Эскизирование червячной передачи

 

С целью дальнейшего проектирования редуктора – выбора и расчета валов и опорных узлов – необходимо выполнить эскизную компоновку рассчитанной червячной передачи. Эскизировать передачу удобнее всего на миллиметровой бумаге формата А1 или А2 (в масштабе 1: 1) в двух проекциях:

· главный вид (рисунок 4, а);

· вид сбоку (поперечный разрез червяка, рисунок 4, б).

Главный вид. Формат миллиметровки разделить по высоте пополам и провести горизонтальную тонкую линию построения (ТЛП), затем поделить пополам по ширине и провести вертикальную ТЛП. На пересечении тонких линий получим центр червячного колеса.

От горизонтальной ТЛП отложить расстояние, равное межосевому, в направлении:

· вниз, если червяк расположен снизу относительно колеса;

· вверх, если червяк расположен над колесом.

Провести осевую линию червяка. Построить червяк по его геометрическим параметрам. Сначала отложить вверх и вниз от осевой линии червяка расстояния, равные половине делительного диаметра червяка (если нет высотной коррекции, т. е. при х ₁ = 0) или половине начального диаметра червяка (если есть высотная коррекция).

Затем аналогично построить цилиндры выступов и впадин. Длину червяка отложить симметрично относительно вертикальной ТЛП. Необходимо иметь в виду, что вычисленное по (19) или по (20) значение длины нарезанной части червяка b₁ – это минимальное значение. Конструктивное увеличение длины нарезанной части червяка следует производить до стандартных величин (Приложение 2); минимальное удлинение за пределы наибольшего диаметра червячного колеса d_aM2 составляет 2…3 мм (рисунок 4).

При эскизировании узла червякаследует стремиться к минимально возможному расстоянию между его опорами, так как это гарантирует его жесткость и простоту конструкции опор червяка.

Червячное колесо начинают эскизировать, вычертив делительную окружность штрих пунктирной линией, а наибольший диаметр d_aM2– сплошной основной линией.

На расстоянии k = 10…15 мм от наибольшего диаметра колеса d_aM2и цилиндра выступов червяка (при верхнем его расположении) проводят линию внутренней стенки корпуса и крышки редуктора. Если червяк расположен снизу, то от его делительного цилиндра делают отступ b ₀ = 40…45 мм и проводят линию дна картера корпуса редуктора (рисунок 4, а)

 

 

Рисунок 4 – Эскизирование червячной передачи

 

Вид сбоку. В проекционной связи с главным видом провести осевые линии червяка и колеса. Вычертить поперечное сечение червяка (рисунок 4, б). Затем вычертить зубчатый венец колеса по рассчитанным геометрическим параметрам. Зуб колеса следует вычертить как расположенный за витком червяка – дугу вершины зуба выполнить невидимой штриховой линией.

Из центра червяка провести два луча с центральным углом, равным углу обхвата червяка колесом 2β (рисунок 4, б). Ширину зубчатого венца червячного колеса отложить симметрично относительно вертикальной ТЛП, совпадающей с плоскостью симметрии колеса.

Линию внутренней стенки корпуса и крышки редуктора лучше вычертить после окончания конструирования ступицы червячного колеса на расстоянии k = 10…15 мм от ступицы колеса. Горизонтальные линии внутренней стенки крышки и днища корпуса редуктора следует провести, используя проекционные связи с главным видом эскизной компоновки червячной передачи.

Эскизную прорисовку корпуса червячного редуктораприходится выполнять в двух проекциях, так как оси червяка и колеса перекрещиваются в пространстве. К прорисовке внутренней стенки корпуса редуктора приступают после расчета, конструирования и эскизирования передачи на миллиметровой бумаге формата А1 или А2 в виде разрезов по главному сечению червяка (рис. 4, а) и диаметральному сечению колеса (рисунок 4, б).

Поскольку червячная передача при работе нагревается, то контуры внутренней стенки корпуса редуктора проводят на большем расстоянии от колеса и червяка, чем в зубчатых редукторах: k= 15 мм (рисунок 5). Размер k можно вычислять в зависимости от габаритного размера передачи L [5, с. 48]:

 

 

Расстояние от наружного цилиндра червяка до днища корпуса редуктора принимают равным b₀ = 4^.k [5, с. 293].

 

Рисунок 5 – Прорисовка внутренней стенки корпуса червячного редуктора:

а – главный вид; б – вид сбоку

 

Подшипники червяка можно располагать на расстоянии L = d_{a M2}, т.е. наносить на эскизную компоновку контуры подшипников сразу от линии внутренней стенки корпуса редуктора (рисунок 6, а).

Чтобы иметь возможность конструировать опоры червяка по схеме «враспор», т.е. установить вал на двух подшипниках, размер L должен быть не более: (d_ПК – внутренний посадочный диаметр подшипника). Если расстояние между опорами червяка, измеренное по компоновке, получилось больше [ L ], то уменьшить его можно, сдвинув подшипники друг к другу (рисунок 6, б ).

Положение границ возможного сдвига подшипников определяют путем построения. Из центра колеса проводят дугу Б (в сторону червяка), затем – горизонтальную линию, совпадающую с наружным диаметром подшипника D _ПК.

Положение границы A возможного сдвига подшипника к червяку определяют путем измерения расстояния S между дугой и горизонтальной линией. Минимальная величина этого размера должна быть равна толщине стенки корпуса редуктора. Дальше сдвигать подшипник нельзя, так как при растачивании гнезда под подшипник может быть разрушен корпус редуктора. Точки пересечения дуги и вертикальных линий А обозначены цифрами 3 и 4 (рисунок 6, б).

 

Рисунок 6 – Схема установки подшипников на вал червяка:

а – установка от внутренней стенки корпуса редуктора;

б – установка со сдвигом к червяку

 

 

Следующий этап проектирования корпусных деталей редуктора – это конструирование опорных узлов валов редуктора. На этом этапе важно решить вопросы:

· рационального выбора типа подшипников и схемы установки их на валы;

· смазывания подшипников;

· выбора вида крышек подшипниковых узлов.

После решения этих вопросов приступают к расчету размеров всех элементов корпусных деталей редуктора (таблица 18).

 

 

Таблица 18 – Расчет основных элементов чугунных корпусных деталей

редуктора [13, с. 240 – 242]

Параметры	Расчетные зависимости
Толщина стенки корпуса d и крышки d1 редуктора:	В любой передаче d > 8 мм и d1 > 7 мм
· одноступенчатого червячного
Толщина пояса крышки редуктора
Толщина пояса корпуса редуктора
Толщина фундаментного пояса корпуса редуктора
Толщина ребер жесткости корпуса
Толщина ребер жесткости крышки
Число фундаментных болтов	, всегда: Z > 4
Диаметр фундаментных болтов: · для червячных редукторов
Диаметр болтов у подшипников
Диаметр болтов, соединяющих корпус и крышку редуктора
Расстояние от оси отверстия под болт диаметром d2 до расточки под подшипник

 

Примечание. Обозначения в формулах: a_w – межосевое расстояниецилиндрической или червячной передачи; R_e – внешнее конусное расстояние конической передачи; L_Л – длина лап корпуса редуктора; В_Л – ширина лап корпуса редуктора

 

КОНСТРУИРОВАНИЕ ЧЕРВЯКОВ

Червяки изготовляют из сталей 45 или 40Х с термообработкой витков до твердости их поверхностей не менее 45HRC. Чаще всего червяки выполняют заодно с валами.

Диаметры червяка известны из расчета геометрии. Длину нарезанной части и расстояние между опорами червяка L₂ (рисунок 7) принимают равной длине L по эскизной компоновке передачи (рисунок 6, а).

 

Рисунок 7 – Предварительная конструкция червяка

 

Сначала конструируют нарезанную часть червяка: от цилиндра выступов снимают фаску с обоих торцов под углом 20^о. Диаметры соседних участков d_B должны обеспечивать свободный выход режущего инструмента при нарезании витков червяка и демонтаж подшипников с вала.

Размеры хвостового участка вала зависят от длины L _ХВ и диаметра d_ХВ посадочного места полумуфты, соединяющей червяк с электродвигателем. Их выбирают по соответствующему стандарту на упругие муфты.

Диаметр вала под уплотнение d_УП назначают на 4…5 мм больше, чем под полумуфту, чтобы образовать ступень на валу для упора насаживаемой на хвостовик полумуфты (в случае цилиндрической формы хвостовика вала). Длину этого участка предварительно можно принять равной L _УП = 1,5^.d_УП. Уточнение длины L_УП возможно только после конструирования корпусных деталей редуктора.

Участки вала под подшипники выполняют длиной L _ПК = В_ПК + (2…3) мм. Удлинение этого участка на 2…3 мм выполняют для снятия фаски.

Конструирование всех остальных участков вала-червяка определяется диаметром вала под подшипники его опор. Поэтому окончательное конструирование вала-червяка возможно только после проверочного расчета подшипников червяка на долговечность. Возможные конструкции червяка приведены в пособии Дунаева П.Ф. и Леликова О.П. [5, с. 81]. Методика конструирования ступеней червяка та же, что при конструировании хвостовика.