3 Объекты исследования, оборудование, инструменты

Объектом исследования является одноступенчатый червячный редуктор. Инструменты: гаечный ключ, штангенциркуль, линейка.

4 Задание на работу

Изучить конструкцию редуктора и подшипниковых узлов. Выполнить кинематическую схему редуктора. Определить передаточное число редуктора, модуль зацепления, основные параметры червяка и червячного колеса, межосевое расстояние. Выполнить эскиз червяка и червячного колеса и эскиз по указанию преподавателя.

5 Порядок выполнения работы

Ознакомиться с конструкцией редуктора в сборе. Отвернуть винты, крышки снять. Вынуть червячное колесо и червяк в сборе. Ознакомиться с конструкцией. Определить число заходов витков резьбы червяка и подсчитать число зубьев колеса. Выполнить кинематическую схему червячного редуктора и определить передаточное число. На червяке замерить осевой шаг и определить модуль. Величину модуля округлить до стандартного значения (см. прил.).

Рассчитать основные размеры червяка и червячного колеса, замерить наружные диаметры и сравнить их с размерами, полученными расчетным путём. Рассчитать межосевое расстояние. Выполнить эскиз червяка и червячного колеса, проставить размеры. Выполнить эскиз вала по указанию преподавателя. Собрать редуктор.

6 УКАЗАНИЯ ПО ОФОРМЛЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Лабораторную работу оформить в тетради для лабораторных работ с выполнением схем, эскизов и расчетов, указанных в п.5.

7 Контрольные вопросы

1. Назначение червячного редуктора?

2. Как выразить передаточное число ступени через угловую скорость, частоту вращения и основные параметры червячной передачи?

3. Во сколько раз меньше частота вращения колеса?

4. Какие подшипники применены в редукторе?

5. Каково назначение ребер в корпусе редуктора?

6. Как собирается редуктор?

7. Каковы особенности конструкции червяка и червячного колеса?

8. Что называется осевым шагом червяка?

9. Что называется ходом винтовой линии?

10. Почему с уменьшением модуля коэффициент диаметра червяка увеличивают?

11. Угол профиля витка в осевом сечении?

12. В каком сечении витки червяка описаны архимедовой спиралью?

13. Почему передаваемую мощность в червячной передаче ограничивают?

14. Укажите способы размещения червяка относительно колеса?

15. Назовите причину сравнительно низкого к.п.д. в червячной передаче?

16. Почему рекомендуют червячную передачу применять в качестве быстроходной ступени?

17. Какие силы действуют в зацеплении червячной передачи?

18. Из каких соображений выбирают число витков червяка ?

19. Объясните, почему осевое усилие на червяке всегда больше окружногои радиального?

20. Как влияет на к.п.д. передачи?

21. В червячной передаче различают окружные скорости на червяке, колесе и скорость скольжения. Какая из них наибольшая?

22. Почему зубья червячного колеса имеют дугообразную форму?

Приложение 1 Сочетания модуля т и коэффициентов диаметра червяка q (по ГОСТ 2144-76)
т	2	2,5	З,15
q	8;10;12,5;16;20	8;10;12,5;16;20	8;10;12,5;16;20
т	4	5	6,3
q	8;10;12,5;16;20	8;10;12,5;16;20	8;10;12,5;16;20
т	8	10	12,5
q	8;10;12,5;16;20	8;10;12,5;16;20	8;10;12,5;16;20

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

1 КИНЕМАТИЧЕСКАЯ СХЕМА РЕДУКТОРА

2 ПРОСТАВИТЬ РАЗМЕРЫ ГАБАРИТНЫЕ И УСТАНОВОЧНЫЕ

Рис. 1 Редуктор червячный одноступенчатый

3 ПРОСТАВИТЬ РАЗМЕРЫ ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ

Рис. 2 Размеры выходного и входного концов валов

4 КАКОЙ ТИП ЧЕРВЯКА ИСПОЛЬЗОВАН В ПЕРЕДАЧЕ ?

Рис. 3 Червячная передача с ____________________червяком

1 – червяк; 2 – червячное колесо

5 ПЕРЕДАТОЧНОЕ ЧИСЛО ПЕРЕДАЧИ

6 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ЧЕРВЯЧНОГО ЗАЦЕПЛЕНИЯ

	Наименование параметра	Результат
	Модуль осевой, мм
Параметры червячного колеса	Делительный диаметр, мм
червячного колеса	Диаметр вершин, мм
	Диаметр впадин, мм
	Наибольший диаметр,мм мммм
	Диаметр вершин,мм	измерить
	Делительный диаметр, мм
Параметры червяка	Коэффициент диаметра
	Делительный диаметр (уточненное значение)
	Диаметр впадин, мм

Примечание

а) шаг замерить по червяку.

б) модуль уточнить по ГОСТ

6 УКАЖИТЕ ВАРИАНТЫ ПО РАСПОЛОЖЕНИЮ ЧЕРВЯЧНОЙ ПАРЫ ?

Рис. Схемы расположения червячной пары

1

2

3

4

5

7.ОПИСАНИЕ СБОРКИ РЕДУКТОРА (УКАЗАТЬ ТИП ПОДШИПНИКОВ, ИХ НОМЕРА, СПОСОБ КРЕПЛЕНИЯ К ВАЛУ, СПОСОБ РЕГУЛИРОВКИ ЧЕРВЯЧНОЙ ПАРЫ И Т.Д.)

Подпись преподавателя

Дата

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ

1. Цель работы

Целью работы является ознакомление с классификацией, конструкцией, основными характеристиками и маркировкой подшипников качения.

2. Теоретические положения

Достоинствами подшипников качения по сравнению с подшипниками скольжения являются:

1. Малые потери на трение

2. Малые габариты по ширине.

3. Взаимозаменяемость.

4. Малая стоимость.

5. Малый расход смазки.

К недостаткам относятся, малый ресурс, значительные габариты по диа­метру, ограниченные быстроходность и способность воспринимать ударные нагрузки.

По форме тел качения подшипники разделяются на шариковые и роли­ко­вые (рис. 1,2)

Ролики - цилиндрические (короткие и длинные, витые), конические, боч­кообразные, игольчатые (рис. 3)

Шарикоподшипники быстроходнее роликоподшипников, т.к. масса тел качения у них меньше.

По характеру воспринимаемой нагрузки подшипники качения делятся на подшипники радиальные, радиально-упорные, упорные и упорно-радиальные.

Радиальные подшипники предназначены для восприятия радиальных на­грузок. Однако некоторые типы радиальных подшипников воспринима­ют ограниченную и осевую нагрузку.

Радиально-упорные подшипники предназначены для восприятия одно­временно действующих радиальных и осевых нагрузок. Упорные -только осевых нагрузок, упорно-радиальные - в основном для восприятия осевых нагрузок и в зна­чи­тельно меньшей степени радиальных.

2.1. Краткая характеристика некоторых типов подшипников качения

Подшипник качения в общем случае состоит из внутреннего кольца, на-­ружного кольца, тел качения (шариков или роликов) и сепаратора, разде­ляющего и направляющего тела качения по беговым дорожкам.

Рис. 1 Основные типы шарикоподшипников

а) радиальный однорядный; б) радиально-упорный однорядный;

в) радиальный двухрядный; г) радиальный сферический двухрядный;

д) упорные радиальные; е) упорные двойные

Рис. 2 Основные типы роликоподшипников

а) радиальный с короткими цилиндрическими роликами без буртиков на наружном кольце; б) радиальный с короткими цилиндрическими роликами без буртиков на внутреннем кольце; в) радиальный с короткими цилиндрическими роликами буртиками на наружном и внутреенем кольцах; г) радиальный двухрядный сферический

Рис 3 Основные типы тел качения

.

.

Рис.4 Радиальныйоднорядныйшарикоподшипник

1-кольцо внутреннее; 2-кольцо наружное; 3-тело качения; 4-сепаратор

Радиальный однорядный шариковый подшипник (рис 4) — наиболее про­стой и дешевый подшипник, воспринимающий радиальную и осевую на­грузки, причем осевая нагрузка не превышает 70% от неиспользо­ванной радиальной нагрузки (неиспользованная нагрузка - разность ме­жду допус­тимой и действующей нагрузками) Подшипник допускает не­большие пере­косы - до 15'. Возможна его эксплуатация без предвари­тельной регули­ровки.

Рис. 5 Шарикоподшипник радиальный сферический двухрядный

Шарикоподшипник радиальный сферический двухрядный (рис.5) предназначен в основном для восприятия радиальных нагрузок, но может воспринимать од­новременно и двухстороннюю осевую нагрузку, которая не должна пре­вы­шать 20% неиспользованной радиальной нагрузки. Выполненная по сфере дорожка качения на наружном кольце обеспечивает нормальную ра­боту подшипника даже при значительном (2-3)° перекосе внутреннего кольца относительно наружного.

Радиальный роликоподшипник с короткими цилиндрическими роли­ками (рис.6) предназначен для восприятия только радиальных нагру­зок. Обладает значительно большей нагрузочной способностью по сравнению с равногабаритными шариковыми подшипни­ками, но по скоростным характеристикам несколько им уступает. Подшипники очень чувствительны к перекосам внутренних колец относительно наружных, так как при этом возникает концентрация напряжений у краев дорожек.

Рис.6. Радиальные роликоподшипники с короткими цилиндрическими роликами: а, б- однорядные; в -двухрядные.

Рис. 7 Радиальный роликоподшипник сферический двухрядный

Радиальный роликоподшипник двухрядный сферический. (рис.7) пред­назначен в основном для работы под радиальными нагрузками, но может одновременно воспринимать и осевую нагрузку, действующую в обоих направлениях и не превышающую 25% неиспользованной допустимой радиальной нагрузки. Подшипник обладает значи­тельно большей грузоподъемностью, чем сферический шарикоподшипник с такими же габаритами.

Подшипник может работать при значительном (порядка 2-3)° перекосе оси внутреннего кольца отно­сительно наружного.

Рис. 8 Радиальный игольчатый роликоподшипник

Радиальный игольчатый роликоподшипник (рис.8) предназначен для восприятия только радиальных нагрузок. Особенно широко применяется для работы в качательном режиме. Обладает малыми габаритами в радиальном направлении. Осевое перемещение вала не ограничи­вается. Перекос вала относительно наружного кольца недопустим, т.к. это ведет к нарушению ли­нейного контакта игл с дорожкой качения.Такие подшипники без внутренних колец применяют при необходимо­сти предельного уменьшения радиальных габаритных размеров узла.

Радиальный роликоподшипник с длинными цилиндрическими роликами предназначен для восприятия больших радиальных нагрузок при невысоких скоростях.

Рис.9. Радиальный роликоподшипник с длинными цилиндрическими роликами

Подшипники выпускают как с наружными и внутренними кольцами, так и без них (рис.9) Осевое перемещение вала не ограничивается, перекос вала недопустим.

Радиально-упорный шарикоподшипник (рис.10) предназначен для вос-

приятия радиальных и осевых нагрузок Способ­ность воспринимать осевую нагрузку возрастает с увеличением угла контакта за счет уменьшения радиальной нагрузки. По скоростным характеристикам не ус­тупает радиальному однорядному.

Рис. 10 Радиально-упорный шарикоподшипник

Рис 11 Радиально-упорный конический роликоподшипник

Радиально-упорный конический роликоподшипник (рис. 11) предназначен для восприятия одновременно действующих радиальных и осевых нагрузок. Допустимые окружные скорости значительно ни­же, чем у подшипников с короткими цилиндрически­ми роликами, а тем более, чем у шарико­подшипников. С увеличением угла конусности осевая нагрузка воз­растает за счет уменьшения радиальной. Перекос вала относительно оси подшипника недопустим.

Рис. 12 Упорный шарикоподшипник

Упорный шарикоподшипник (рис.12) предназначен для восприятия осевой нагрузки. Допускает значительно меньшие ок­ружные скорости по сравнению с другими типами шарикоподшипников, так как дорожки качения могут воспринимать лишь ограниченные центробежные нагрузки, возникающие при движении шариков.

2.2 Условные обозначения подшипников

Условные обозначения, написанные цифрами, характеризуют внутрен­ний диаметр подшипника, его серии по диаметру и по ширине, тип, конст­руктивные особенности и класс точности. Всего цифр может быть 7

Перед цифрами через тире указывают класс точности. После цифр воз­можны дополнительные буквенные знаки.

Первые две цифры, читая справа, обозначают внутренний диаметр под­шипника, 00-10 мм; 01-12 мм; 02-15 мм; 03-17 мм.

Для подшипников с внутренним диаметром от 20 до 495 мм эти цифры соответствуют внутреннему диаметру, деленному на 5. Например, под­шипник с внутренним диаметром 30 мм имеет две цифры справа условного обозначения 06, а с внутренним диаметром 80 мм - 16 и т.д.

Третья цифра справа обозначает серию диаметров подшипников;

1 -особо легкая; 2 - легкая; 3 - средняя; 4 - тяжелая; 5- легкая широкая; 6 – средняя широкая; 7 - особо легкая узкая; 8 - сверхлегкая узкая; 9 - сверх­легкая узкая, нормальная, широкая или особо широкая.

Четвертая цифра справа обозначает тип подшипника;

0. - радиальный шариковый;

1. -радиальный шариковый сферический;

2. - радиальный с короткими цилиндрическими роликами;

3. - радиальный роликовый сферический;

0. - радиальный роликовый с длинными цилиндрическими роликами или игольчатый;

0. - радиальный роликовый с витыми роликами;

1. - радиально-упорный шариковый;

2. - роликовый конический;

3. - упорный шариковый;

4. - упорный роликовый.

Пятая или пятая и шестая цифры обозначают конструктивные особенно­сти подшипника - угол контакта шариков в радиально-упорных подшип­никах, наличие стопорной канавки на наружном кольце и т.д.

Большое разнообразие конструктивных особенностей подшипника не позволяет привести перечень их с указанием обозначения.

Седьмая цифра обозначает серию габаритов по ширине :

1. - нормальная;

2. - широкая;

3. … 6 - особо широкая; 7 - узкая.

Рис 13 Влияние серии подшипника на его габариты по

ширине и диаметру

Нули, стоящие левее последней значащей цифры, отбрасываются и в обозначении не указываются.

Перед условным обозначением подшипника через тире указывают класс точности:

0 - нормальный класс, 6 - повышенный; 5 - высокий; 4 -прецизионный; 2 - сверх прецизионный. На подшипниках нормальной точ­ности обозначение класса не дается.

Справа от условного обозначения буквами русского алфавита указывают дополнительные обозначения, например:

Ю - детали подшипника из коррозионно-стойкой стали;

Р -детали подшипника из теплостойких сталей;

Б - сепаратор из безоловянистой бронзы;

Д - сепаратор из алюминиевого сплава;

Е - сепаратор из пластмассы (текстолит и др.)

К - конструктивные изменения деталей подшипника,

Ш - специальные требования по шуму;

С - подшипники закрытые.

4. Материалы, применяемые для изготовления подшипников

Основными материалами для колец и тел качения подшипников являются шарикоподшипниковые, высокоуглеродистые хромистые стали ШХ15 и ШХ15СГ. Число в обозначении марки указывает на среднее содержание хрома в десятых долях процента. Среднее содержание углерода 1—1,1%. Сталь ШХ15СГ содержит дополнительно кремний и марганец.

Широко применяют также цементируемые, легированные стали 18ХГТ и 20Х2Н4А.

Твердость колец и роликов (кроме витых и длинных цилиндрических) обычно НRС 60—65, шариков — НRС 62—66.

Для работы в условиях высоких температур применяют теплостойкие стали 95X18, ЭИ347Ш и др. При требовании немагнитности—бериллиевую бронзу.

Сепараторы массовых подшипников изготовляют из мягкой, углеродистой стали методом штамповки. Для высокоскоростных подшипников применяют массивные сепараторы из антифрикционных бронз, анодированного дюралюминия, металлокерамики, текстолита, пластифицированной древесины, полиамидов. В специальных случаях применяют пластмассовые сепараторы с металлическим каркасом.

В условиях ударных нагрузок и высоких требованиям к бесшумности работы начинают применять тела качения из пластмасс. При этом резко снижаются требования к твердости колец и их можно изготовлять из легких сплавов.

4 Объекты изучения и инструменты

Работа ведется с комплектом различных конструкций подшипников ка­чения. Измерительный инструмент - штангенциркуль.

5 Порядок выполнения работы

5.1 Получить от преподавателя два подшипника и штангенциркуль.

2. Выполнить эскизы подшипников.

3. Дать расшифровку условного обозначения подшипника.

5.4 Дать краткую характеристику подшипника, отметив, какие нагрузки предназначен воспринимать подшипник; допускает ли подшипник перекосы вала в корпусе и в каких пределах; дать сравнительную характеристику подшипников по грузоподъемности.

6 Контрольные вопросы

1. Чем отличаются подшипники качения от подшипников скольжения?

2. Сравните шариковые и роликовые подшипники.

3. Какие типы подшипников не допускают осевую нагрузку?

4. Какие типы подшипников не допускают перекосы?

5. Особенность сборки шариковых подшипников.

6. Какие типы подшипников наиболее распространены?

7. Какими причинами ограничена быстроходность упорных подшипников?

8. Когда следует применять сферические подшипники?

9. Из каких деталей состоят подшипники качения?

10. Могут ли шариковые подшипники воспринимать комбинированную (радиальную и осевую) нагрузку?

11. Укажите причины потери работоспособности подшипниками качения

12. До какой твердости закаливают кольца подшипников качения?

13. До какой твердости закаливают тела качения?

14. Допустимый угол перекоса внутреннего кольца относительно наружного в шариковом радиальном однорядном подшипнике?

15. Допустимый угол перекоса внутреннего кольца относительно наружного в шариковом радиальном сферическом подшипнике?

16. Допустимый угол перекоса колец в упорном шариковом однорядном подшипнике?

17. Допустимый угол перекоса внутреннего кольца относительно наружного в радиально-упорном роликовом коническом подшипнике?

18. Допустимый угол перекоса внутреннего кольца относительно наружного в радиально-упорном шариковом подшипнике?

19. Из какого материала изготавливают кольца и тела подшипников качения?

20. Из какого материала изготавливают сепараторы подшипников качения? От чего зависит выбор материала?

21. Когда тела качения изготавливают из пластмассы?

22. Когда применяют игольчатые подшипники

23. Потери на трение в шариковом радиальном однорядном подшипнике

24. Потери на трение в шариковом радиальном однорядном подшипнике

25. Потери на трение в радиальном однорядном подшипнике с короткими цилиндрическими роликами без буртиков на наружном кольце?

26. Когда применяют радиальные подшипники с короткими цилиндрическими роликами без буртиков на наружном кольце?

27. Какую смазку применяют для подшипников качения?

28. Какие подшипники наиболее быстроходные?

29. В каком подшипнике отсутствует сепаратор?

30. Как распределяется радиальная нагрузка между телами качения? Какое тело качения является наиболее нагруженным?

ОТЧЕТ ПО ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ

1 ВЫПОЛНИТЬ ЭСКИЗЫ ПОДШИПНИКОВ (РАЗРЕЗ)

1.1 № 1.2 №

2 РАСШИФРОВАТЬ НОМЕРА ПОДШИПНИКОВ

2.1 № 2.2 №

3 ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДШИПНИКА

3.1 №

3.2 №

Подпись преподавателя______________ /________________ /

Дата

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРИТИЧЕСКОЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ВАЛА