3.7.3. Материалы. Критерии работоспособности и расчета червячных передач.

Основными причинами выхода из строя червячных передач являются поверхностные разрушения; схватывание и износ зубьев. Схватывание особенно опасно, если колесо изготовлено из твердых бронз и чугуна. Частицы материала колеса привариваются к червяку и затем усиливают износ зубьев колеса. При мягких материалах колеса схватывание имеет менее опасную форму: материал колеса (бронза) "намазывается" на червяк.

Усталостное выкрашивание наблюдается, главным образом, у колеса, выполненного из стойких против заедания бронз.

Износ зубьев увеличивается при неточном монтаже, или загрязнении, при повышенной шероховатости червяка, а также при частых пусках и остановках с плохими условиями смазки.

Изломы возникают после износа, причем, ломаются зубья колес.

Червяки в силовых передачах, как правило, выполняются из сталей:

а) цементируемых — 20Х; 12ХНЗА; 18ХГТ; 15ХФ обеспечивающих после закалки твердость HRC 56-63;

б) среднеуглеродистых — 45; 40Х; 40ХН; 35 ХГСА после поверхностной или объемной закалки; имеющих твердость HRC 45-55. В этом случае надо шлифовать и полировать червяк;

в) бронзовые — червяка: при больших диаметрах колес, выполняемых из чугуна.

Червячные колеса Венцы червячных колес выполняются из оловянистой, оловянно-никилиевых и сурьмяно-никилиевых-бронз. Для тихоходных передач — алюминиево-железистые бронзы. При больших диаметрах колес возможно применение серого чугуна.

3.7.4. Расчет основных геометрических параметров червячных передач

Передаточное число ( ) червячной передачи определяют исходя из условия, что за один оборот червяка червячное колесо поворачивается на число зубьев, равное числу заходов червяка:

где — частота вращения червяка, об/мин;

— частота вращения колеса, об/мин;

— число заходов червяка;

— число зубьев червячного колеса.

Таким образом, передаточное число не зависит от соотношения диаметров.

ГОСТ 2144-76 определяет значения осевых модулей, мм: 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20.

Допускается = 1,5; 3; 6; 12, мм.

ГОСТ 2144-76 устанавливает определенные величины межосевых расстояний = 50, 63, 80, 100, 125, 140, 160, 200, 250, 280, 315, 355, 400, 450, 500 мм.

Геометрические расчеты червячных передач аналогичны таким расчетам зубчатых передач.

Делительный диаметр (рис. 32) червяка равен:

,

где — коэффициент диаметра червяка, выбираемый по ГОСТ 2144-76. Основной ряд: = 6,3; = 8; 10; 12,5; 16; 20; 25.

Дополнительный ряд: = 7,1; 9; 11,2; 14; 18; 22,4.

Рис. 31. Типы цилиндрических червяков: а) архимедов; б) конволютный; в) эвольвентный
Рис. 32. Схема цилиндрического червяка	Рис. 33. Схема червячного колеса
Рис. 34. Силы в червячном зацеплении

Допускается . Меньшие значения рекомендуются для быстороходных передач во избежание больших окружных скоростей. Большие значения применяются в передачах с большими передаточными числами, для обеспечения достаточной жесткости. Обычно для редукторов рекомендуют ( — межосевое расстояние) .

Число заходов червяка выбирается в зависимости от передаточного числа. Обычно ; ; . Более 4-х заходов изготовить червяк сложно. ГОСТ установил: .

Угол подъема витков червяка равен:

.

Высота головки и ножки витков:

; ,

где — коэффициент высоты головки,

— коэффициент высоты ножки.

Для архимедовых червяков:

; .

Диаметр вершин ( ) и диаметр впадин ( ):

; .

Длина ( ) нарезанной части возрастает с увеличением колеса

.

При и 2; ; .

При ; ; .

Червячные колеса (Рис. 33).

Червячное колесо изготавливается методом обкатки с помощью червячной фрезы, которая имеет форму и размеры червяка, поэтому сопряженный профиль колеса получается автоматически.

Минимальное число зубьев колес во вспомогательных кинематических передачах при принимают , а в силовых . Оптимальным в силовых передачах является , но не более 80 (Но в приводах столов бывает , а иногда 1000).

Делительный диаметр и совпадающий с ним начальный равны:

.

Средний диаметр: вершин ( ) и впадин ( ):

,

Наибольший диаметр

.

Ширина колеса при и 2 принимается равной , при , .

Условный угол обхвата ( ):

.

Межосевое расстояние:

.