Материалы

Винты изготовляют из стали 45 или 50, а гайки из оловянных бронз БрО10Ф0,5 и Бр06Ц6СЗ.

Тяжелонагруженные передачи качения изготовляют из хромистых сталей, закаленных до твердости 61 HRC (ХВГ, 8ХВ и др.).

Силовое соотношение в передаче винт — гайка

Окружная сила на маховике (см. рис. 7.1)

где F_a — осевая сила на гайке (винте); i — передаточное отношение пе­редачи; η — КПД передачи:

где ψ — угол подъема винтовой линии (рис. 7.3); f = tgψ' — коэффици­ент трения; ψ' = arctgf — приведенный угол трения.

Критерии работоспособности и расчет передачи винт — гайка

Основным критерием работоспособности является износостойкость резьбы. Для уменьшения износа применяют антифрикционные пары материалов (сталь — бронза, сталь — чугун), смазку поверхностей, ма­лые допускаемые напряжения смятия.

Резьбу проверяют на смятие. Рассчитывают среднее давление на по­верхности витков из условия невыдавливания смазочного материала. Прочность тела гайки рассчитывают из условия прочности на растяже­ние. Винты проверяют на сжатие и устойчивость.

Расчет на износостойкость резьбы проводят по допускаемому давле­нию [р]_изн с последующей проверкой болта на прочность

где d₂ — средний диаметр резьбы; Н₁ — рабочая высота профиля резь­бы; Z_B — число витков гайки.

Для проектировочного расчета передачи

где

— коэффициент высоты гайки; ψ_h — коэф­фициент рабочей высоты профиля резьбы; ψ_Н = 0,5 (трапецеидальная резьба); ψ_н = 0,75 (упорная резьба). Наружный диаметр гайки

где d — наружный диаметр резьбы.

Глава 8. Червячная передача

Знать принцип работы, особенности рабочего процесса; причины вы­хода из строя и критерии работоспособности червячных передач; геомет­рические и силовые соотношения в червячных передачах; формулы для рас­чета на прочность.

Червячная передача — передача зацеплением со скрещивающимися осями валов. Передача движения происходит от червяка (однозаходного или многозаходного винта) к зубчатому колесу специальной формы и осуществляется по принципу винтовой пары (рис. 8.1).

В передаче возникает значительное взаимное скольжение витков червяка по зубьям колеса, что вызывает повышенный износ и значи­тельное выделение теплоты. Для уменьшения трения венцы червячных колес изготовляют из антифрикционных материалов (бронзы, реже чу­гуна).

Проводится тепловой расчет и определяются способы охлаждения. Зацепление требует периодических регулировок.

Оценка червячных передач

К достоинствам червячных передач необходимо отнести

• большое передаточное число,

• компактность,

• небольшую массу,

• плавность и бес­шумность работы,

• возможность получения самоторможения.

Самоторможение — возможность передачи движения только от чер­вяка к колесу; можно использовать механизм без тормозных устройств, препятствующих обратному движению колеса.

Основные параметры червячной передачи

Р ассматривается передача без смещения (рис. 8.2). Основным расчетным параметром червяка является осевой модуль т = Р/π , где р — осевой шаг червяка.

Делительный диаметр червяка d₁ = qm, где q — коэффициент диа­метра червяка. Значения т и q стандартизированы (см. табл. ПЗ При­ложения).

Число заходов червяка z₁ = 1; 2; 4.

Делительный угол подъема витка червяка γ, tgγ = z₁/q (рис. 8.3). Некоторые значения угла подъема витка червяка приведены в Приложении.

Осевой модуль червяка равен торцовому модулю червячного колеса.

Диаметр делительной окружности колеса d₂ = mz₂.

Диаметр вершин зубьев в среднем сечении d_a2 = d₂ + 2т.

Диаметр впадин червячных колес в среднем сечении d_f2 = d₂ - 2,4т.

Наибольший диаметр червячного колеса

Зубья колес имеют вогнутую форму и охватывают червяк по дуге с углом 2δ.

Ширина венца b.

Межосевое расстояние передачи

Число зубьев червячного колеса z₂.

Передаточное число червячной передачи

КПД червячной передачи

КПД червячной передачи учитывает потери в зубчато-винтовой паре, в подшипниках и потери на размешивание и разбрызгивание масла. КПД червячной передачи можно определить по формуле

где φ' — приведенный угол трения; γ — угол подъема линии витка. КПД червячной передачи в зависимости от числа заходов червяка: