66. Червячные передачи. Геометрия и кинематика червячного зацепления. Проверка червячного редуктора на нагрев.

Геометрия: Основные параметры червячной передачи с цилиндрическим червяком регламентированы ГОСТом. Коэффициент высоты витка h*=2,2 коэффициент высоты головки витка h a* = 1; коэффициент высоты ножки витка hf* = 1,2; радиальный зазор с* = 0,2; угол профиля архимедова червяка в осевом сечении витков αх = 20 ͦ .

Диаметры червяка и колеса без смещения определяются по формулам для косозубых передач:

Делительные диаметры: d1=mq, d2=mz2, q – коэффициент диаметра червяка его значение выбирают в зависимости от модуля m. Диаметры начальных окружностей червяка и колеса: dw1 = d1, dw2 = d2. Диаметры вершин зубьев колеса: da1 = mq + 2m, da2 = mz2 + 2m. Диаметры их впадин: df1 = d1 - 2,4m=m(q - 2,4), df2 = d2 - 2,4m= m(z2 - 2,4). Делительное межосевое расстояние: а=аw=1/2(d1 + d2)=1/2m(q + z2)

Для передач со смещением: ha= (h a* + x)m (высота головок зубьев), hf = (h a* + с*- x)m (высота ножек), делительный диаметр червяка d1=(q+2x)m, межосевое расстояние аw =0,5(q+z2+2x)m, модуль m=2аw/(q+z2+2x), коэффициент смещения x = аw/m – ½(q + z2).

Кинематика: При работе передачи в зоне контакта червячной передачи в зоне контакта червячной пары возникает скольжение с большими скоростями, что обуславливает снижение коэффициента полезного действия передачи, повышение скорости изнашивания рабочих поверхностей элементов червячной пары и их склонность к заеданию.

Окружная скорость вращения червяка V1=0,5W1*dw1 и окружная скорость вращения червячного колеса V2=0,5W1*dw2, V2=V1 tgγ, где γ – угол подъема винтовой линии червяка. Вектор скорости скольжения Vs направлен по касательной к винтовой линии витка червяка Vs = п dw1n1/cos γ , Vs = √(V1²+V²) = V1/cos γ.

Расчет ЧП на нагрев: из-за больших скоростей скольжения элементов ЧП и значительных потерь на трение тепловыделение в них значительно больше, чем в зубчатых. Для нормальной работы червячной передачи необходимо, чтобы количество выделяемой теплоты было равно количеству отводимой.

Количество выделяемой теплоты Q = (1 – η)P1, а количество теплоты, отводимой через поверхность охлаждения Q1 = k(tм – tc)A, где P1 – мощность на червяке, кВт; k – коэффициент теплопередачи, Вт/(м²* ͦ С); tм, tc – температура соответственно масла и окружающей среды, А – площадь поверхности охлаждения.

Для увеличения площади поверхности охлаждения корпус червячного редуктора выполняют ребристым.

При Q = Q1 разность температур ∆t = tм – tc не должна превышать допускаемого значения [∆t] = 50…70 ͦ С.

68. Материалы для чп. Преимущества и недостатки чп. Расчет чп. Тепловой расчет, охлаждение и смазка.

Достоинства: плавность и бесшумность работы, возможность получения больших передаточных чисел в одноступенчатой червячной передаче, возможность самоторможения.

Недостатки: низкий коэффициент полезного действия, необходимость изготовления колеса из дорогостоящих антифрикционных материалов, высокая интенсивность изнашивания.

Материалы червячной пары должны обладать антифрикционными свойствами, износостойкостью и стойкостью против старения:

Червяки для силовых передач изготавливают из углеродистых или легированных сталей с последующей их термообработкой. Червяки из сталей 15ХА, 40ХН, 18ХГТ, 20Х цементируют и закаливают до твердости поверхностного слоя 58…63 НRСэ, а червяки из сталей 40, 45, 40Х закаливают до твердости рабочих поверхностей 45…55 НRСэ с последующей шлифовкой.

Венцы червячных колес изготавливают в большинстве случаев из бронз. При скорости скольжения Vs < 4 м/с применяют безоловянистые бронзы (БрА9ЖЗЛ), при Vs = 4…10 м/с – малооловянистые (БрО6Ц6СЗ), а если Vs > 10 м/с – высокооловянистые бронзы (БрОФ10-1, БрОНФ).

Расчет зубьев колеса на контактную прочность: Расчетная удельная нагрузка qr = Fn/l∑*KHβKHν = Ft2 / (l∑*cosα*cosγ)

Формула проверочного расчета: σH = 5400/z2 √((z2/q + 1)/aw)³ T2 KHβKHν≤ σHP

Формула для проектного расчета: aw = (z2/q + 1) √(5400q/ σHP z2)² T2KHβKHν

Расчет зубьев колеса на изгиб: σF = YFSYεYβ (WFt/m)≤ σFP

YFS – коэффициент формы зуба, значение которого принимают по графику в зависимости от числа зубьев эквивалентного колеса.