4.3.3. Червячные передачи

Служат для преобразования враща­тельного движения между валами c перекрещивающимися осями. Они отно­сятся к передачам зацеплением, работающим по принципу винтовой пары (их еще называют зубчато-винтовыми). Червячная передача состоит из червяка и сопряженного с ним червячного колеса (рис. 4.11). Наиболее распространены цилиндрические червяки с прямолинейным профилем витков с углом α = 20° (виток - равнобокая трапеция). В торцовом сечении витки очерчены архимедовой спиралью, поэтому название «архимедов червяк». Червяк может быть одно- или многозаходным и иметь правое или левое направление нарезки витков.

Червячное колесо - косозубое, чаще всего зубья имеют вогнутую форму для «охватывания» червяка по дуге окружности (угол 2λ = 60⁰…110⁰).

Рис. 4.11. Червячная передача: а) - общий вид; б) - архимедов червяк; в) - поперечное сечение зацепления; 1 - червяк, 2 - червячное колесо; р – шаг червяка; b₁ – длина нарезанной части червяка; 2λ – угол обхвата червяка колесом; d₁ – делительный диаметр червяка

Основным расчетным параметром червяка и червячного колеса является модуль: m = p/π, который определяется в осевом сечении червяка. Делительный диаметр червяка принимается кратным модулю: d₁=qm. Модули m и коэффициенты диаметра червяка q стандартизированы. Межосевое расстояние червячной передачи определится:

,

где d₂ – делительный диаметр колеса, ;

z₂ – число зубьев червячного колеса.

Передаточное число червячной передачи выражается отношением числа зубьев колеса к числу заходов резьбы на червяке:

(4.13)

Так как z₁ очень часто равно единице (чего не может быть у шестерни), то в одной ступени червячной передачи можно получить большое пе­редаточное число (до 60-80 и даже более).

Достоинства червячной передачи: плавность и бесшумность работы, возможность получения в одной ступени большого передаточного числа, возможность самоторможения.

Недостатки: низкий кпд (от 0,5 до 0,95 в зависимости от заходов червяка), повышенный износ и нагрев передачи, необходимость применения дорогостоящих цветных антифрикционных материалов для колеса.

4.3.4. Планетарные передачи

Планетарными называются передачи, имеющие в своем составе зубчатые колеса с перемещающимися геометрическими осями. Передача состоит (рис. 4.12) из центрального колеса 1 с наружными зубьями, его называют солнечным, в зацеплении с которым находится зубчатое колесо 2, называемое сателлитом (спутником). Сателлит установлен на оси, закрепленной на детали 3, которую называют водилом.

Рис. 4.12. Схема планетарной передачи: 1 – солнечное колесо; 2 – сателлит; 3 – водило; 4 – упорное колесо; А – ведущий вал; Б – ведомый вал

Чтобы иметь возможность вращаться вокруг солнечного колеса и тем самым приводить в движение водило, сателлит находится в зацеплении с внутренними зубьями упорного (неподвижного) колеса 4. Для уменьшения нагрузок на зубья, что уменьшает габариты и массу передачи, применяют несколько сателлитов, обычно три.

Сателлиты вращаются вокруг своих осей и вместе с осью вокруг центрального колеса, т.е. совершают движение, подобное движению планет вокруг Солнца. Отсюда название – «планетарные передачи».

Ведущим звеном в этой передаче может быть либо центральное колесо, либо водило. При заданной угловой скорости ведущего звена все остальные звенья имеют определенные значения угловых скоростей, т.е. передача имеет постоянное передаточное отношение.

Если в рассмотренной передаче освободить упорное колесо и сообщить ему дополнительное вращение, то получится дифференциальная передача. Эти передачи позволяют суммировать два независимых вращательных движения или раскладывать одно вращательное движение на два.

Достоинствами планетарных передач являются малые габариты и масса, по сравнению с непланетарными; возможность получения больших передаточных чисел (до 1000 и более); возможность использовать как редуктор с постоянным передаточным числом, или как коробку скоростей, передаточное число, в которой изменяется поочередным торможением различных звеньев, или как дифференциальный механизм.

Недостатки – повышенные требования к точности изготовления и сборки конструкции, относительно невысокий к.п.д. в многоступенчатых передачах.