Изучение конструкции и определение технических характеристик червячного редуктора с цилиндрическим червяком – 2 часа
Цель работы: получить представление о правилах и нормах проектирования и конструирования автономных узлов машин (редукторов). Получить навыки в измерении параметров червячной передачи, регулировке ее зацепления и подшипников.
Краткие теоретические сведения
Общие сведения о редукторах приведены в работе №3. Червячные передачи отличаются от зубчатых своим происхождением: они содержат в себе свойства передачи «винт-гайка» и зубчатых. Это определяет условия их работы и выдвигает требования к конструктивно-технологическим решениям. Надежность работы червячной передачи зависит от равномерности контакта зацепления, т.е. от точности взаимного расположения червяка и колеса; трения, которое зависит от свойств материалов венца колеса и винтиков червяка, шероховатости их рабочих элементов и качества смазки.
Одноступенчатые передачи применяют при необходимости редуцирования угловой скорости между перекрещивающимися валами в диапазоне передаточных отношений u = 8…63. Вследствие сравнительно низкого значения КПД червячные редукторы применяются для передачи мощности, как правило, до 50 кВт.
Вопросы входного контроля
1. Как обозначают на кинематических схемах червячные передачи, валы, подшипники?
2. Пояснить суть параметра «число витков червяка». Какие значения этого параметра регламентированы стандартом?
3. Дайте определение и поясните суть параметра «коэффициент диаметра червяка»; при определении каких параметров используют его значения?
4. Как влияет число витков червяка на значение КПД червячной передачи?
Оборудование, приборы и принадлежности
Для выполнения данной работы необходимо иметь: червячный редуктор (предпочтительно стандартный), набор гаечных ключей и отверток, штангенрейсмас, штангенциркуль, масштабную линейку, графитную краску для проверки пятна контакта, набор регулировочных прокладок, сборочный чертеж редуктора, справочные таблицы параметров червячных передач.
Основные задачи исследования
На примере заданного редуктора ознакомиться с его устройством, конструкцией и взаимодействием деталей, нормами их проектирования. Измерить параметры зубчатого колеса и червяка, определить заданные в таблице 4.2. параметры и занести их в таблицу отчета, выполнить кинематическую схему и эскиз червяка (колеса).
Последовательность выполнения работы
Осмотреть редуктор и наметить план его разработки.
Замерить 2-3 раза расстояние между осями валов и округлить его до ближайшего стандартного по ГОСТу, если оно лежит в пределах последнего. Значения aw занести в таблицу 4.2. отчета.
Отвинтить крепежные элементы крышки корпуса и крышек подшипниковых узлов, снять крышки и ознакомиться с внутренним устройством редуктора. Особое внимание обратить на способ регулировки подшипников и правильность зацепления червячной пары.
Вынуть червячное колесо редуктора вместе с валом, а также червяк с деталями на нем (детали и подшипники с валов не снимать).
Ознакомиться с конструкцией колеса и червяка. Путем замера, осмотра и расчета определить их размеры и параметры. Результаты занести в таблицу 3.2. отчета.
Параметры червячной пары, регламентируемые стандартом, сверить с ГОСТ 2144-93.
Выполнить кинематическую схему редуктора и эскизы элементов зацепления (червяка и колеса) в соответствии со СТ СЭВ 859-78.
Собрать редуктор в последовательности, обратной разборке.
Вопросы зачетного контроля
1. Как измеряются межосевое расстояние aw и осевой шаг червяка px?
2. Как определяют количество витков Z1 реального червяка?
3. Дайте характеристику одного из узлов (червяка или вала червячного колеса) рассмотренного редуктора; поясните конструкцию червяка и колеса, способ крепления на валу, тип подшипников и т.д.
4. В редуктор заливают определенное количество масла. Почему необходимо контролировать уровень масла в процессе эксплуатации редуктора? Как определяют уровень масла? Как обеспечивают поддержание рабочих качеств масла на стадии проектирования?
5. Почему подшипники червяка редуктора преимущественно монтируют в стаканах?
6. Как осуществляют смазывание подшипников червяка при верхнем и нижнем его расположении?
7. Какие конструктивные решения применяют для улучшения теплового режима работы червячных редукторов?
8. Выполните возможные схемы установки подшипников на валах червяка и червячного колеса.
9. Как обеспечивают точность монтажа червячной пары, и на что она влияет?
10. Какие факторы влияют на КПД червячного редуктора?
11. Назовите отличительные особенности червячной передачи по сравнению с зубчатой конической.
Содержание отчета
Отчет о работе оформить в виде таблицы 4.2., кинематической схемы исследуемого редуктора и эскиза одного из элементов кинематической пары (червяка или колеса). Для определения КПД значения угла трения 
приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1.
Зависимость угла трения от скорости скольжения 
| м/с | | м/с | | м/с | |
| 0,1 |  | 1,5 |  |  | |
| 0,5 |  |  |  | ||
| 1,0 |  | 2,5 |  |  |
Примечание: Меньшее значение относится к передачам с венцом колеса из оловянной бронзы, большее значение - к передачам с венцом колеса из безоловянной бронзы, латуни или чугуна.
Таблица 4.2.
Таблица основных геометрических, кинематических и силовых параметров исследуемого червячного редуктора
| Наименование параметра и его единица | Обозначение | Способ определения | Результаты измерений и вычислений |
| Червяк | |||
| Число витков (заходов) | z1 | Сосчитать | |
| Шаг осевой, мм | p1 | Измерить | |
| Модуль расчетный* | m1 |  | |
| Диаметр вершин витков, мм | da1 | Измерить | |
| Делительный диаметр, мм | d1 |  | |
| Диаметр впадин витков, мм | df1 |  | |
| Коэффициент диаметра червяка* | q1 |  | |
| Угол подъема витка винтовой линии, град | γ |  | |
| Длина нарезной части, мм | b1 | Измерить | |
| Колесо | |||
| Число зубьев | z2 | Сосчитать | |
| Диаметр вершин зубьев, мм | da2 | Измерить | |
| Делительный диаметр, мм | d2 |  | |
| Диаметр впадин зубьев, мм | df2 |  | |
| Наибольший диаметр колеса, мм | dam2 | Измерить | |
| Ширина венца, мм | b2 | Измерить | |
| Редуктор | |||
| Межосевое расстояние, мм | aw | Измерить | |
| Передаточное отношение | U |  | |
| Расчетное значение КПД |  |  | |
| Мощность на ведущем валу, кВт | P1 | Задается | |
| Частота вращения ведущего вала, мин-1 | n1 | Задается | |
| Вращающий момент на ведущем валу, Н м | T2 |  | |
| Силы в зацеплении, Н | |||
| Окружная | Ft |  | |
| Радиальная | Fr |  | |
| Осевая | Fa |  |
Примечания:
1. Значения модуля m1 и коэффициента диаметра червяка q1 принять по ГОСТ 2144-93 и уточнить все расчеты, связанные с этими параметрами.
2. Значение угла трения 
приведены в таблице 4.1.
3. Параметры передачи, относящиеся к ведущим звеньям, отмечены индексом 1, а ведомым – 2.
Литература
Основная:
1. Иванов М.Н., Финогенов В.А. Детали машин. - М.: Высшая школа, 2007.
2. Вагнер В.А.,Звездаков В.П., Тюняев А.В. и др. Детали машин. - М.: Машиностроение, 2007.
3. Чернилевский Д.В. Детали машин и основы конструирования. М.: Машиностроение, 2006.
4. Дунаев П.Ф., Леликов О.П. Конструирование узлов и деталей машин. М.: Машиностроение, 2006.
5. Куклин Н.С., Куклина Г.С., Житков В.К. Детали машин. - М.: Высшая школа, 2007.
6. Вереина Л.И. Техническая механика: Изд-во Академия. 2008.
Дополнительная:
1. Детали машин. Учебно-практическое пособие для студентов специальностей 260601 , 260602 п.ф.о. и с.ф.о. 3 и 4 курса. - М.: МГУТУ, 2009, 60 с. Изд. № 4980.
2. Балакин Ю.А., Буторин Л.В. Детали машин. Рабочая программа, методические документы, тематика курсовых проектов для студентов спец. 260601 , 260602 п.ф.о. и с.ф.о. М.: МГУТУ, 2009, 32 с. Изд. № 5056.
3. Дунаев П.Ф., Леликова О.П. Детали машин. Курсовое проектирование. М.: Высшая школа, 2006. 399 с.
4. Шейнблит А.Е. Курсовое проектирование деталей машин. М.: Высшая школа, 2006. 432 с.
Приложение
Схемы наладок и их описание
Рис.П1.
Описание наладки комплекса СМ1 к работе №2
Установить на плиту стола 1 две опорные стойки 2 и 3 и предварительно закрепить стойки к плите стола болтовыми соединениями – болт 5, гайка 6, шайба 7. Головки болтов 5 предварительно заведите в паз плиты стола 1. Вставьте в отверстие левой стойки 2 неподвижную шарнирную ось 8 и закрепите центральным болтом 9 рукоятки 10. Закрепите к шарнирной оси 8 датчик усилий до 5 кН 11, а к нему вилку 12. В отверстие стойки 3 вставьте подвижную шарнирную ось 13, перемещение которой вдоль оси создается штурвалом 14. Между вилкой 12 и подвижной шарнирной осью 13 установите один из образцов – стержень 15,16, 17 и скобу 18 и зафиксируйте штифтами специальными 19 в зависимости от выполняемой лаб раб. Нагружение образца производите вращением штурвала 14. Контролируйте растягивающую силу по показаниям блока измерений усилий (БИУ) поз. 8.
Разборку наладки производить в обратной последовательности.
Балакин Юрий Александрович
МЕХАНИКА
Лабораторный практикум
Редактор: Коновалова Л.Ф.
Подписано к печати:
Тираж: 100 экз.
Заказ № Изд. №