7.4. Скорость скольжения

Особенностью червячных передач является высокая скорость скольжения (рис. 46) и неблагоприятное её направление относительно линии контакта (рис. 47):

где V₁ – окружная скорость червяка, V₂ – окружная скорость колеса,

Условие существования масляного клина между витками червяка и зубьями колеса выполняется, если существует зазор между этими поверхностями в направлении вектора скорости скольжения. В отличие от зубчатых передач, в червячных передачах, к сожалению, на части поверхности зуба колеса имеется зона, в которой направление скорости почти совпадает с направлением линии контакта. Неблагоприятное направление вектора скорости скольжения является причиной низкого КПД червячной передачи.

Рис. 46. Скорость скольжения Vск направлена по касательной к линии витка червяка	Рис. 47. Расположение контактных линий и скорости скольжения на зубе колеса.

7.5. Силы, действующие в зацеплении червячной передачи

Сила, действующая с зуба колеса на виток червяка, приложенная в полюсе зацепления, представлена тремя составляющими, взаимно перпендикулярными друг к другу (как у косозубых цилиндрических колесах (рис.48, 49)).

Рис 48. Силы, действующие в червячных передачах.	Рис. 49. Силы, действующие на основные детали червячной передачи

1. Окружная сила на червяке, равная осевой силе на колесе (рис. 48)

(7.7)

2. Окружная сила на колесе, равная осевой силе на червяке:

(7.8)

3. Радиальная сила

(7.9)

4. Сила нормального давления

(7.10)

5. Соотношение крутящих моментов

(7.11)

7.6. Кпд червячной передачи

Коэффициент полезного действия червячной передачи определяется произведением отдельных КПД:

где - потери на винтовое трение, - потери на взбалтывание и разбрызгивание масла, - потери в опорах.

В свою очередь

Передаточное число

Подставляя, получим:

Таким образом

или

(13)

так как известно, что

где - приведенный угол трения, уменьшающийся с увеличением скорости скольжения, поскольку улучшаются условия образования масляного клина КПД червячной передачи, возрастает при увеличении числа заходов и уменьшении .

Если ведет червячное колесо . При передача будет самотормозящейся (< 0), и обратное вращение червяка невозможно.

7.7. Коэффициент нагрузки

Вследствие неизбежных ошибок изготовления червяков и червячных колес, а так же прогибов червяка и колеса под нагрузкой, используют коэффициент расчетной нагрузки:

Здесь -коэффициент концентрации нагрузки по длине зубьев

где - коэффициент деформации червяка, зависящей от числа заходов ( ) и коэффициента диаметра червяка (q), - наибольший длительно действующий крутящий момент на валу червячного колеса;

- средний по времени действия крутящий момент на валу колеса:

где - значения крутящих моментов на валу колеса по графику нагрузки;

- время действия соответствующих моментов в часах.

При постоянной нагрузке .

Коэффициент динамической нагрузки вследствие плавной работы червячной передачи и невысокой скорости колеса ( м/с) принимают .