Метрологическая проработка конструкции узла червячного редуктора. Выбор посадок гладких цилиндрических соединений

Червячные редукторы обладают свойством самоторможения, по этому очень часто они используются в подъемных машинах. Например, при обесточивании электродвигателя лифта, редуктор самотормозится и не дает лифту упасть.

Также червячные редукторы позволяют применять защиту от перегрузки. Предохранительным элементом является шпонка на входном валу, которая выполняется более короткой и из более «слабого» материала, чем остальные шпонки. Так, например, при заклинивании лифта, эта шпонка срезается и электродвигатель не перегорает.

Однако наряду с этими полезными свойствами червячные редукторы обладают и недостатками, одним из которых является низкий (по сравнению с зубчатыми редукторами) КПД, так как в них присутствует трение скольжения. Для уменьшения этого трения применяются сборные червячные колеса, состоящие из ступицы и венца. Именно венец, изготовленный из цветного металла (бронза и др.) и позволяет уменьшить трение в передаче.

В этом курсовом проекте рассмотрен узел, в который входит именно такое червячное колесо. 

1.  Выбор посадок гладких цилиндрических соединений.

Посадки выбирают в зависимости от назначения и условий работы оборудования и механизмов, их точности, условий сборки. Допуски отверстия и вала в посадке не должны отличатся более чем на 1-2 квалитета. Больший допуск, как правило, назначают для отверстия.

Для соединения ступицы червячного колеса с валом используем переходную посадку H7/n6 т. к. при выходе из строя червячного колеса редуктора придётся его менять, что довольно затруднительно при посадке с натягом.

Расчет посадки: Ø

TD=ES-EI=25мкм (поле допуска отверстия)

Td=es-ei=16мкм (поле допуска вала)

T(Dd)=TD+Td=41мкм (поле допуска посадки)                                  es         +33

S_max=ES-ei=8мкм (максимальный зазор)                      ES         +25  n6

N_max=-S_min=-(EI-es)=33мкм (максимальный натяг)H7            ei         +17

0  0

Для соединения венца червячного колеса со ступицей используем посадку с натягом H7/r6 т. к. при выходе из строя червячного колеса оно будет меняться полностью. Также, посадка с натягом исключает проворот ступицы относительно венца.

Расчет посадки:                                                                                                         TD=ES-EI=40-0=35мкм (поле допуска отверстия)

Td=es-ei=15мкм (поле допуск вала)                                                    es        +94

T(Dd)=TD+Td=50мкм (поле допуска посадки)                                       s5

N_min=-S_max=-(40-100)=44мкм (минимальный натяг)                           ei         +79

N_max=-S_min=-(0-125)=94мкм (максимальный              ES         +35  

натяг)                                                                                     H7

                                                                             0                                              0

2.Посадки подшипников качения.

При посадке подшипников качения наружное кольцо диаметром D принято за основной вал, а внутреннее кольцо диаметром d – за основное отверстие. Таким образом, посадки наружного кольца с корпусом осуществляются по системе вала, а посадки внутреннего кольца с валом – по системе отверстия. По этому при выборе посадок на вал следует иметь в виду, что характер соединений внутреннее кольцо – вал получается более плотным, чем в обычных соединениях системы отверстия при тех же отклонениях вала. Характер соединений наружное кольцо – корпус такой же, как и в обычных соединениях.

Соединение вращающихся относительно нагрузки колец с валом должно осуществляться обязательно с натягом, исключающим проворачивание и обкатывание кольцом сопряжонной детали, развальцовку посадочных поверхностей и контактную корозию. Посадки неподвижных относительно нагрузки колец назначают более свободными, допускающими наличие небольшого зазора, так как обкатывания                                       кольцами сопряженных деталей в данном случае не происходит. Принято считать, нерегулярное проворачивание невращающегося кольца полезно, так как при этом изменяется положение его зоны нагружения. Кроме того, такое сопряжение облегчает осевые перемещения колец при монтаже, регулировании зазоров в подшипниках и температурных деформациях валов.

Исходя из этих условий выбираем посадки подшипников данного узла:

-  для внутренних колец: Ø40

Ø35

-  для наружного кольца: Ø80

-  посадка стакана в корпус: Ø90        

Расчет посадки Ø40

TD=ES-EI=12мкм (поле допуска отверстия)                                          es         +18

Td=es-ei=16мкм (поле допуск вала)                                                               k6                                                     

T(Dd)=TD+Td=28мкм (поле допуска посадки)                                       ei         +2      

N_min=-S_max=2мкм (минимальный натяг)                                      0                                       0

N_max=-S_min=30мкм (максимальный                                                     L0

натяг)                                                                                                 EI         -12

Расчет посадки Ø35

TD=ES-EI=12мкм (поле допуска отверстия)                                          es         +18

Td=es-ei=16мкм (поле допуск вала)                                                               k6                                                    

T(Dd)=TD+Td=28мкм (поле допуска посадки)                                       ei         +2       

N_min=-S_max=2мкм (минимальный натяг)                                      0                                       0

N_max=-S_min=30мкм (максимальный                                                     L0

натяг)                                                                                                EI         -12

Расчет посадки Ø80

TD=ES-EI=35мкм (поле допуска отверстия)                                                  ES         +35

Td=es-ei=42мкм (поле допуска вала) H7

T(Dd)=TD+Td=77мкм (поле допуска посадки)                     0                                          0 

S_max=ES-ei=93мкм (максимальный зазор)     l0

S_min=EI-es=16мкм (минимальный зазор)                                    ei           -15                                                       

Расчет посадки: Ø

TD=ES-EI=35мкм (поле допуска отверстия)

Td=es-ei=22мкм (поле допуска вала)

T(Dd)=TD+Td=57мкм (поле допуска посадки)                                  es           +35

S_max=ES-ei=22мкм (максимальный зазор)                      ES         +35  m6

N_max=-S_min=-(EI-es)=35мкм (максимальный натяг)H7            ei         +13

                                                                                         0                                             0 

3.  Выбор типа резьбовых соединений.

В данном разделе мы выберем посадку для крепёжной резьбы М25. Шаг резьбы мы выбрали 1,5 [1.табл. 4.7.]

Чтобы выбрать посадку для резьбы мы должны знать условия её работы. Из чертежа мы видим, что резьба предназначена для предотвращения осевого смещения зубчатого колеса. Исходя из этого, выбираем посадку H7/g6 т. к. посадки с натягом используются в неподвижных резьбовых соединениях, в основном в соединениях шпилек с корпусами.

Приняв во внимание всё вышеперечисленное, получаем: М25´1