Червячные передачи

Червячная передача (рис. 10.8) состоит из червяка 1 и червячного колеса 2. Червяк может быть цилиндрическим (рис. 10.8, а) или глобоидным (рис. 10.8, б).

а) б)

Рис. 10.8. Конструкции червячных передач:

а – с цилиндрическим червяком; б – глобоидная

Отличие червячной передачи от зубчатой состоит в том, что окружные скорости на червяке и червячном колесе не совпадают ни по величине, ни по направлению. Витки червяка при этом скользят по зубьям червячного колеса.

В подавляющем большинстве червячных передач применяются архимедовы червяки, имеющие в осевом сечении трапецеидальный профиль, а в торцевом – спираль Архимеда.

К достоинствам червячных передач относятся: плавность и бесшумность работы; возможность получать большие передаточные числа ( ); возможность самоторможения.

К недостаткам относятся: необходимость применения цветных металлов; низкий КПД; большое тепловыделение, требующее применения специальных охлаждающих устройств. Схема червячной передачи представлена на рис. 10.9.

Рис. 10.9. Схема червячной передачи

Характеристиками червячных передач являются: – число заходов червяка ( ); – коэффициент диаметра червяка; – длина нарезанной части червяка; – наибольший диаметр червячного колеса; – угол подъёма витков червяка; – окружная скорость червяка, м/с.

Основные параметры червячных передач

Делительный диаметр червяка
Межосевое расстояние
Длина нарезанной части червяка	при при
Наибольший диаметр червячного колеса
Угол подъёма витков червяка
Скорость скольжения

Материал для изготовления зубчатых венцов червячных колес назначают в зависимости от скорости скольжения. При ≤ 2 м/с применяют серый чугун (СЧ15, СЧ20). При = 2…6 м/с используется безоловянистая бронза БрА9Ж4, БрА9Ж Л. Для скоростей скольжения = 5…25 м/с венцы изготовляют из оловянистой бронзы БрО1ОФ1, БрОНФ. В целях экономии цветного металла из неё изготовляют только зубчатый венец червячного колеса, а сердцевину – из чугуна или низкоуглеродистой стали.

Червяки для силовых передач изготовляют из углеродистых или легированных сталей Ст.40, 45, 40Х, 40ХН, 18ХГТ с термообработкой до твёрдости HRC 45…63.

10.2.3 Условия работы зуба в зацеплении. Понятие о контактных и изгибных напряжениях

При передаче крутящего момента при работе зубчатой передачи (рис. 10.10) в месте зацепления действует сила F, направленная по линии зацепления, и вследствие скольжения зубьев между ними возникает сила трения , где – коэффициент трения.

Под действием этих сил зуб находится в сложном напряжённом состоянии. При этом решающее значение на его работоспособность оказывают два напряжения: – контактные и – изгибающие. От этих напряжений происходит разрушение зубьев. При этом напряжения вызывают усталостное разрушение в зоне контакта, а напряжения – поломку зубьев (статическую или динамическую) в сечении у ножки зуба.

Рис. 10.10. Условия работы зуба в зацеплении

Все первоначально проектируемые зубчатые передачи в обязательном порядке проверяются на прочность по напряжениям и .

10.2.4 Силы в зацеплении зубчатых и червячных передач

При проведении прочностного расчёта необходимо первоначально определить силы, действующие в зацеплении зубчатых передач. В данном параграфе последовательно рассматриваются силы в зацеплении наиболее распространённых видов зубчатых передач.

Цилиндрическая прямозубая передача

Сила давления F между ведущим и ведомым зубьями раскладывается в этом случае на две составляющие и (рис. 10.11).

Рис. 10.11. Силы в зацеплении прямозубой цилиндрической передачи

Окружная сила , изгибающая зуб, определяется по формуле

. (10.1)

Радиальная сила , сжимающая зуб, –

. (10.2)

Цилиндрическая косозубая передача

Сила давления F в косозубой цилиндрической передаче раскладывается на три составляющие (рис. 10.12): .

Окружная сила

. (10.3)

Радиальная сила

. (10.4)

Рис. 10.12. Силы в зацеплении цилиндрической косозубой передачи

Осевая сила

. (10.5)

Коническая прямозубая передача

Сила давления F в конической передаче раскладывается также на три составляющие: (рис. 10.13).

Рис. 10.13. Силы в зацеплении конической прямозубой передачи

Окружные силы

. (10.6)

Радиальная сила на шестерне (осевая сила на колесе)

. (10.7)

Осевая сила на шестерне (радиальная сила на колесе)

. (10.8)