ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ. Ч. 1

План лекции

1. Общие сведения.
2. Геометрические параметры и усилия в зацеплении.

1. Общие сведения

Червячная передача это механизм, предназначенный для сообщения вращательного движения валам, оси которых скрещиваются под углом 90⁰. Движение в этих передачах осуществляется по принципу винтовой пары: винтом является червяк 1, а гайкой – червячное колесо 2 (рисунок 4.15). Зубья колеса имеют вогнутую форму, что увеличивает длину контактной линии и повышает прочность зубьев на изгиб.

Рисунок 4.15 – Схема червячного зацепления

Преимущества:

1. Возможность получения больших передаточных чисел в одной ступени.

2. Компактность и сравнительно небольшая масса конструкции.

3. Плавность зацепления и бесшумность работы.

4. Возможность самоторможение

5. Высокая кинематическая точность

Недостатки:

1. Сравнительно низкий КПД (при однозаходном червяке до 0,5).

2. Необходимость применения для венцов колёс дорогостоящих антифрикционных материалов

3. Повышенный износ и склонность к заеданию.

4. Значительное выделение тепла в зоне зацепления.

5. Повышенные требования к точности сборки, необходимость регулировки зацепления.

Классификация:

1. По расположению червяка относительно колеса различают передачи с нижним, верхним и боковым расположением червяка.

2. В зависимости от формы основной поверхности различают цилиндрические и глобоидные червяки.

3. В зависимости от формы профиля витка цилиндрического червяка передачи бывают с архимедовым, эвольвентным и конволютным профилем.

4. В зависимости от направления линии витка червяка – левые и правые.

5. В зависимости от числа заходов – одно- и многозаходные передачи.

Эти передачи применяют в машинах, где по условиям компоновки необходимо передать движение между скрещивающимися валами. Они имеют широкое распространение в грузоподъемных машинах, станкостроении, автомобилестроении и т. п. Передаваемая мощность не превышает 50 ÷ 60 кВт. Передачи повышенной мощности невыгодны из-за больших потерь и сильного нагрева. Поэтому рекомендуется использовать в машинах периодического действия.

Червяки изготавливают, как правило, за одно целое с валом, что увеличивает жесткость, прочность и снижает их стоимость.

1. Геометрические параметры и усилия в зацеплении

Каждый червяк характеризуется шагом p = πm, где m – модуль, который выбирается по стандарту. Многовитковые червяки характеризуются ходом линии витка: p_h = pz₁, где z₁ – число заходов (z₁ = 1, 2 и 4).

Делительный угол подъема линии витка червяка

,

(4.72)

где q – коэффициент диаметра червяка.

Из выражения (4.72) можно определить делительный диаметр червяка

,

(4.73)

Откуда следует, что коэффициент диаметра червяка q = z₁ / tgγ и равен числу модулей в делительном диаметре червяка

Значения q стандартизированы и связаны с модулем по ГОСТ 2144 - 76. Рекомендуется принимать q ≥ 0,25z₂, где z₂ – число зубьев колеса.

Рисунок 4.16 – Расчетная схема червяка

Диаметр вершин витков червяка

.

(4.74)

Диаметр впадин витков червяка

.

(4.75)

Длина нарезной части червяка зависит от числа заходов червяка. При z₁ = 2

.

(4.76)

Червячные колеса чаще изготавливают составными – бронзовый венец 1 и чугунный колесный центр 2 (рисунок 4.17).

Рисунок 4.17 – Расчетная схема червячного колеса

В качестве исходных параметров используют число зубьев колеса z₂ и модуль зацепления m, который должен быть таким же, как у червяка.

Делительный диаметр

.

(4.77)

Диаметр вершин зубьев

.

(4.78)

Диаметр впадин зубьев

.

(4.79)

Максимальный диаметр колеса

.

(4.80)

Ширина зубчатого венца при z₁ = 1 и 2

.

(4.81)

Межосевое расстояние

.

(4.82)

Значения а_w стандартизированы.

Предварительно значения модуля принимают из условия: и согласуют со стандартным рядом.

Рисунок 4.18 – Усилия в зацеплении червяка и колеса

Согласно схеме, показанной на рисунке 4.18, в зацеплении червячной пары действуют следующие усилия:

окружная сила на червяке и осевая на колесе

.

(4.83)

окружная сила на колесе и осевая на червяка

.

(4.84)

радиальная сила на червяке и колесе

.

(4.85)

нормальная сила к поверхности зуба колеса

. К.п.д. червячной передачи по аналогии с винтовой передачей определяют по выражению . (4.86) где ρ´ - приведенный угол трения. Согласно этому выражению к.п.д. растет с увеличением угла подъема и уменьшением угла трения. Поэтому рекомендуется применять смазку и антифрикционные материалы. На предварительном этапе проектирования к.п.д. можно определить по формуле . (4.87) где u – передаточное число, которое можно найти по выражению . (4.88) Из этого выражения следует, что при z1 = 1 передаточное число u = z2, что не достижимо в обычных зубчатых передачах. Значения u стандартизированы.

(4.89)