5.6.3 Червячное зацепление
Зацепление состоит из червяка 1 и червячного колеса 2 (рис. 5.21, а). Червяк представляет собой однозаходный или многозаходный винт. Число заходов считается числом зубьев червяка. Центральная точка касания начальных поверхностей червячного зацепления располагается на линии кратчайшего расстояния между осями. В этой части червячное зацепление не отличается от винтового.
Рис. 5.21. Червячное зацепление: а, б – с цилиндрическим червяком; в – с глобоидным
Чтобы повысить нагрузочную способность зацепления, начальные поверхности делают облегающими друг друга. Начальную поверхность червячного колеса делают тороидальной, а у червяка – цилиндрической или тоже тороидальной (рис. 5.21, б, в).
В первом случае касание начальных поверхностей происходит по линии, во втором – по поверхности. Червяк с тороидальной начальной поверхностью называется глобоидным, т. е. охватывающим. Охватывающая форма увеличивает количество зубьев, находящихся в зацеплении одновременно.
Другим средством, повышающим нагрузочную способность зацепления, является образование червячного колеса производящей поверхностью, совпадающей с поверхностью червяка. Производящая поверхность и производимое червячное колесо располагаются относительно друг друга так же, как в рабочем зацеплении, и вращаются со скоростями, обратными числам зубьев рабочего зацепления. При этом зубья станочного и рабочего зацеплений касаются друг друга по линии.
Теоретически форма поверхности червяка может быть любой. Но поскольку с ней должна совпадать физическая производящая поверхность, то на практике выбор поверхности червяка – это выбор существующего стандартного инструмента. Наибольшее распространение имеют червяки и инструменты (червячные фрезы) с архимедовой и эвольвентной винтовыми поверхностями. Первая образуется вращательным и поступательным движением прямой , пересекающей ось червяка (рис. 5.22, а), вторая – прямой , смещённой на некоторое расстояние (рис. 5.22, в).
В обоих
случаях скорости
,
вращательного и поступательного движений
постоянны. В случае б)
прямая
располагается в плоскости, касательной
к цилиндру радиуса
.
Угол наклона
прямой
равен углу подъёма винтовой линии
,
описываемой точкой
на цилиндре
.
Своё название поверхности получили за
торцевые сечения. Первое является
спиралью Архимеда (рис. 5.22, б),
второе – эвольвентой окружности радиуса
(рис. 5.22, г).
Архимедова
винтовая поверхность должна быть знакома
читателю по резьбовым соединениям.
Эвольвентная винтовая поверхность
известна по косозубому зацеплению. Там
она образовывалась прямой линией,
принадлежащей гибкой нерастяжимой
ленте, перематывающейся с одного цилиндра
на другой. Названным объектам на данном
рисунке соответствует прямая
,
которую можно считать принадлежащей
ленте
,
наматывающейся на цилиндр
.
Разница лишь в том, что у косозубого
колеса угол
ближе к
,
а у червяка ближе к нулю. Таким образом,
эвольвентный червяк – это сильно
закрученное косозубое эвольвентное
колесо с одним или несколькими зубьями.
Если угол не равен углу подъёма винтовой линии, то в торцевом сечении получается удлинённая или укороченная эвольвента. Червяк с поверхностью, соответствующей этому случаю, называется конволютным.
Архимедова и эвольвентная
поверхности линейчатые. Сечение первой
прямолинейно в осевой плоскости, сечение
второй прямолинейно в плоскости
.
Несмотря на линейчатость, к архимедовой
поверхности невозможно провести
касательную плоскость. По этой причине
становится невозможной обработка
эвольвентного червяка плоскостью
шлифовального круга. Эвольвентный и
конволютный червяки лишены этого
недостатка.
Рис. 5.22. Образование Архимедова – а и эвольвентного – в червяков
Образование зацепления производящей поверхностью, совпадающей с поверхностью одного из колёс, известно как второй способ Оливье. Первый способ состоит в том, что зацепление образуется от поверхности, не совпадающей ни с одним из колёс. Все зацепления, которые рассматривались до сих пор, т. е. до червячного, образовывались по первому способу.