Червячные передачи

М еханизм для передачи вращения ме­жду валами посредством винта (червяка 1) и сопряженного с ним червячного колеса 2. Эти передачи относятся к передачам зацепления с перекрещивающимися осями валов. Геометрические оси валов при этом скрещиваются под углом 90°. Веду­щим элементом здесь явл.червяк (это винт с трапецеидальной резьбой), ведомым — червячное колесо с зубьями дугообразной формы. При вращении червяка вокруг своей оси его витки перемещаются вдоль образующей своей цилиндрической поверхности и приводит во вращательное движение червячное колесо. Движение преобраз.по принципу винтовой пары. Классификация:

1.По форме поверхности, на которой образуется резьба - а) цилиндрические (у червяка и колеса которых делительные и начал.поверхности цилинд-е) и б)глобоидные(повыш.кпд,сложны в изготовлении)

2.В зависимости от направления линии витка червяка с правым и левым направлением линии витка. 3. По числу заходов резьбы – однозаходные и многозах-е.

4. По форме винтовой поверхности резьбы – а) с архимедовым профилем (цилиндрический червяк, торцовый профиль витка которого является архимедовой спиралью, подобен винту с трапецеидальной резьбой), б) с конволютным профилем (торцовый профиль витка является удлиненной или укороченной эвольвентой), в) с эвольвентным профилем (имеет эвольвентный профиль витка в его торцовом сечении).

Материалы: Червяки изготавливают из углерод. или легиров.сталей с закалкой или цементацией. Червячные колеса (или их венцы) изготовляют только из антифрикци­онных сплавов. Материалы венцов червячных колес можно разделить на 3 группы: 1.оловянные бронзы (при больших скоростях скольжения ν_S =5..25 м/с) 2.безоловянные бронзы – алюминиево-железистые, латуни (при ν_S 5м/с) 3.чугун серый (СЧ15 при ν_S 2м/с). Достоинства:  возможность получения больших передаточных чисел, плавность и бесшумность работы, возможность выполнения самотормозящей передачи. Недостатки: высокое трение в зацеплении, т.к. виток червяка скользит по зубу колеса; повышенное изнашивание и заедание, необходимость регулировки зацепления, невысокий КПД (0,7—0,92). Примен. обычно в червячных редукторах.

Геометрия червячных передач с цилиндр.Червяком

рис: геометрические параметры червяка

Угол профиля витка в осевом сечении 2α = 40°, расчетный шаг червяка p=πm, а расчетный модуль m = p/π, ход витка p_h =pz₁ (z₁ – число витков червяка), h_a1=h_a2=m - высота головки витка червяка и зуба колеса; h_f1=h_f2=1.2m - высота ножки витка червяка и зуба колеса; d₁ = qm (q- число модулей в делительном диаметре червяка или коэффициент диаметра червяка) - делительный диаметр червяка, т. е. диаметр такого цилиндра червяка, на котором толщина витка равна ширине впадины, γ – делительный угол подъема: tgγ=z₁/q

рис: геометрические параметры черв.колеса Делительный диаметр червяка -d₁=mq, делит.диаметр колеса – d₂=mz₂ ; диаметр вершин витков червяка – d_a1 = d₁+2h_a1, диаметр вершин зубьев колеса – d_a2 = d₂+2h_a2; диаметр впадин червяка - d_f1 = d₁- 2h_f1, диаметр впадин колеса - d_f2= d₂ – 2h_f2; a_w = 0.5(q+z₂)m - межосевое расстояние; наружный диаметр черв.колеса – d_aM2 ≤d_a2+6m/ (z₁ + 2); b₂ 0.75d_a1 z₁ 3, b₂ 0.67d_a1 z₁=4 - ширина венца колеса.

Кинематика червячной передачи Передаточное число червячной передачи  определяют из условия, что за каждый оборот червяка колесо поворачивается на число зубьев, рав­ное числу витков червяка: u=z₂/z₁ ( z₂ — число зубьев колеса червячной передачи; z₁ — число витков червяка) => в одной червячной паре можно получить большое передаточное отношение. Это и явл.основным «+» черв.передач. Скольжение в зацеплеии:

П ри движении витки червяка скользят по зубьям колеса. Скорость скольжения ν_S направлена по касательной к винтовой линии червяка: _S = ₁- ₂; { _S = = ν₁ /cosγ, {ν₁₍₂₎ = πd₁₍₂₎n₁₍₂₎/60, ν₂/ ν₁ = tgγ. γ –угол подъема винтовой линии червяка, т.к. γ<30°, то ν₂ < ν₁, а ν_S > ν_1. Большое скольжение в черв.передачах служит причиной пониж.КПД, повыш.износа и склонности к заеданию. (это «-»)

КПД черв.передачи: Среднее значение КПД при однозаходном червяке приним.= 0,7 - 0,75; при двухзаходном - 0,75 - 0,82. Общий КПД для черв. передачи опреде­ляется: η = η_З η_П η_Г (η_З – КПД, учитывающий потери в одной паре; η_П - КПД, учитывающий потери в подшипниках; η_г - КПД, учитывающий дополни­тельные потери в зацеплении (разбрызгивание и перемешивание КПД с увеличением числа заходов червяка ( γ) и с угла трения ϕ. КПД зацепления при ведущем колесе: η_з = tg(γ-ϕ) / tgγ (измен.направление сил). При γ ϕ, η_з=0 => передача движения невозможна, получ. самотормозящая червячная пара. Для надежности самоторможения γ 0.5ϕ.