3.7. Червячные передачи

3.7.1. Общие сведения

Червячная передача применяется для передачи движения между перекрещивающимися осями валов. Она состоит из ЧЕРВЯКА (винт) и ЧЕРВЯЧНОГО КОЛЕСА (зубчатое колесо с зубьями особой формы). Представляет собой разновидность винтовой зубчатой передачи и отличается от нее тем, что число зубьев (заходов) червяка мало и контакт не точечный, а линейный. Для увеличения длины контактных линий наружную поверхность червячного колеса делают вогнутой, охватывающей червяк в пределах угла .Червячные передачи изобрел Архимед.

Достоинства передач:

- возможность осуществления больших передаточных чисел:

, а в отдельных случаях ;

- плавность, бесшумность работы, компактность;

- возможность самоторможения.

Недостатки передач:

- низкий КПД ( );

- нагрев при непрерывной работе, что требует дополнительных устройств для охлаждения;

- необходимость применения для колес дорогих антифрикционных (обладающих низким коэффициентом трения, хорошей прирабатываемостью, теплопроводностью и стабильностью свойств) материалов;

- ограниченная передаваемая мощность (от долей КВт до 200 кВт, как правило, до 50 кВт).

Однако благодаря своей компактности, бесшумности в работе и больших передаточных чисел, червячные передачи широко применяются в подъемно-транспортных машинах, станках, автомобилях и других машинах, а также в качестве делительных механизмов.

КПД в червячном зацеплении определяются по зависимостям, полученным для винтов:

где — угол подъема витков червяка;

— угол трения, (f – коэффициент трения).

В зависимости то скорости скольжения , по табл. 54 /1/ находят и для червячной передачи. Причем, м/c, ( — окружная скорость червяка). Для малозаходных передач . Значение растет с ростом угла подъема до величины ; при этом значении . При дальнейшем росте угла подъема КПД начинает падать. Обычно червячные передачи имеют углы подъема . Общий КПД червячной передачи

где — потери в подшипниках;

— потери на разбрызгивание и перемешивание масла. Обычно и этой величиной можно пренебречь.

КПД червячных передач ниже, чем других механических передач. Среднее значение η с учетом потерь в опорах:

Z1	1	2	4
η	0,65-0,8	0,83-0,87	0,89-0,91

3.7.2. Классификация червячных передач

Червячные передачи различают по следующим признакам:

- по форме основного червяка — цилиндрические и глобоидные;

- по форме профиля витков червяка — архимедовы (рис. 31,а), эвольвентные (рис. 31,в), конволютные (рис. 31,б), с вогнутым профилем;

- по расположению червяка относительно колеса с нижним, верхним и боковым расположением червяка,

- по конструктивному оформлению корпуса: открытые и закрытые,

- по точности изготовления: 12 степеней точности;

- по назначению: силовые с нерегулируемым и кинематические с регулируемым взаимным расположением червяка и колеса.

Эвольвентный червяк.

Образуется при нарезании его витков резцом, вершина которого может быть установлена выше или ниже оси заготовки. При этом , ( ). В поперечном сечении такого червяка получим эвольвенту, а в сечении плоскостями, касательными к боковой поверхности некоторого цилиндра диаметром прямолинейные образующие боковых сторон профиля витка. Боковая поверхность его витков представляет собой эвольвентную винтовую поверхность.

Архимедов червяк — образуется при нарезании его витков резцом, вершина которого установлена по оси заготовки. В поперечном сечении такого червяка получим Архимедову спираль. В сечении осевой плоскостью — прямые образующие боковых сторон профиля витка (трапецеидальный профиль в осевом сечении).

Боковая поверхность витков такого червяка представляет собой Архимедову винтовую поверхность. Архимедовы червяки широко распространены, т. к. наиболее просты в изготовлении и обеспечивают достаточно высокую точность червячной передачи.

Конволютный червяк образуется при нарезании его витков резцом, главная режущая кромка которого устанавливается перпендикулярно направлению впадины или витков червяка. В поперечном сечении червяка получим конволюту (удлиненная, или укороченная эвольвента), а в сечении плоскостью, нормальной к направлению впадины или витков — прямые линии, которые являются образующими боковых сторон профиля витков в этом сечении. Боковая поверхность витков такого червяка — представляет собой конволютную винтовую поверхность.

Стандартный (ГОСТ 19036-81) угол профиля ( ) принят у архимедовых червяков — в осевом сечении, у конголютных — в нормальном сечении к направлению впадины или витков, а у эвольвентных — в нормальном сечении косозубой рейки, сцепляющейся с червяком.