Силы в зацеплении червячной передачи

С илу взаимодействия витка червяка с зубом колеса раскладывают на три составляющие (рис. 8.4): F_t, F_r, F_a.

Окружная сила на червяке равна осевой силе на колесе:

Осевая сила на червяке равна окружной силе на колесе:

Радиальные силы равны друг другу:

Вращающий момент на колесе

Виды разрушений зубьев червячных колес

В червячной паре слабым звеном является зуб червячного колеса. Могут происходить поверхностные повреждения:

• усталостное выкра­шивание,

• износ поверхности,

• заедание.

Крайне редко возникает по­ломка зуба. Зубчатые венцы чаще всего изготовляют из бронзы, выбор марки зависит от скорости скольжения в передаче (см. рис. 8.3, табл. П8 Приложения).

В передачах с венцами колес из оловянных бронз наиболее опасно выкрашивание рабочих поверхностей, в колесах из безоловянных (алюминиево-железистых) бронз и чугунов чаще происходит заедание, пере­ходящее в задир с изнашиванием поверхности.

Расчет на прочность червячной передачи

Расчет по контактным напряжениям является основным (проектиро­вочным), а по напряжениям изгиба — проверочным.

В основу расчета по контактным напряжениям положена формула Герца. После подстановки параметров червячного колеса, коэффици­ентов, учитывающих характер нагрузки, и соответствующих преобразо­ваний получена формула для проверочного расчета передачи:

где К_Н — коэффициент нагрузки, для червячных передач К_Н = 1...1,5.

Выразив из полученной формулы межосевое расстояние, получим формулу для проектировочного расчета червячной передачи:

При расчете задаются ориентировочными значениями КПД редук­тора, скорости скольжения в передаче, определяют вращающие момен­ты. По принятой величине скорости скольжения выбирают материал венца колеса и определяют допускаемое напряжение. По заданному пе­редаточному числу определяют число заходов червяка и число зубьев колеса: и = z₂/z₁..

Полученное при расчете a_w округляют (см. табл. П5 Приложения).

По рассчитанному межосевому расстоянию определяют геометриче­ские параметры передачи и уточняют их по стандартам.

Определяют усилия в зацеплении. Проводят проверку полученной передачи на изгиб.

Формула для проверочного расчета передачи на изгиб

где K_F — коэффициент нагрузки; Y_F — коэффициент формы зуба, вы­бирается по приведенному числу зубьев

(табл. П2 Прило­жения).

Скорость скольжения в передаче (см. рис. 8.3)

Рекомендации по расчету на прочность червячной передачи

• После расчета межосевого расстояния модуль передачи определя­ют по формуле

• Минимальное значение q из условия жесткости червяка q_min = 0,212z₂. Полученное значение уточняют по стандарту (табл. ПЗ Приложения), при этом можно изменить z₂, увеличив или уменьшив на 1—2 зуба.

• Ширина венца червячного колеса зависит от числа витков червяка:

• Допускаемые напряжения для материалов венца колеса зависят от способа отливки и марки бронзы или чугуна, от твердости рабочей поверхности червяка, долговечности передачи.

Тепловой расчет червячной передачи

Вследствие невысокого КПД в червячных передачах выделяется большое количество теплоты. Масло, детали передачи и стенки корпуса нагреваются.

Если отвод теплоты недостаточен, передача перегревается, резко уменьшается вязкость масла, возникает опасность выдавливания сма­зочного материала и заедания.

Тепловой расчет передачи проводят из условия теплового баланса: тепловыделение должно равняться теплоотдаче.