Общие сведения о червячной передаче

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

 

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»

 

 

КАФЕДРА «УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ»

 

Н С Голубков

А.А.Колупаев

Ф.Л.Хмурович

 

Методические указания

к лабораторной работе № 2

«Паспортизация червячной передачи червячного редуктора»

 

Ижевск 2012

 

 

УДК 621.81(07)

 

Лабораторная работа № 2 «Паспортизация червячной передачи червячного редуктора»

 

 

Составители: Н.С.Голубков, канд. техн. наук профессор,

А.А.Колупаев, канд. техн. наук доцент,

Ф.Л.Хмурович, канд. техн. наук доцент

 

Рецензент: А.У.Ибрагимов, канд. техн. наук профессор

 

 

Ó Ижевский государственный технический университет

 

Цель работы

1.1. Изучение червячной передачи.

1.2. Ознакомление с деталями, последовательно передающих энергию.

1.3. Освоение способов замера геометрических размеров, необходимых для расчетов.

1.4. Овладение знаниями формул расчета геометрических, кинематических, энергетических и силовых параметров червячной передачи.

Оборудование

2.1. Одноступенчатый червячный редуктор с верхним или нижним расположением червяка.

2.2. Измерительный инструмент: штангенциркуль, линейка.

Порядок проведения работы.

3.1. Изучить раздел 4 «Общие сведения о червячной передаче».

3.2. Разобрать редуктор и ознакомиться с деталями, расположенными внутри корпуса.

3.3. Установить, какой вал является входным (быстроходным), какой вал является выходным (тихоходным).

3.4. Установить, какой элемент является червяком, какой – червячным колесом.

3.5. Установить, как расположен червяк относительно червячного колеса (червяк – над колесом или под колесом).

3.6. Определить направление винтовой линии червяка (правое или левое). Для этого расположить червяк вертикально (Приложение 1, рис.П1.1), мысленно перемещать точку А по винтовой поверхности. Если точка будет перемещаться слева-вверх-направо – винтовая линия имеет правое направление. Если – справа-вверх-налево – направление левое.

3.7. Ознакомиться с конструкцией червячного колеса (цельное или сборное) и дать ее описание.

Установленную информацию в виде ответов на вопросы (3.1...3.6) и кинематическую схему (Приложение 2, рис.П2.1) занести в раздел 1 отчета.

Общие сведения о червячной передаче

Червячная передача (рис.4.1) предназначена для преобразования вращательного движения при скрещивающихся осях элементов передачи. Наибольшее распространение получили передачи с цилиндрическим червяком, с углом скрещивания 90⁰, которые называются ортогональными цилиндрическими червячными передачами.

Один из элементов называется червяком, имеющим вид винта, второй элемент – червячное колесо.

В червячной передаче, как в передачах с параллельными и пересекающимися осями контакт имеет линейный характер контакта, что важно для обеспечения нагрузочной способности.

Главным достоинством червячной передачи является высокий кинематический эффект, то есть в малом объеме можно получить большое передаточное число. Кроме того, червячная передача имеет высокую плавность и бесшумность работы. Важным достоинством червячной передачи является возможность получения самоторможения. Такое свойство используется в приводах легких грузоподъемных машин. При вращении червяка, соединенного с двигателем, груз поднимается. Когда двигатель выключается, червячная передача становится тормозом, груз остается в поднятом состоянии.

К недостаткам червячной передачи относится пониженный коэффициент полезного действия (КПД), и как следствие, повышенная тепловая напряженность.

 

Применяют червяки нескольких типов. Распространенными являются: архимедов, эвольвентный, конволютный. У архимедова червяка (рис.4.2) профиль в поперечном сечении очерчен спиралью архимеда. При нарезании червяка режущие кромки резца (рис.4.5) устанавливается в осевой плоскости А-А, поэтому витки в осевом сечении имеют прямобочный профиль. Архимедов червяк, как правило, не шлифуется.У эвольвентного червяка (рис.4.3) профиль в поперечном сечении очерчен эвольвентой. Винтовые поверхности витка нарезаются раздельно (рис.4.6) при установке режущей кромки резца выше или ниже оси. В осевом сечении профиль имеет криволинейный характер. Такие червяки легко шлифуются. У конволютного червяка (рис.4.4) профиль в поперечном сечении очерчен удлиненной (или укороченной) эвольвентой. Способов установки резца при нарезании и здесь может быть несколько. Например, плоскость режущих кромок резца (рис.4.7) устанавливается по нормали к винтовой линии на делительном цилиндре и равноотстоящей от боковых поверхностей витка. В осевом сечении будет криволинейный профиль. Все три вида имеют, так называемую, линейчатую винтовую поверхность, поскольку образуются линейной режущей кромкой в том или ином сечении. Если, например, шлифовать конволютный червяк кругом с прямолинейной образующей, получится профиль, где ни в одном сечении не будет прямых линий. Такие червяки называют неленейчатыми. Для получения сопряженной поверхности на зубе колеса фреза должна быть изготовлена таким же способом.

ГОСТ 19036-94 регламентирует условное обозначение каждого типа червяков. Например, архимедов – ZA; эвольвентный – ZI; конволютный – ZN; нелинечатый, шлифованный конусным кругом, - ZT.

По нагрузочной способности перечисленные профили, практически, одинаковы, и выбирают тот или иной профиль, исходя из технологических соображений. Поэтому все рассуждения в литературе о червячных передачах базируются на геометрии архимедовых червяков как наиболее простых по форме.

Зубья червячных колес нарезают червячными фрезами, (рис.4.8) у которых режущие кромки повторяют геометрию и кинематику червяка – в этом залог получения линейного контакта в передаче. Не следует путать понятия «линейчатая поверхность» и «линейный контакт. Линейчатая поверхность предполагает наличие в одном из сечений прямой линии. Линейный контакт предполагает контакт по линии любой кривизны, в отличие от контакта точечного.

Для того, чтобы минимальным количеством фрез можно было нарезать максимальное количество червячных колес с различными параметрами, сочетание осевого модуля (m), коэффициент делительного диаметра червяка (q) и число витков червяка (Z₁) регламентируется ГОСТ 19672-74.

Изменением положения фрезы относительно заготовки колеса можно вводить модификацию зацепления (рис.4.9). Для того чтобы вписаться в стандартное межосевое расстояние a'_w, фрезу сдвигают на величину xm (m – модуль, x- коэффициент сдвига инструмента). При этом изменяются размеры только колеса, червяк остается неизменным, поскольку он идентичен фрезе. Предпочтительным является положительное смещение, в сторону от центра колеса.

К разновидностям передач червячного типа относятся глобоидная и спироидная передачи. В глобоидной передаче (рис.4.10) не только колесо охватывает червяк, но и червяк охватывает колесо. За счет особенностей геометрии контакт передачи обладает более высокой нагрузочной способностью. Недостатком глобоидной передачи считается более сложная технология изготовления червяка.

В спироидной передаче (рис.4.11) цилиндрический червяк расположен со стороны торца спироидного колеса, где нарезаны спиральные зубья. Нагрузочная способность спироидной передачи соизмерима с глобоидной, но поскольку в спироидной передаче меньше скорость скольжения V_s, КПД будет выше, чем в передаче как с цилиндрическим, так и с глобоидным червяком. Технология изготовления червяка такая же, как и в обычной червячной передаче.

Червячные передачи часто используются в редукторах (рис.4.12) привода конвейеров, грузоподъемных машин, в транспортных средствах. Червячные передачи .используются в технологическом оборудовании.

Измерение размеров

5.1. Определить межосевое расстояния передачи a_w путем косвенных измерений размеров корпуса (Приложение 2, рис.П2.2). Рассчитанное по результатам измерений межосевое расстояние согласовать со стандартом ГОСТ 2144-76 (в редакции 92г) (Приложение 3, таблица П3.2) и занести в таблицу 1 отчета.

5.2. Сосчитать число зубьев червячного колеса Z₂ и занести в таблицу 1 отчета.

5.3. Определить число витков (заходов) червяка Z ₁(Приложение 2, рис.П2.2).

5.4. Определить шаг винтовой линии червяка P. Для этого с целью увеличения точности замера измерить несколько шагов (Приложение 1, рис.П1.3). Обратить внимание на необходимость установки ножек штангенциркуля в точки A и B. Получим шаг

,

где k – число замеренных шагов;

L – расстояние вдоль оси червяка между одноименными точками A 1-го и B k-го шагов.

5.5. Измерить наружный диаметр червяка d_a1.