СПОСОБ СМАЗКИ ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
METHOD OF LUBRICATING WORM GEAR AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для смазывания и охлаждения червячной передачи без применения масляной ванны.
Прототипом является узел смазки червячной передачи, содержащий червяк, червячное колесо, постоянные магниты и магнитную смазку в зоне зацепления, при этом постоянные магниты размещены на торцовых поверхностях червяка с расположением разноименных полюсов навстречу друг другу [А.с. 1169414, МПК F16N 15/00, 1990].
Недостатками прототипа являются:
- сложная конструкция механизма смазки, обусловленная наличием большого количества деталей;
- необходимость наличия магнитной смазки, усложняющее конструкцию узла смазки и ухудшающее эксплуатационные характеристики;
- невозможность охлаждения передачи и самой смазки, а также вывода частичек материала, образующихся при истирании, из-за постоянного нахождения смазки в зоне трущихся поверхностей, что ухудшает эксплуатационные характеристики;
- трудоемкость замены смазки из-за ее примагничивания к деталям передачи, что также ухудшает эксплуатационные характеристики.
Задачей изобретения является упрощение конструкции и улучшение эксплуатационных характеристик.
Задача решается тем, что в способе смазки червячной передачи, включающем подачу смазывающего вещества на рабочие поверхности зубьев червяка и червячного колеса, подачу осуществляют червяком, который помещают в трубку и погружают их концами в смазывающее вещество.
Часть червяка от рабочей поверхности до конца, погруженного в смазывающее вещество, выполняют в виде пружины. Шаг витков пружины изменяют прямо пропорционально величине нагрузки, действующей на червяк.
Устройство для осуществления способа смазки червячной передачи, содержащее размещенные в опорах червяк и червячное колесо, рабочие поверхности которых покрыты смазывающим веществом, дополнительно снабжено трубкой, внутри которой с возможностью вращения установлен червяк, при этом конец червяка и один конец трубки помещены в смазывающее вещество, а другой, по крайней мере, подведен к зоне взаимодействия червяка с червячным колесом.
В трубке в зоне взаимодействия червяка с червячным колесом выполнен продольный паз. Второй конец трубки подведен к опоре червяка. Червяк выполнен полым с радиальными отверстиями, по крайней мере, часть которых выполнена в зоне взаимодействия червяка с червячным колесом, во впадинах зубьев. Трубка выполнена коаксиальной. Червяк выполнен в виде цилиндрического вала с жестко посаженной на нем, по крайней мере, одной витой пружиной, конец которой погружен в смазывающее вещество. Червяк выполнен в виде цилиндрического вала, имеющего в зоне взаимодействия червяка с червячным колесом утолщенную часть, с закрепленной на ней и охватывающей ее, по крайней мере, одной витой пружиной, выступающие за торец части концы которой могут контактировать с опорами. В зоне продольного паза трубка выполнена с утолщенными стенками. Поверхность трубки выполнена из гидрофобного материала. На вал жестко посажена вторая пружина, витки которой размещены между витками первой пружины и соприкасаются с ними. Шаг пружины на валу отличен от ее шага вне вала.
Указанные отличительные признаки позволяют достичь следующих преимуществ по сравнению с прототипом.
Осуществление подачи червяком, помещение его в трубку и погружение их концов в смазывающее вещество, а также выполнение части червяка от рабочей поверхности до конца, погруженного в смазывающее вещество, в виде пружины позволяет значительно упростить процесс смазывания и конструкцию смазывающего устройства, что улучшает эксплуатационные характеристики. Кроме того, при использовании пружины появляется возможность устанавливать направление витков пружины в нужное положение, независящее от направления витков червяка, что также повышает эксплуатационные характеристики.
Изменение шага витков пружины прямо пропорционально величине нагрузки, действующей на червяк, дает возможность регулировать количество смазывающего вещества, подаваемого в зону взаимодействия червяка с червячным колесом. Чем значительнее нагрузка, тем больше должен быть шаг пружины, благодаря чему увеличивается количество подаваемого в эту зону смазывающего вещества, что улучшает условия работы червячной передачи и ее охлаждение. Все это повышает эксплуатационные характеристики.
Дополнительное снабжение устройства трубкой, внутри которой с возможностью вращения установлен червяк, помещение конца червяка и одного конца трубки в смазывающее вещество и подведение другого конца, по крайней мере, к зоне взаимодействия червяка с червячным колесом, дает возможность упростить конструкцию устройства.
Выполнение в трубке в зоне взаимодействия червяка с червячным колесом продольного паза позволяет смазывать еще и червячное колесо, что улучшает условия смазки и эксплуатационные характеристики.
Подведение второго конца трубки к опоре червяка дает возможность смазывать при необходимости обе опоры, что улучшает условия смазки и эксплуатационные характеристики.
Выполнение червяка полым с радиальными отверстиями, по крайней мере, часть которых выполнена в зоне взаимодействия червяка с червячным колесом, во впадинах зубьев, позволяет смазывать передачу при реверсивном вращении червяка, что улучшает эксплуатационные характеристики.
Выполнение трубки коаксиальной позволяет с меньшими потерями возвращать излишки смазки в исходное место, что сокращает объем емкости, хранящей смазку. Это уменьшает габариты устройства и его массу.
Выполнение червяка в виде цилиндрического вала с жестко посаженной на нем, по крайней мере, одной витой пружиной, конец которой погружен в смазывающее вещество, позволяет упростить конструкцию за счет исключения относительно сложного в изготовлении червяка.
Выполнение червяка в виде цилиндрического вала, имеющего в зоне взаимодействия червяка с червячным колесом утолщенную часть, с закрепленной на ней и охватывающей ее, по крайней мере, одной витой пружиной, выступающие за торец части концы которой могут контактировать с опорами, позволяет изменять шаг пружины и варьировать количеством подаваемой смазки. Это улучшает эксплуатационные характеристики.
Выполнение в зоне продольного паза трубки с утолщенными стенками позволяет накапливать смазку в рабочей зоне, т.е. делать маленькую масляную ванночку в зоне взаимодействия червяка с червячным колесом. Кроме того, при этом смазывается большая часть червячного колеса, и оставшаяся на нем смазка будет стекать к опорам колеса, смазывая их. Все это улучшает эксплуатационные характеристики.
Выполнение поверхности трубки из гидрофобного материала позволяет быстро стекать излишкам смазки в исходную емкость, восполняя запас, что позволяет делать емкость меньшего размера и улучшает эксплуатационные характеристики.
Закрепление на валу второй пружины, витки которой размещены между витками первой пружины и соприкасаются с ними, позволяет прочнее закрепить (выдерживать большую осевую нагрузку) первую пружине на валу и передавать больший крутящий момент. Кроме того, в местах соприкосновения витков за счет капиллярного эффекта удерживается смазывающее вещество (жидкое), что улучшает условия смазки и эксплуатационные характеристики.
Отличие шага пружины на валу от ее шага вне вала позволяет подавать смазку в нужном количестве, которое не зависит от шага витков червяка, определяемого модулем зацепления. Это повышает эксплуатационные характеристики.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображено устройство для смазки червячной передачи. На фиг. 2 изображен вариант устройства с коаксиальной трубкой. На фиг. 3 изображен вариант устройства, смазывающего и опору червяка. На фиг. 4 изображен вариант устройства с одной пружиной для реверсивной червячной передачи. На фиг. 5 изображен вариант устройства с двумя пружинами для реверсивной червячной передачи. На фиг. 6 изображен вариант устройства для червячной передачи с червяком в виде цилиндрического вала с закрепленной на нем пружиной. На фиг. 7 изображен вариант устройства для червячной передачи с червяком в виде цилиндрического вала с закрепленными на нем двумя пружинами.
Устройство для смазки червячной передачи содержит трубку 1 с продольным пазом 2 для червячного колеса 3, сопряженного с червяком 4, установленного с возможностью вращения в трубке и в верхней 5 и нижней 6 опорах, последняя из которых установлена в чаше (емкости) 7 со смазывающим веществом 8 (например жидкостью) с помещенными в него концами червяка 4 и трубки 1, которая в зоне продольного паза может быть выполнена с утолщенными стенками 9. На нижнем конце 10 оси червяка может быть закреплена пружина 11, погруженная одним концом в смазывающее вещество и имеющая зазор с внутренней поверхностью трубки 1, которая может быть выполнена коаксиальной с обхватывающей ее и установленную с зазором 12 к ней трубку 13. На верхнем конце 14 оси червяка, между торцом последнего и верхней опорой 5 может быть закреплена пружина 15, имеющая зазор с внутренней поверхностью другого конца трубки 1, который может касаться опоры 5. Червяк может быть выполнен полым, например с продольным осевым отверстием (каналом) 16, сообщенным в зоне взаимодействия червяка с червячным колесом посредством радиальных отверстий (каналов) 17 с впадинами его зубьев, при этом в отверстии 16 между торцом конца 10 оси червяка и радиальными отверстиями 17 закреплена пружина 18, имеющая зазор с наружной поверхностью стержня 19 установленного соосно с червяком и закрепленным неподвижно, например в чаше. Червяк может быть выполнен в виде цилиндрического вала 20, обладающего возможностью осевого перемещения в опорах 5, 6 и имеющего в зоне взаимодействия червяка с червячным колесом утолщенную часть 21, с закрепленной на ней и охватывающей ее витой пружиной 22, выступающие за торец этой части концы которой поджаты к опорам 5, 6, при этом на утолщенной части может быть закреплена и пружина 23, витки которой касаются витков пружины 22. В нижней опоре и трубке 1 могут быть выполнены радиальные отверстия 24.
Устройство для смазки червячной передачи работает следующим образом.
При вращении червяка 4 в направлении, когда вертикальная составляющая окружной силы направлена вверх, смазывающее вещество 8 захватывается винтовой поверхностью червяка из чаши 7 и перемещается по внутренней поверхности трубки 1 вверх, в зону взаимодействия зубьев червяка и червячного колеса 3 (фиг. 1). Для более обильного смазывания зубьев передачи в зоне продольного паза 2 стенки трубки выполняют утолщенными. При этом в случае вращения колеса 3 с небольшой скоростью, когда сила гравитации превышает центробежную силу, часть смазки будет стекать по наружной поверхности колеса к его опорам, смазывая последние.
Если длина червяка 4 соизмерима с протяженностью зоны контакта его с зубьями колеса 3, то на нижнем конце 10 его оси закрепляют (напрессовывают) пружину 11, угол подъема витка которой и направление вращения должны способствовать перемещению смазывающего вещества 8 вверх (фиг. 2). Для уменьшения потерь смазывающего вещества, выходящего из зоны взаимодействия зубьев червяка и колеса, устанавливают трубку 13 с зазором 12, по которому осуществляется возврат смазывающего вещества 8 в чашу 7. При этом соответствующие поверхности трубок 1 и 13 могут быть выполнены из гидрофобного материала.
В случае необходимости смазывания верхней опоры 5 червяка на верхнем конце 14 оси червяка закрепляют пружину 15, угол подъема витка которой и направление вращения также должны способствовать перемещению смазывающего вещества 8 вверх (фиг. 3). Тогда, пройдя зону взаимодействия зубьев червяка и колеса, смазывающее вещество 8 посредством пружины 15 будет подаваться в опору 5. Заметим, что пружины 11 и 15 могут быть заменены винтовой поверхностью червяка, верхний торец которого должен подходить к опоре.
Если червячная передача является реверсивной, то для смазки ее в период вращения червяка в направлении, когда смазывающее вещество движется вниз, последнее доставляют в зону контакта зубьев через отверстия 16 и 17 червяка (фиг. 4). В этом случае пружиной 11 создается поток смазывающего вещества, которое через отверстия 24 нижней опоры сначала попадает в отверстие 16, а затем через отверстия 17 - на зубья передачи. Такой вариант смазки возможен при высокой частоте вращения червяка 4, когда приток смазывающего вещества превалирует над его стоком по стенкам отверстия 16. Восполнение убывающего из зазора между поверхностями червяка и трубки 1 смазывающего вещества происходит из чаши 7 посредством перетекания через отверстия 24 трубки в указанный зазор.
В случае низкой частоты вращения червяка смазывающее вещество доставляют в зону контактов зубьев передачи с помощью пружины 18, которая перемещает это вещество вверх по стержню 19, заполняя отверстие 16 (фиг. 5). Далее смазывающее вещество через отверстия 17 попадает в зону взаимодействия червяка с червячным колесом.
Заметим, что чаша 7 сверху может быть закрыта фильтром, тогда стекающее сверху смазывающее вещество будет фильтроваться при возврате в чашу.
Червячная передача может быть выполнена упрощенной в виде вала с напрессованной на него пружиной. Для обеспечения изменения количества подаваемой в зону взаимодействия червяка с колесом смазки от величины нагрузки вал 20 выполняют ступенчатым, с утолщенной частью 21, с которой свешиваются концы пружины 22 (фиг. 6). При этом указанные концы предварительно сжимают, размещая их в таком состоянии между опорами 5, 6. При номинальной нагрузке смазывающее вещество поступает в зону взаимодействия зубьев передачи описанным способом, в количестве, определяемом частотой вращения вала 20 и расстоянием (шагом) между витками нижнего конца пружины 22. Чем больше этот шаг тем больше смазывающего вещества будет подаваться вверх при той же частоте вращения. В случае возрастания нагрузки на колесе 3 и увеличения осевой силы червяка верхний конец пружины 22 будет сжиматься, а нижний растягиваться, что приведет к увеличению шага между витками нижнего конца этой пружины и повышению количество подаваемого вверх смазывающего вещества. При снижении нагрузки этот шаг станет уменьшаться. На утолщенную часть 21 может быть напрессована пружина 23, что улучшит условия смазки посредством удержания ее в местах соприкосновения витков (фиг. 7).
Внедрение изобретения позволит создать простое устройство для смазки червячной передачи жидкой смазкой без использования масляной ванны.