Силы в зацеплении
Для упрощения расчета силу взаимодействия червяка и колеса Fn принимают сосредоточенной и приложенной в полюсе зацепления П по нормали к рабочей поверхности витка (рис. 17.12). По правилу параллепипеда Fn раскладывают по трем взаимно перпендикулярным направлениям на составляющие Ft Fr Fa .
Окружная сила на
червяке
:
.
Окружная сила на
колесе
:
.
Радиальная сила
:
.
Рис. 17.12. Схема сил, действующих в червячном зацеплении
Направление осевых сил червяка и червячного колеса зависит от направления вращения червяка, а так же от направления линии витка.
51. Виды разрушения зубъев червячных колес. Материалы червячной пары. Допускаемые напряжения для материалов червячной пары.
Виды разрушения зубьев червячных колес
В червячной паре менее прочным элементом является зуб колеса, для которого возможны все виды разрушений и повреждений, встречающиеся в зубчатых передачах, т. е. усталостное выкрашивание, износ, заедание и поломка зубьев. Из перечисленного наиболее редко встречается поломка зубьев колеса.
В передачах с колесами из оловянных бронз (мягкие материалы) наиболее опасно усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев колеса, но возможно и заедание, которое проявляется в намазывании бронзы на червяк. Сечение зуба постепенно уменьшается, при этом передача может еще продолжать работать длительное время.
При венцах колес из твердых бронз (алюминиевых) заедание переходит в задир с последующим катастрофическим износом зубьев колеса частицами бронзы, приварившимися к виткам червяка. Этот вид разрушения зубьев встречается наиболее часто.
Для предупреждения заедания рекомендуется тщательно обрабатывать поверхности витков и зубьев, применять материалы с высокими антифрикционными свойствами.
Износ зубьев колес червячных передач зависит от степени загрязненности масла, точности монтажа, частоты пусков и остановок, а также от величины контактных напряжений.
Излом зубьев червячных колес происходит в большинстве случаев после износа.
Материалы червячной пары. Допускаемые напряжения
В червячной паре менее прочным элементом является зуб колеса, для которого возможны все виды разрушений и повреждений, встречающиеся в зубчатых передачах.
В червячном зацеплении преобладает трение скольжения, поэтому материалы червячной пары должны иметь низкий коэффициент трения, обладать хорошей износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию.
Червяки изготавливают из среднеуглеродистых сталей марок 40, 45, 50 или легированных 40Х, 40ХН с последующей шлифовкой и полировкой рабочих поверхностей.
Зубчатые венцы
червячных колес изготавливают из бронзы,
выбор марки которой зависит от скорости
скольжения
и длительности работы.
1. Допускаемые
контактные напряжения
для оловянных бронз определяют из
условий сопротивления усталостному
выкрашиванию рабочих поверхностей
зубьев по эмпирической формуле
,
где
- допускаемое напряжение при 107
циклов. Большее значение рекомендуется
принимать при закаленных до твердости
HRC45 шлифованных червяках;
предел прочности;
коэффициент долговечности,
,
где
число циклов нагружения зубьев колеса
за весь срок работы;
2. Допускаемые
контактные напряжения
для твердых бронз и чугунов принимают
из условия сопротивления заеданию в
зависимости от скорости скольжения.
3. Допускаемые
напряжения изгиба
определяют по эмпирическим формулам в
зависимости от материала венца червячного
колеса и характера нагрузки.
52. Вывод формул для проверочного и проектного расчетов на контактную прочность червячной передачи.
Для всех червячных передач расчет по контактным напряжениям является основным, а расчет по напряжениям изгиба проверочным.
Подставив
в формулу контактных напряжений Герца
формулы
,
и q
и приняв
,
получим формулу проверочного расчета
червячных передач по контактным
напряжениям:
.
(17.66)
Заменив в формуле
(4.85)
;
и
,
получим формулу проектного расчета
червячных передач по контактным
напряжениям
,
(17.67)
где
- межосевое расстояние передачи, м; K
– коэффициент нагрузки. При
удовлетворительной точности изготовления
принимают:
при постоянной нагрузке и
м/c;
при переменной нагрузке и
м/c.
Расчет зубьев червячного колеса на изгиб аналогичен расчету зубьев цилиндрических косозубых колес. Из-за дугообразной формы зубьев считают, что их прочность на 40 % выше.
Поэтому в формулу
вводятся дополнительные коэффициенты
и
и с учетом их значений получим формулу
проверочного расчета червячных передач
по изгибу
(17.68)
выбирают из
таблиц по эквивалентному числу зубьев
.