58.Червячные передачи: достоинства и недостатки.

Червячные передачи – это передачи зацеплением с непосредственным контактом витков червяка и зубьев червячного колеса (рис. 12.1). Червяк 1 – это винт с трапецеидальной или близкой к ней по форме резьбой. Червячное колесо является косозубым зубчатым колесо с зубьями особой дуговой формы. Такая форма зубьев обеспечивает увеличение их длины и прочности зубьев на изгиб.

Червячные передачи применяют при необходимости передачи движения между перекрещивающимися (как правило взаимно перпендикулярными) валами. При вращении червяка его витки плавно входят в зацепление с зубьями колеса и приводят его во вращение. Передачи используют в станках, автомобилях, подъемно-транспортных и других машинах.

Достоинства:

1. возможность получения большого передаточного числа в одной ступени;

2. плавность и малошумность работы;

3. повышенная кинематическая точность.

Недостатки:

1. низкий КПД;

2. необходимость изготовления зубьев колеса из дорогих антифрикционных материалов;

3. повышенные требования к точности сборки, необходимость регулировки;

4. необходимость специальных мер по интенсификации теплоотвода.

59. Геометрия червячной передачи.

Мощность на червяке при длительной работе обычно до 30 кВт, при повторно-кратковременном режиме - до 200кВт. Передаточные числа обычно принимают от 8 до 80, в кинематических передачах - до 1000. Основные геометрические размеры червяка представлены на рис. 12.4. В червячных передачах угол профиля обычно принимают равным. У архимедовых червяков его определяют в осевом сечении, у конволютных и эвольвентных - в нормальном сечении, у нелинейчатыхнаходят как угол конуса производящей поверхности. Для передач с вогнутым червяком угол профиля в осевом сечении витка червяка, измеренный на делительном диаметре, равен.

Расстояние между одноименными точками боковых сторон смежных витков червяка, измеренное параллельно оси, называют шагом червяка . Отношениеназывают модулем.Расчет геометрических параметров.

1. Число зубьев колеса

2. Коэффициент смещения ( если задано межосевое расстояние )

Межосевое расстояние ( если задан коэффициент смещения ) Делительные диаметры

Начальные диаметры

Делительный угол подъема витка червяка

Начальный угол подъема витка червяка

Основной угол подъема витка червяка ( только для червяков ZI )

и основной диаметр червяка Высота витка червяка

Высота головки витка червяка

Диаметры вершин

витков червяка

зубьев червячного колеса в средней торцовой плоскости Диаметры впадин червякачервячного колесаНаибольший диаметр червячного колесаШирина венца червячного колеса

Длина нарезанной части червяка ( при х= 0 )

60. Силы в зацеплении червячной передачи.

Составляющие от силы в зацеплении принимают приложенными в полюсе зацепления и направляют по трем взаимно перпендикулярным осям (рис.12.9).

Окружная сила на колесе, равная по модулю осевой силе на червяке:

. ( 12.19)

Окружная сила на червяке равна осевой силе на колесе:

. ( 12.20)

Радиальная сила, раздвигающая червяк и колесо:

. ( 12.21)

В этих зависимостях и- вращающие моменты на валах колеса червяка,,- угол профиля витка червяка, линейные размеры, мм.

61.Кинематика червячной передачи.

Во время работы червячной передачи витки червяка сколь¬зят по зубьям червячного колеса рис. 2.5.11. Скорость скольжения направлена по касательной к винтовой линии делительного цилиндра червяка и определяется из параллелограмма скоро¬стей

(2.5.11)

Как видно из формулы, всегда us> u1. Большое сколь¬жение в червячной передаче повышает изнашиваемость зубьев червячного колеса, увеличивает склонность к заеданию. Передаточное число червячной передачи определяют по условию, что за каждый оборот червяка колесо поворачивается на число зубьев, равное числу витков червяка:

(2.5.11) где и— угловые скорости червяка и колеса; z1 и z2 — число витков червяка и число зубьев колеса. На практике в силовых передачах применяют червяки с чис¬лом витков z1 = 1; 2; 4. С увеличением z1 возрастают технологиче¬ские трудности изготовления передачи и увеличивается число зубьев червячного колеса z2. Число витков червяка z1 зависит от передаточного числа и.

Во избежание подреза основания ножки зуба в процессе на¬резания зубьев принимают z2?26. Оптимальным является z2 = = 40...60. Диапазон передаточных чисел в этих передачах u = 10...80.

62.КПД червячной передачи и самоторможение.

Для червячных передач характерны большие скорости скольжения и неблагоприятное направление ее относительно линии контакта (рис. 12.7).

, (12.16)

где -окружная скорость, м/с, на начальном диаметре червяка;- окружная скорость, м/с, на делительном диаметре колеса. Скорость скольжения направлена по касательной к линии витка червяка (рис. 12.7):

. ( 12.17)

Условием отсутствия заедания и интенсивного износа является существование жидкостного трения между витками червяка и зубьями колеса. Это условие выполняется при существовании в зоне контакта клиновидного зазора в направлении вектора скорости скольжения. При скольжении поверхностей вдоль линии контакта масляный клин образоваться не может.

В отличие от зубчатых передач в червячных передачах часть поверхности зуба колеса имеет зону, в которой скольжение происходит вдоль контактных линий. На рис.12.8 цифрами 1, 2 и 3 отмечены последовательные положения контактных линий в процессе зацепления и направления скорости скольжения в некоторых точках. Зона, в которой направлениепочти совпадает с направлением контактных линий, заштрихована.

Неблагоприятное направление вектора скорости скольжения является причиной низкого КПД червячного зацепления . КПД червячного зацепления определяют аналогично КПД резьбовой пары, которая по кинематическим свойствам аналогична червячной передаче.

, ( 12.18)

где - приведенный угол трения, уменьшающийся с увеличением скорости скольжения, так как при этом улучшаются условия образования масляного слоя.

С увеличением числа заходов червяка возрастает КПД передачи, но уменьшается передаточное число.