Особливості розбирання та складання редуктора, регулювання зачеплення і підшипників, система змащування.

 

Корпуси черв'ячних редукторів бувають роз'ємні і нероз'ємні. Нероз'ємні корпусу виконують при міжосьовій відстані a_w<160 мм з двома вікнами на бічних стінках, через які при розбиранні виводять з корпусу комплект вала з черв'ячним колесом. У роз'ємних корпусів площину роз'єму розташовують по осі вала черв'ячного колеса.

У редукторах з нероз'ємним корпусом спочатку виймають черв'як. Для цього, якщо мається вентилятор для охолодження редуктора, знімають кожух і крильчатку вентилятора. Потім відгвинчують болти кріплення кришок підшипників, знімають кришки і виймають черв'як у той отвір, який більше зовнішнього діаметра черв'яка. Після того як вийняли черв'як, відгвинчують болти кріплення кришок на бічних стінках корпусу редуктора, знімають кришки і виймають вал в зборі з черв'ячним колесом і внутрішніми кільцями конічних підшипників. Зовнішні кільця роликових конічних підшипників залишаються в кришках вікон бічних стінок.

Розбирання редукторів з роз'ємним корпусом проводять в тому ж порядку. Після того як вийняли черв'як, відгвинчують болти кріплення кришок підшипників черв'ячного колеса і виймають кришки підшипників. Потім відгвинчують болти кріплення кришки редуктора до корпуса і демонтують настановні штифти. Настановні штифти в редукторах сучасного дизайну вставляються в глухі отвори корпусу редуктора. Для їх демонтажу всередині штифтів є різьбові отвори, в які вкручуються різьбові кінці пристосування для демонтажу. Таким пристосуванням може служити звичайний болт або шпилька.

Складання черв'ячного редуктора проводять у зворотній послідовності. При цьому найважливішим моментом є регулювання підшипників і зачеплення.

Регулювання черв'ячного зачеплення і конічних роликопідшипників черв'ячного колеса при складанні редуктора виконують у наступному порядку:

а). Черв'ячне колесо з валом, підшипниками і кришками підшипників монтують у корпусі редуктора без комплекту металевих прокладок з таким розрахунком, щоб опорна поверхня однієї з кришок була щільно притиснута до корпусу редуктора, а між другою кришкою і корпусом мався зазор δ.

б) Заміряють щупом зазор δ між кришкою і корпусом редуктора, після чого підбирають подвійний комплект металевих прокладок, сумарна товщина яких, з метою забезпечення вільного обертання підшипників, приймається рівною δ+∆_ОС, де ∆_ОС - осьове коливання вала, що допускається, змонтованого на двох конічних роликопідшипників.

в) Між кришками і корпусом встановлюють комплекти прокладок з сумарною товщиною 0,5(δ +∆_ОС) кожен.

г) Для регулювання зачеплення, на робочу поверхню витків черв'яка наносять тонкий шар фарби, після чого, обертаючи черв'як, повертають черв'ячне колесо. Спостерігаючи через оглядове вікно редуктора отриману пляма контакту - відбиток фарби на робочих поверхнях зубів колеса - судять про те, наскільки правильно зібрано зачеплення.

У відповідності з рис 3.7 можливі три випадки положення плями контакту. Рисунок 3.7,а відповідає правильному взаємному положенню черв'яка і колеса. На рис. 3.7,б і рис 3.7,в колесо встановлено неточно, і його слід змістити, відповідно, вправо або вліво шляхом перестановки частини прокладок з - під однієї кришки підшипника під іншу. При цьому сумарна товщина прокладок, щоб уникнути порушенню регулювання зазору в підшипниках, повинна залишатися незмінною.

Необхідні радіальні і осьові зазори в конічних роликопідшипниках черв'яка забезпечуються металевими прокладками між кришками підшипників і корпусом. Порядок регулювання роликопідшипників черв'яка той же, що і підшипників черв'ячного колеса. Оскільки зсув черв'яка в осьовому напрямку при регулюванні підшипників не відбивається на точності черв'ячного зачеплення, коректування в осьовому напрямку не потрібне.

Мастило в черв'ячних редукторах застосовується з метою зниження втрат на тертя і відведення тепла із зони зачеплення.

Для того щоб підвищити опір схоплюванню, застосовують більш в'язкі, ніж в зубчастих передачах, мастила. Рекомендовані в'язкості мастил і способи подачі мастила для безупинно працюючих передач наведені в довідкових таблицях. Вони залежать від швидкості ковзання і контактних тисків в зачепленні. Для передач з переривчастою роботою, коли температура передачі нижча, слід застосовувати більш в'язкі мастила. Для підвищення протизадирних властивостей до мінеральних масел додають рослинні або тваринні жири від 3 до 10%. Активні протизадирні мастила для бронзових коліс не застосовують, щоб уникнути їх корозії.

Основним видом змащення при нижньому розташуванні черв'яка є змащення зануренням. Рівень мастила в редукторі з нижнім розташуванням черв'яка зазвичай рекомендують встановлювати по центру нижнього тіла кочення підшипників черв'яка, причому черв'як повинен бути занурений у мастило на глибину, близьку до висоти витка. Якщо черв’як не занурювати в мастило, то на нього встановлюють мастило – разбризкуючі кільця (поз. 1 рис 3.7).

У редукторах з верхнім розташуванням черв'яка при невеликих і середніх швидкостях рівень мастила встановлюють в межах h_m=2,2m–0,25d₂.

 

Рис. 3.7 - Положення плями контакту

 

У швидкохідних передачах цього типу застосовують циркуляційне примусове змащення. Мастило від насоса через сопло подається безпосередньо в зону зачеплення.

Мастило підшипників кочення прагнуть здійснювати тим же маслом, що і зачеплення. При картерному змащенні коліс і окружної швидкості V>1м/с підшипники змащуються бризками мастила, які потрапляють на внутрішні стінки і, стікаючи по них, потрапляють в підшипники.

Рис. 3.8 - Установка розбризкуючих кілець

 

Для змащення опор валів, розташованих далеко від рівня мастила, застосовують різні пристрої. Наприклад, у відповідності з рис. 3.9 для змащення підшипників вала черв'ячного колеса іноді застосовують скребки з лотками, по яким мастило подається до підшипників.

Рис. 3.9 - Пристрій змащення підшипників вала черв'ячного колеса

 

При швидкості V<1м/с підшипники змащують консистентним мастилом. А для того щоб мастило не витікало, з внутрішньої сторони редуктора на вал встановлюють мастило утримуючі кільця.

 

5 Прилади і устаткування

 

5.1 Черв'ячний одноступеневий редуктор.

5.2 Штангенциркуль.

5.3 штангенрейсмус.

5.4 Металева лінійка.

5.5 ПЕОМ IBM PC.

 

6 Порядок виконання роботи

6.1 Проводять виміри і наносять на ескіз редуктора габаритні і приєднувальні розміри.

6.2 Записують умовне позначення редуктора і зображують можливі схеми складання.

6.3 Проводять розкладання редуктора.

6.4 У відповідності з рис 3.10 роблять виміри черв'яка і черв'ячного колеса і результати вимірів заносять в таблиці.

6.5. Зібрати редуктор.

 

Рис. 3.10 Параметри черв'яка та черв'ячного колеса

 

Таблиця 3.1.

Заміри

 

 

 

 

 

 

Параметри	Позначення	Результати вимірів
Черв'як	Кількість витків	Z1
Осьовий крок	P1
Довжина нарізної частини	в1
Діаметр вершин	da1
Черв'ячне колесо	Кількість зубців	Z2
Діаметр вершин	Р2
Найбільший діаметр	dам2
Ширина	da2

 

Розрахувати параметри черв'ячного зачеплення і занести в таблицю 3.2

Таблиця 3.2.

Розрахунки

Загальні параметри	Найменування параметра	Розрахункова залежність	Результати розрахунку
Параметри черв'яка	Модуль осьовий, мм
Передаточне число
Міжосьова відстань	aw=0,5m(q+Z2)
Ділильний діаметр, мм	d1=dа1 -2m
Коефіцієнт діаметра черв'яка	q = (0,25...0,3)Z2,
Параметри черв'яка	Кут підйому витків черв'яка
Ділильний діаметр, (уточнене значення), мм	d1 =mq
Діаметр вершин, мм	dal=di+2m
Діаметр впадин, мм	df1 = d1 - 2,4m
Параметри черв'ячного колеса	Ділильний діаметр, мм	d2 = mZ2
Діаметр вершин, мм	da2=d2+2m
Діаметр впадин, мм	df2 = d2-2,4m
Найбільший діаметр, мм

 

7. Контрольні питання

1. Які розрізняють види черв'ячних редукторів?

2. Назвіть основні елементи черв'ячного редуктора?

3. Від чого залежить вибір схеми черв'ячного редуктора?

4. У яких випадках варто застосовувати черв'ячні редуктори?

5. У чому істотна відмінність черв'ячної передачі від зубчастої?

6. Назвіть основні параметри черв'ячного редуктора?

7. Яке мінімальне число зубців черв'ячного колеса припустимо?

8. Які основні параметри черв'ячних передач стандартизовані ДСТ?

9. З яких, розумінь вибирають число витків черв'яка?

10. Що собою являє параметр q черв'яка?

11. Чим пояснюється низький к.п.д. черв'ячних передач?

12. З яких матеріалів виготовляють черв'яки і черв'ячні колеса?

13. Як здійснюється змащення черв'ячних редукторів?

14. Перелічити переваги і недоліки черв'ячних передач у порівнянні з зубчатими.

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 4

 

ДОСЛІДЖЕННЯ КОЕФІЦІЄНТА КОРИСНОЇ ДІЇ ЧЕРВ'ЯЧНОГО РЕДУКТОРА

 

1. Мета роботи

 

Аналітичне визначення коефіцієнта корисної дії (к.к.д.) черв'ячного редуктора.

Експериментальне визначення к.к.д черв'ячного редуктора.

Порівняння та аналіз отриманих результатів.

 

2. Теоретичні положення

 

Черв'ячні передачі відносяться до числа зубчасто-гвинтових, мають характерні риси зубчастих та гвинтових передач. Такі передачі є зачепленнями з перехресними (зазвичай під кутом 90 °) осями валів.

Основними деталями черв'ячної передачі є черв'як - гвинт з трапецеїдальної або близькою до неї різьбою, і черв'ячне колесо - колесо із зубами особливої увігнутої форми. Така форма зубів забезпечує облягання черв'яка і збільшення довжини контактних ліній.

Черв'ячні передачі отримали широке застосування в підйомно-транспортних пристроях, у верстатах, в автомобілях, точних приладах і інших машинах.

Основні переваги черв'ячних передач:

- велике передавальне відношення (до 80);

- плавність і безшумність роботи.

Основні недоліки черв'ячних передач обумовлені ковзанням витків черв'яка по зубам колеса і, як наслідок, тертям і зношуванням:

- великі втрати на тертя і низький К.П.Д.;

- необхідність застосування для вінця колеса дорогого антифрикційного матеріалу (бронзові сплави).

Важливою властивістю черв'ячної передачі є одностороння передача руху. Обертаючий момент передається тільки від черв'яка до колеса, але не навпаки. Неможливо змусити обертатися черв'як, прикладаючи обертаючий момент до черв'ячного колеса.

При ковзанні черв'яка по колесу внаслідок тертя к.к.д. черв'ячних передач нижче, ніж у інших зубчастих передач. к.к.д. всього редуктора нижче, ніж к.к.д. зачеплення, оскільки додаються втрати на тертя в підшипниках, в муфті і т.п.

Теоретично к.к.д. черв'ячного редуктора визначають за формулою:

 

,

(1)

де - кут підйому витка по ділильної циліндру черв'яка,

γ = 11⁰19^/ (з технічної характеристики);

(0,96... 0,99) - менше значення коефіцієнта приймається для передачі на підшипниках ковзання, більше значення - для передачі в підшипниках кочення;

f - коефіцієнт тертя в черв'ячній передачі (залежно поєднання матеріалів, сталь - бронза f = 0,02... 0,15);

- кут тертя.

(1-0,2 f) - коефіцієнт, що враховує втрати при ковзанні зубів черв'ячного колеса по витках черв'яка.

 

3. Опис об'єкта дослідження, приладів та інструментів

 

Пристрій для визначення к.к.д. черв^’ячного редуктора зображено (рис. 4.1).

Основними частинами установки є двигун, черв'ячний редуктор і навантажувальний пристрій гальмівного типу. Статор 1 двигуна встановлений у шарикопідшипникових опорах таким чином, що може обертатися навколо загальної осі з ротором. Пальцем 22 статор упирається в плоску пружину 19 жорстко укріплену на чавунній підставі установки. Пружина 19 обмежує можливість обертання статора. Черв'ячний редуктор складається з 3-заходного черв ^,яка 6 і черв'ячного колеса 5 з 84 зубами.

На осі черв’ячного колеса встановлений навантажувальний пристрій, що представляє собою гальмовий шків 4, охоплений бугелями 7 і 14 з гальмівними колодками 13. З однієї сторони бугелі 7 і 14 з'єднані за допомогою спеціального пристрою, що складається з гвинта 17, гайки 15 і пружини 16. Цей пристрій забезпечує затиск шківа 4 між гальмовими колодками 13, з необхідним зусиллям. Величину зусилля можна змінювати обертанням маховичка 2, унаслідок чого гайка 15 від гвинта 17 одержує поступальний рух і стискає або звільняє пружину 16.

Нижній бугель пальцем 12 упирається в плоску пружину 11, що, так само як і пружина 19,жорстко укріплена на чавунній підставі установки. Пружина 11 не дає можливості обертатися системі бугелів при обертанні шківа 4. При пуску двигуна 1, обертання ротора через вал 3 і черв'ячну пару 5, 6 передається шківові 4. Між шківом і гальмовими колодками 13 виникають сили тертя, що створює гальмівний момент. Цей момент через палець 12 передається пружині 11 і згинає її. Про величину гальмівного моменту можна судити по показанню індикатора 9, якщо попередньо протаревувати пружину 11. У той же час, реактивний момент, що виникає в електродвигуна, прагне повернути статор у напрямку, зворотному напрямкові обертанню ротора. Через палець 22 цей момент діє на пружину 19 і викликає її вигин. Величину реактивного моменту двигуна також можна визначити по показанню індикатора 21 попередньо протаревувати пружину.

 

Основні параметри установки

1. Потужність двигуна...................................... 0.18 кВт

2. Номінальне число оборотів двигуна............3000 об/хв

3. Електроживлення (змінний струм)............ 220 в

4. Редуктор черв'ячного типу.......................... і =28

5. Габарити................................................585х310х375 мм

6. Вага..................................................................40 кг

 

 

Рис 4.1. Схема установки.

 

4. Методика виконання досліджень і обробки результатів

 

4.1. Установка приєднуються до живлення і підготовляються до роботи.

4.2. У бланк замальовується схема установки, і записуються необхідні параметри, табл 4.1.

Таблиця 4.1

Технічні параметри

 

Найменування параметра	Літерне позначення величини	Значення
Передаточне число редуктора	u
Число заходів черв'яка	Z1
Число зубців черв'ячного колеса	Z2
Модуль передачі, мм	m
Кут підйому гвинтової лінії	γ	11^019^/
Коефіцієнт діаметру черв’яка	q
Кількість обертів валу електродвигуна, об/хв	n1

 

4.3. Проводиться тарировка пружин по індикаторах.

Якщо пружину протарировати, тобто встановити залежність моменту Т₁ повертаємого статора, і числа поділів індикатора, то при виконанні досліду є можливість по показниках індикатора судити про величину моменту Т₂ електродвигуна.

Аналогічним чином визначається тарировочний коефіцієнт для гальмівного пристрою:

Дослідне визначення к.к.д. редуктора основане на одночасному і незалежному вимірі крутних моментів Т₁ на вхідному і Т₂ на вихідному валах редуктора. к.к.д. редуктора можна визначити по рівнянню

де Т₁- крутний момент на валу электродвигателя;

Т₂ - крутний момент на вихідному валу редуктора.

Дослідні значення крутних моментів визначаються по залежностях

 

 

де μ₁ и μ₂ - тарировочні коефіцієнти;

к₁ і к₂ - відповідно показання індикаторів вимірювальних пристроїв двигуна і гальма.

l_дв – плече двигуна і l_г – плече гальмівного пристрою (вимірюютьсябезпосередньо на лабораторній установці).

4.4. Проведеня експерименту: Увага: При максимальному навантаженні прилад не включати!

Навантажувальний момент рекомендується створювати плавно. При навантаженому гальмі рекомендується працювати не більше 10 хвилин.

Прогини пружин цих індикаторів відповідають величинам моментів на валу черв'яка і черв'ячного колеса, тобто величинам моменту сил рушійних і моменту сил опору (гальмівного).

Пуск електродвигуна виконується поворотом ручки вимикача.

Зупинка електродвигуна виконується поворотом ручки вимикача у зворотний бік.

При первинному запуску установки потрібно: зняти повністю гальмівний момент для попередження обертання гальма у зворотний бік. Ручку гальма рекомендується притримувати рукою. Щоб уникнути удару по плоскій пружині 10, потрібно встановити підкладку під корпус електродвигуна (після пуску її прибирають).

При пуску електродвигуна 1, обертання ротора передається через редуктор шківу 4. Між шківом і гальмівними колодами виникають сили тертя, що створюють момент сил опору або гальмівний момент.

Цей момент повертає гальмівний пристрій, який діє на пружину 11 і згинає її. Гальмівний момент визначається за показаннями індикатора 9.

У той же час реактивний момент, що виникає при пуску електродвигуна 1, прагне повернути статор в напрямку зворотному напрямку обертання ротора. Призма 22, закріплена на статорі діє на пружину 19 і згинає її. Реактивний момент двигуна, дорівнює моменту рушійних сил, визначають за показаннями індикатора 21.

Обертанням маховичка 2 зближають бугелі 7 і 14 тобто створюють гальмовий момент на валові черв'ячного колеса. Двигун установки включається в роботу. Знімаються покази з обох індикаторів.

5. Збільшуючи притиснення обох колодок бугелів 7 і 14 до обода шківа послідовно створюють ряд гальмівних моментів, для кожного з яких знімаються показання з індикаторів.

Робота між студентами розподіляється наступним чином один регулює гальмівний момент і знімає показання індикатора 21, інший - знімає показання індикатора 9.

Визначається к.к.д. по аналітичній формулі і результат зіставляється з експериментальним його значенням.

к.к.д черв'ячного редуктора визначається як відношення моменту на валу навантажувального пристрою до моменту на валу електродвигуна, за умови, що передавальне число редуктора величина постійна.

 

,

(2)

 

де Т₂ - момент сил опору (обертовий момент на валу гальма), Н мм;

Т₁- Момент сил рушійних (обертаючий момент на валу електродвигуна), Нмм;

u - Передавальне число черв'ячного редуктора;

η_П - ККД підшипникових опор, на яких встановлено електродвигун (η_П=0,99);

η_М - ККД пружної муфти (η_М=0,99).

Випробування для визначення моментів сил рушійних і сил опору виконують у наступній послідовності.

4.5. Установку пакетним вимикачем підключають до мережі і без навантаження прогрівають.

4.6. Після кожного вимірювання індикатори встановлюють на нуль.

4.7. Обертанням маховика 12 зближують скоби 10 і створюють гальмівний момент на валу черв'ячного колеса. Показання індикатора 15 не повинно бути більше 90×10^{-2 мм. Знімають відліки по індикаторах 17 (П1) і 16 (П2).}

4.8. Збільшуючи притиск гальмівних колодок 11 до шківа 9, послідовно створюють ряд гальмівних моментів, для кожного з яких знімають відліки обох індикаторів (П1 і П2)

4.9. Визначити обертають моменти на валах електродвигуна і гальма:

4.10. Визначити за формулою (2) експериментальний коефіцієнт корисної дії черв'ячного редуктора.

4.11. Визначити за формулою (1) розрахунковий коефіцієнт корисної дії черв'ячного редуктора.

4.12. Побудувати графік залежності.

Результати випробувань заносять в таблицю 2.

Таблиця 2

Результати випробувань

Показання Індикатора, поділок	Обертовий момент на валу електродвигуна, Нмм	Показання индикатора, поділок	Обертовий момент на валу гальма, Нмм	ККД Експерименталь ний формула (2)	ККД Розрахунковий, формула (1)

 

 

 

5. Зміст і оформлення звіту

 

5.1 Титульний лист.

5.2 Мета роботи.

5.3 Кінематична схема установки.

5.4 Результати випробувань: таблиця 2; графік залежності.

5.5 Висновки по лабораторній роботі.

Висновки повинні показати, які нові знання отримані Вами при виконанні лабораторної роботи, наприклад: пояснити розбіжність розрахункових і експериментальних значень к.к.д., виявити залежність к.к.д. від навантаження на вихідному валу і т.п.

 

6. Питання для самоконтролю

 

1. Яка мета роботи.

2. З чого складається лабораторна установка.

3. Принцип роботи установки.

4. Як проводиться навантаження черв'ячного редуктора?

5. Який принцип вимірювання обертаючих моментів на установці?

6. Як визначається к.к.д. в черв'ячною передачі розрахунковим шляхом?

7. Як визначається к.к.д. редуктора дослідним шляхом?

8. Намалюйте кінематичну схему установки.

9. Порядок проведення випробувань на установці.

10. Від чого залежить к.к.д редуктора?

11. Методи підвищення к.к.д.

12. Як визначити передавальне відношення редуктора?

13. З яких деталей складається черв'ячна передача?

14. У чому полягають переваги черв'ячних передач?

15. Які недоліки черв'ячних передач?

16. В якому напрямку передається крутний момент?

17. Який параметр передачі застосовується замість числа зубів шестерні?

18. Що дає застосування одно або багатозахідних черевиків?

19. Що таке к.к.д. будь машини взагалі?

20. Чим відрізняються к.к.д. черв'ячного зачеплення і к.к.д. черв'ячного редуктора?

21. Як і чому кут тертя (залежить від числа заходів), впливає на к.к.д. черв'ячної передачі?

26. Через які фізичні величини, вимірювані в експерименті, обчислюється к.к.д. редуктора?

27. Навіщо замість одного виміру проводять серії дослідів?

28. Що приймається за 100% при обчисленні похибки: експериментальний або розрахунковий к.к.д.? Чому?

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №5

 

ВИВЧЕННЯ ПІДШИПНИКІВ КОЧЕННЯ

1 Мета роботи.

 

Ознайомитися з класифікацією, конструкцією і умовними позначеннями відмінними ознаками підшипників кочення (ПК). Визначити можливі напрями навантажень, що сприймаються, різними типами підшипників.

 

2 Теоретична частина

 

Підшипники кочення - це опори, деталей що обертаються та качаються, використовуючи елемент кочення і які працюють на основі тертя кочення.