Червячные передачи

Червячная передача применяется для передачи движения между перекрещивающимися осями валов. Она состоит из червяка (винт) и червячного колеса (зубчатое колесо с зубьями особой формы). Представляет собой разновидность винтовой зубчатой передачи и отличается от нее тем, что число зубьев (заходов) червяка мало и контакт не точный, а линейный. Для увеличения длины контактных линий наружную поверхность червячного колеса делают вогнутой, охватывающей червяк в пределах угла 2δ ≈ 100°.Червячные передачи изобрел Архимед.

Достоинства передач:

- возможность осуществления больших передаточных чисел u = 6 … 80, а в отдельных случаях u ≈ 500

- плавность, бесшумность работы, компактность.

- возможность самоторможения.

Недостатки передач:

- низкий КПД (0,65 … 0,91)

- нагрев при непрерывной работе, что требует дополнительных устройств для охлаждения,

- необходимость применения для колес дорогих антифрикционных (обладающих низким коэффициентом трения, хорошей прирабатываемостью, теплопроводностью и стабильностью свойств) материалов,

- ограниченная передаваемая мощность (от долей КВТ до 200 КВТ, как правило, до 50 КВТ).

Однако благодаря своей компактности, бесшумности в работе и больших передаточных чисел, червячные передачи широко применяются в подьемно-транспортных машинах, станках, автомобилях и др. машинах, а также в качестве делительных механизмов.

КПД в червячном зацеплении определяются по зависимостям, полученным для винтов:

где: γ – угол подъема витков червяка,

φ – угол трения (f – коэффициент трения).

В зависимости то скорости скольжения , по табл. 13 находят “f” и “φ” для червячной передачи. Причем, м/c, (V₁ – окружная скорость червяка). Для малозаходных передач V_ck ≈ V₁. Значение η₃ растет с ростом угла подъема γ до величины ; при этом значении η₃ = max. При дальнейшем росте угла подъема КПД начинает падать. Обычно червячные передачи имеют углы подъема γ ≤ 27°. Общий КПД червячной передачи:

,

где: ψ_П – потери в подшипниках;

ψ_Р – потери на разбрызгивание и перемешивание масла. Обычно ψ_p ≤ 0,01 и этой величиной можно пренебречь.

КПД червячных передач ниже, чем других механических передач. Среднее значение η с учетом потерь в опорах:

Таблица 12

Классификация червячных передач

Ведущим звеном в редукторе является червяк, ведомым – червячное колесо.

Червячные передачи различают по следующим признакам:

- по форме основного червяка – цилиндрические (рис. 18.1, а) и глобоидные (рис. 18.1, б);

а б

Рис. 17.1

- по форме боковой поверхности витка червяки разделяют на архимедовы (обозначение ZA) (рис. 18.2, а), эвольвентные (ZJ) (рис. 18.2, б), конволютные (ZN) (рис. 18.2, в), нелинейчатые с поверхностью, образованной конусом (ZK) и с вогнутым профилем витка (ZT).

- по форме профиля витков червяка – архимедовы, эвольвентные, конволютные, с вогнутым профилем;

- по расположению червяка относительно колеса с нижним, верхним и боковым расположением червяка,

- по конструктивному оформлению корпуса: открытые и закрытые,

а б в

Рис. 17.2. Типы цилиндрических червяков:
архимедов (а), конволютный (б), эвольвентный (в)

- по точности изготовления: 12 степеней точности;

- по назначению: силовые с нерегулируемым и кинематические с регулируемым взаимным расположением червяка и колеса.