Общие сведения о червячных редукторах

При выполнении лабораторной работы студенты знакомятся с устройством и прин­ципом действия червячных редукторов, на которые распространяется ГОСТ 27701–88 «Редукторы червячные цилиндри­ческие». В соответствии с этим стандартом червячные редукторы бы­вают одноступенчатые с межосевым расстоянием а _ω и двухступенчатые c а _{ω 1} и а _{ω 2}:

– для одноступенчатых в диапазоне а _ω = 40...500 мм;

– для двухступенчатых для входной (быстроходной) ступени в диапазоне а _{ω 1}= 40...250 мм;

– для выходной (тихоходной) ступени в диапазоне а _{ω 2} = 63...500 мм.

Номинальные значения передаточных чисел редукторов U _ред долж­ны приниматься по ГОСТ 2144–76 [6]:

– для одноступенчатых в диапазоне U _ред = 5...100;

– для двухступенчатых в диапазоне U _ред = 80...4000.

Частота вращения входного вала редуктора (вала червяка) не должна превышать 1800 мин^-1.

Червячные редукторы применяются в строительных и подъемно-транспортных машинах, станках, автомобилях и других машинах и механизмах для передачи вращательного движения между валами с перекрещивающимися осями. Передаваемые мощности обычно в диапазоне 0, 5...50 кВт для вращающих моментов до 5000 Н× м.

Основу конструкции редуктора составляет червячная передача, детали которой устанавливаются в разъемном или неразъемном, гер­ме­тичном корпусе, являющемся резервуаром для жидкой смазки. Бы­стро­­ходный вал (Б) (рис. 8) изготавливается заодно с червяком, чер­вячное колесо устанавливается на тихоходном валу (Т) и закреп­ляется на нем с помощью разъемных соединений. Валы вращаются в подшип­ни­ках качения (шариковые, роликовые). Иногда медленно вращаю­щие­ся валы червячных колес устанавливаются в подшипниках скольжения.

В зависимости от взаимного расположения червяка и колеса, при котором обеспечиваются оптимальные условия смазки подшипников, одно­ступенчатые редукторы бывают следующих типов (см. рис. 8):

· РЧП – редуктор червячный с червяком, расположенным под колесом (нижнее расположение, рис. 8, а). Применяются при окружных скоростях червяка до 5 м/с, что обеспечивает лучшие условия для смазки при значительных затратах энергии на разбрызгивание масла;

Рис. 8. Принципиальные схемы червячных редукторов

· РЧН – редуктор червячный с червяком, расположенным над колесом (верхнее расположение, рис. 8, б). Используется при окружных скоростях червяка, больших 5 м/с. Такое расположение снижает потери энергии на разбрызгивание масла;

· РЧУ – редуктор червячный универсальный, у которого в кор­пусе есть два противоположных одинаковых основания с отверстиями для крепления редуктора (рис. 8, в), что позволяет по экономическим и конструктивным соображениям устанавливать такие редукторы в при­во­дах машин в нужное положение с верхним либо с нижним распо­ложением червяка. Вал червячного колеса (тихоходный вал – Т) может выходить как в одну, так и в обе стороны редуктора. Расстояния А ₁ и А ₂ (рис. 8, в) могут быть одинаковыми или различными, в зави­симости от использования.

Значительно реже применяются редукторы с боковым располо­же­нием червяка относительно колеса, когда ось червяка находится либо в горизонтальной (рис. 9, а), либо в верти­кальной (рис. 9, б) плоскости.

а б

Рис. 9. Редукторы с боковым расположением червяка
а – с колесом в горизонтальной плоскости;
б – с колесом в вертикальной плоскости

В марке редуктора цифрами указывается межосевое расстояние в миллиметрах. Например: РЧН-80 – редуктор червячный с червяком над колесом с межосевым расстоянием а _ω = 80 мм. Кроме этих над­писей на металлической табличке, закрепленной на корпусе редуктора, указывается номинальное передаточное число редуктора – U _ред.

Червячные редукторы по сравнению с зубчатыми редукторами обладают рядом достоинств и недостатков, а именно:

основные достоинства: бесшумность и плавность в работе, большие передаточные числа в одной ступени (U _ред = 5...100) при относительно малых габаритах;

основные недостатки: низкий КПД, необходимость применения дорогих антифрикционных материалов (бронзовых сплавов для зубьев колеса и легированных сталей для червяка), значительный нагрев деталей червячной передачи и корпуса при продолжительной работе и высоких скоростях, повышенные требования к качеству конструкции и монтажа подшипниковых узлов. Все эти недостатки объясняются боль­шими силами трения в зоне зацепления червячной пары и высокими осевыми усилиями в валах червяка и червячного колеса.

Многие червячные редукторы при определенных условиях обла­дают свойством самоторможения, когда усилия вращения могут пере­даваться только в одном направлении – от червяка к колесу и не могут передаваться в обратном направлении – от колеса к червяку (из-за высоких сил трения при обратном вращении). Это свойство часто используется в грузоподъемных устройствах, когда червячный редук­тор выполняет роль автоматического стопор­ного устройства для предот­вращения обратного вращения вала червяч­ного колеса, на ко­тором установлен канатный барабан, с самопроиз­вольным опусканием (падением) поднятого груза при отключении или поломке тормозов.