены между собой болтами 4 , расположенными по поясу редуктора. Силы, возникающие в зацеплении червяка с колесом, передаются на валы. Валы червяка и колеса установлены на подшипниках. Нагрузки с вала колеса 6 передаются на подшипники, поэтому около подшипниковых узлов на корпусных деталях редуктора выполняют бобышки 7 (приливы), в которые вставляют болты 5 , имеющие больший диаметр и длину, чем болты 4 .

Штифты 8 используют для относительного центрирования крышки и корпуса редуктора на стадии их совместной механической обработки (расточка отверстий под подшипники, сверление отверстий по поясу редуктора под крепеж), а также – на стадии сборки редуктора. Они должны быть установлены как можно дальше друг от друга и по диагонали плоскости стыка корпусных деталей. Штифты могут быть цилиндрической и конической формы. Все штифты являются стандартными деталями. При демонтаже редуктора штифты выбивают из отверстий в корпусных деталях, а при повторном монтаже – снова забивают в отверстия в корпусных деталях (штифты устанавливают по переходным посадкам). Поэтому конические штифты служат дольше цилиндрических штифтов: дольше обеспечивают плотность посадки в корпусные детали.

Подшипниковые узлы червячного колеса закрывают фланцевыми крышками 9 , а подшипниковые узлы червяка 10 – фланцевыми крышками 11 . Фланцевые крышки крепят к корпусным деталям редуктора винтами 12 . Часто подшипниковые узлы закрывают врезными крышками. В этом случае сборку редуктора производят в такой последовательности: сначала устанавливают вал с колесом и подшипниками в основание корпуса редуктора, затем в расточки корпуса устанавливают врезные крышки, которые имеют выступающий бурт. Этим буртом крышки фиксируются в кольцевых канавках корпусных деталей редуктора. И наконец, передачу закрывают крышкой редуктора и соединяют по поясу с основанием корпуса болтами. Врезные крышки к корпусным деталям винтами не крепят – это их достоинство. Но врезные крышки (в отличие от фланцевых крышек) не обеспечивают доступ к подшипникам без демонтажа всего редуктора – это их недостаток.

маслоуказатель 13 предназначен для контроля уровня масла в картере редуктора,а сливная пробка 14 – для слива отработанного масла.

Для транспортировки редуктора могут быть применены рым-болты 15 (грузовые винты). С этой же целью могут быть выполнены крюки и ребра с отверстиями под канат, отливаемые совместно с крышкой редуктора.

Движение, вращающие моменты и энергия в червячном редукторе передаются за счет скольжения витков червяка по зубьям колеса. Поэтому в червячном редукторе происходит значительное выделение теплоты в зоне зацепления. Это вызывает необходимость применения дорогостоящих цветных металлов для изготовления зубчатого венца червячного колеса. Если отвод теплоты недостаточен, то передача может перегреться. Перегрев передачи резко снижает вязкость масла, что может вызвать заедание зубьев колеса витками червяка и привести передачу в негодность.

При работе редуктора нагрев передачи вызывает повышение давления внутри его корпуса. Чтобы выровнять давления внутри корпуса редуктора с окружающей средой в смотровую крышку устанавливают отдушину 16 (перепускной клапан, который выпускает воздух из корпуса редуктора и не впускает воздух внутрь корпуса).

Червячный редуктор без крышки показан на рисунке 2.

Рисунок 2 – Редуктор червячный одноступенчатый без крышки

Благодаря снятой крышке редуктора хорошо виден узел червячного колеса: само колесо 1 , вал колеса 2 , подшипники 3 , фланцевые крышки 4 подшипников (крышки крепят к корпусу редуктора винтами 5) . Корпус и крышка редуктора соединены болтами 8, установленными в бобышки (приливы) у подшипниковых узлов, и болтами 6 , расположенными по поясу 7 корпусных деталей. Штифты 9 (их два) используют при сборке редуктора, для относительного центрирования корпусных деталей редуктора.

На рисунке 3 показан червячный редуктор без нижней части корпуса. Благодаря отсутствию на рисунке корпусной детали хорошо видна конструкция узла червяка. Червяк 1 (ведущий вал червячного редуктора) выполнен заодно с валом и опирается на расточки корпуса редуктора через подшипники 2 .

Рисунок 3 – Червячный одноступенчатый редуктор

без нижней части корпуса

Правый опорный узел червяка закрыт глухой (без отверстия под вал) фланцевой крышкой 3 . Левый опорный узел изолирован от окружающей среды фланцевой подшипниковой сквозной крышкой 4 . Фланцевые крышки крепят к основанию корпуса винтами 5 . На рисунке также хорошо виден жезловой маслоуказатель 6 .

Ведущий вал редуктора также называют быстроходным иливходным. Он передает нагрузки, энергию и вращение от вала электродвигателя к валу червячного колеса. входной вал редуктора присоединяют к валу электродвигателя упругой муфтой, поэтому он вращается с той же частотой, что и вал электродвигателя. частота вращения вала колеса (выходного вала редуктора) уменьшается в передаточное число раз по отношению к частоте вращения червяка.

Узел входного вала редуктора, то есть узел червяка, показан на рисунке 4. Червяк 1 устанавливают в корпус 2 в осевом направлении, поэтому корпус редуктора по оси червяка не разрезают. Червяк опирается на корпус через конические подшипники 3 . Значительная по величине осевая нагрузка на вал вызывает необходимость применения для опор червяка роликовых радиально-упорных подшипников (иначе их называют коническими подшипниками). При частоте вращения червяка более 2000 об/мин приходится использовать шариковые радиально-упорные подшипники, так как роликовые подшипники из-за трения не долговечны.

Узел левой опоры червяка закрыт фланцевой сквозной крышкой 4, в которую вставлено манжетное уплотнение 5 . Уплотнение предназначено для изоляции опорного узла от окружающей среды и защиты подшипника от загрязнений. Фланцевая крышка присоединена к корпусным деталям редуктора при помощи винтов 6 . В правой опоре подшипниковый узел закрыт фланцевой глухой крышкой 7 (без сквозного отверстия под вал).

Рисунок 4 – Узел входного вала редуктора

Стандартные фланцевые крышки подшипников имеют малую длину посадочного цилиндра (посадочный цилиндр – это цилиндрическая поверхность, по которой крышка вставляют в корпус редуктора), поэтому между подшипником и крышкой устанавливают регулировочные кольца 8 (в левой опоре) и 9 (в правой опоре). регулировочные кольца предназначены также для осевой фиксации подшипников в расточках корпуса редуктора.

Поскольку каждая деталь узла вала имеет свою погрешность изготовления размеров, то при сборке узла они могут суммироваться или минусоваться. Для заданного режима эксплуатации редуктора необходимо свободное вращение валов в подшипниках, что обеспечивается определенной величиной зазоров в них.

Регулирование зазоров в подшипниках опор вала осуществляют наборами тонких металлических прокладок 10 , устанавливаемых под фланцы подшипниковых крышек. Толщины и состав набора прокладок определяют путем расчета сборочных размерных цепей.

Таким образом, предназначены как для компенсации погрешностей изготовления деталей узла, так и для обеспечения требуемых зазоров в подшипниках. В паз концевого участка червяка (хвостовика) установлена призматическая шпонка 11 .

Узел выходного вала редуктора , то есть узел вала червячного колеса, показан на рисунке 5. На валу 1 установлено червячное колесо 2 посредством посадки с гарантированным натягом и призматической шпонки 3 . Вал опирается на корпусные детали редуктора через шариковые радиально-упорные подшипники 4 . Осевая нагрузка на вал мала, поэтому применения роликовых подшипников не требуется.

Рисунок 5 – Узел выходного вала редуктора

Между ступицей колеса и внутренним кольцом правого подшипника установлено дистанционное кольцо 5 . Оно предназначено для удержания на заданном расстоянии колеса и внутреннего кольца подшипника. Его устанавливают на вал по посадке с гарантированным зазором.

Левый опорный узел изолирован от окружающей среды фланцевой глухой крышкой 6 . Правый опорный узел вала закрыт фланцевой сквозной крышкой 7 . Обе крышки присоединены к корпусным деталям винтами 8 . Между подшипниками и фланцевыми крышками расположены регулировочные кольца 9 . Между фланцевой сквозной крышкой и валом расположено манжетное уплотнение 10 (его вставляют в отверстие в крышке). Манжетное уплотнение предназначено для защиты опорного узла от загрязнений окружающей среды.

С целью регулирования зазоров в подшипниках под фланцы подшипниковых крышек поставлены наборы тонких металлических прокладок 11 . В паз хвостовика (концевого участка) вала вставлена призматическая шпонка 12 с целью смягчения посадки соединительной полумуфты на вал и повышения надежности передачи вращающего момента на приводной вал машины.

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

5 Штангенциркуль

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 V 1 до 4..5м/с (рис.2а);

– с верхним - при V 1 = 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 Z 1

–число зубьев колеса Z 2

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

–диаметр вершины червяка d a 1 ; (рис.З)

– диаметр вершины колеса в среднем сечения d a 2

–ширина колеса в 2

–длина нарезной части червяка в 1 (рис.З)

–наибольший диаметр колеса d am 2 (рис.1)

(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)

d 1 –делительный диаметр червяка

d 1 = d a 1 –2· h a ·m, мм (4)

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

Таблица 1 – Стандартные значения m x , q, d w

m x		2,5	3,25	(3)			6,3	(6)			12,5
q			12,5											1 ряд
7,1		11,2											2 ряд
													3 ряд
d w

8) Определить передаточное число:

9) Результаты измерений и вычислений свести в таблицу 2

10) Собрать редуктор

11) Убрать рабочее место

12) Сдать отчёт

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	d W , мм
Число заходов червяка	Z 1
Число зубьев колеса	Z 2
Шаг червячного зацепления	P x , мм
Диаметр вала колеса	d в 1 , мм
Диаметр вала червяка	d в 2 , мм
Диаметр вершин червяка	d a 1 , мм
Диаметр вершин в среднем сечении	d a2 , мм
Наибольший диаметр колеса	d am 2 , мм
Ширина колеса	в 2 , мм
Длина нарезной части червяка	в 1 , мм
Осевой модуль зацепления	m, мм
Делительный диаметр червяка	d 1 , 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?

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