Скольжение в зацеплении

При движении витки червяка скользят по зубьям колеса, как в винтовой паре. Скорость скольжения _s направлена по касательной к винтовой линии червяка. Как относительная скорость она выражается через абсолютные скорости червяка и колеса, которые в данном случае являются окружными скоростями ₁и₂(см.рис.9.2 и 9.6):

(9.8) Здесь - угол подъема винтовой линии червяка. Так как практически300(см.ниже), то в червячной передаче2всегда значительно меньше1, аs больше 1.

Рис.9.6

Большое скольжение в червячных передачах служит причиной пониженного к.п.д., повышенного износа и склонности к заеданию (основные недостатки червячных передач).

К.П.Д. Червячной передачи

К.п.д. червячной передачи, так же как и зубчатой, определяют по формуле = 1 – (_З+_П+_Г). Различаются только формулы для определения потерь в зацеплении. Для червячных передач к.п.д. зацепления при ведущем червяке

₃ =tg  / tg ( + ). (9.9)

К.п.д. увеличивается с увеличением числа заходов червяка (увеличивается ) и с уменьшением коэффициента трения или угла трения .

Если ведущим является колесо, то вследствие изменения направления сил получают

₃ = tg ( – ) / tg . (9.10)

При    ₃ = 0 пердача движения в обратном направлении (от колеса к червяку) становится невозможной. Получаем самотормозящую червячную пару. Свойство самоторможения червячных передач используют в грузоподъемных и других механизмах. Следует учитывать, что согласно формуле (9.9) к.п.д. самотормозящей передачи очень низок и всегда меньше 0,5. Для надежности самоторможения рекомендуют   0,5 .

Опытом установлено, что при наличии удовлетворительной смазки величина коэффициента трения f зависит от величины скорости скольжения _s.

С увеличением _s снижается f. Это объясняется тем, что повышение _s приводит к постепенному переходу от режимов полусухого и полужидкого трения к жидкостному трению.

Кроме скорости скольжения величина коэффициента трения зависит от шероховатости поверхностей зацепления, а также качества смазки.

Силы, действующие в зацеплении

В червячном зацеплении (рис.9.7) действуют: окружная сила червяка F_t1, равная осевой силе колеса F_2,

F_t1 = F_2 = 2Т₁/ d₁; (9.11)

окружная сила колеса F_t2, равная осевой силе червяка F_1,

F_t2 = F_1 = 2Т₂ / d₂; (9.12)

радиальная сила

F_r = F_t2 tg . (9.13)

Формула (9.13) получена на основании схемы, представленной на рис. 9.7, на которой изображено осевое сечение витка червяка.

Рис.9.7

В осевой плоскости силы F_t2иF_rявляются составляющими силыF_n, направленной по нормали к поверхности витка.

В формулах (9.11) и (9.12) Т₁и Т₂– моменты на червяке и колесе:

Т₂= Т₁i . (9.14)

ОЦЕНКА И ПРИМЕНЕНИЕ

На основании вышеизложенного можно отметить следующие основные преимущества червячной передачи:

а) возможность получения больших передаточных чисел в одной паре;

б) плавность зацепления и бесшумность работы;

в) возможность самоторможения (при низком к.п.д.).

Недостатки этой передачи следующие: сравнительно низкий к.п.д.; повышенный износ и склонность к заеданию; необходимость применения для колес дорогих антифрикционных материалов (бронза); повышенные требования к точности сборки (точное _, совпадение главных плоскостей колеса и червяка).

Червячные передачи дороже и сложнее зубчатых, поэтому их применяют, как правило, при необходимости передачи движения между перекрещивающимися валами, а также в делительных механизмах, где необходимо большое передаточное отношение.

Мощность червячных передач обычно не превышает 50-60 кВт.