Скольжение в червячной передаче, КПД передачи

Для червячных передач характерны большая скорость скольжения

(рис.6) и неблагоприятное направление ее относительно линии контакта (рис.7). Скорость скольжения направлена по касательной к винтовой линии червяка. Как относительная скорость она равна геометрической разности абсолютных скоростей червяка и колеса, которыми являются окружные скорости и (см. рис. 2 и 6)

Рис.6 Определение скорости скольжения

; (10)

(11)

Скорость скольжения в червячном зацеплении больше окружной скорости червяка. В этом состоит коренное отличие червячной передачи от зубчатой, у которой скорость скольжения значительно меньше окружной скорости.

В отличие от зубчатых в червячных передачах часть поверхности зуба колеса имеет зону (заштрихованная часть_на рис.7), в которой скольжение происходит вдоль контактных линий и где не может образоваться масляный слой. Поэтому при больших нагрузках в этой зоне начинается заедание, которое распространяется на всю рабочую поверхность зуба.

Рис. 7 Расположение контактных линий и скорости скольжения на зубе колеса

Неблагоприятное направление вектора скорости скольжения является причиной низкого КПД червячного зацепления .

При ведущем червяке

(12)

КПД увеличивается с увеличением числа заходов червяка и с уменьшением коэффициента трения или угла трения . С увеличением скорости скольжения снижается коэффициент трения.

Для предварительных расчетов, когда величины и еще не известны, КПД принимают ориентировочно по средним значениям:

…….. 1 2 4

……0,7_…0,75 0,75_…0,82 0,87_…0,92

После определения размеров передачи выбранное значение КПД проверяют расчетом.

Силы в зацеплении

В червячном зацеплении (рис.8) действуют: окружная сила червяка , равная осевой силе колеса ,

; (11)

окружная сила колеса , равная осевой силе червяка ,

; (12)

радиальная сила ; (13)

сила нормальная . (14)

Вращающие моменты на валах червяка и червячного колеса связаны зависимостью:

. (15)

Рис.8 Силы, действующие в червячном зацеплении