81

В зависимости от конкретного исполнения и условий работы КПД червячной передачи колеблется в пределах η = 0.6…0.95.

3.7.3.СИЛЫ В ЗАЦЕПЛЕНИИ ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ.

Равнодействующая нормальных сил в зацеплении червячной передачи приводится к полюсу зацепления, расположенному в средней плоскости, и раскладываются на составляющие: окружную Ft, осевую Fa и радиальную Fr . Из

Рис. 3.22

условия равновесия при установившемся движении можно записать: Ft2 = Fa1,

Ft1=Fa2,

Fr1 = Fr2 (см. рис. 3.22).

При заданном крутящем моменте на червячном колесе получим (для передачи без смещения):

Fr = Ft2 tgα.

Соотношение между окружной и осевой силами на червяке получены по аналогии с соотношением сил в винтовой паре.

82

3.7.4.РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЧЕРВЯЧНОЙ ПЕРЕДАЧИ.

Воснову расчета червячных передач положен условный расчет по

контактным напряжениям, определяемым по формуле Герца (3.3).

При вычислении ρпр червячную передачу условно заменяют реечной косозубой с углом наклона зубьев, равным углу подъема винтовой линии на делительном цилиндре, т.е. β = γ . Суммарная длина контактных линий равна в

среднем lk = 1.3d1 . Для наиболее распространенного случая, когда в качестве cosγ

материала червяка применяются сталь, а червячного колеса – бронза, можно принять Е1 = 2.1 105 МПа и Е2=0.9·105 , γ =10º , а также средние значения коэффициентов zH и zε , тогда после подстановки принятых значений в формулу Герца и некоторых преобразований получим

где KHβ – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по длине контактной линии; при маломеняющейся по величине нагрузке принимают KHβ =1; при значительно меняющейся нагрузке – KHβ >1; далее: Т2 – крутящий момент на колесе, Н м; d1 и d2 – диаметры длительных окружностей червяка и колеса соответственно, мм; σH, [σH ] – фактическое и допускаемое соответственно значения контактных напряжений, МПа.

Чтобы получить из (3.47) формулу для определения размеров червяка и колеса, произведем следующие преобразования

d1= mq = d2 q .

z2

Решив формулу (3.47) относительно d2 , получим

Расчет на изгиб зубьев произвести только для червячного колеса. Он выполняется как проверочный по формуле

83

где KHβ = KFβ – коэффициент неравномерности распределения нагрузки по линии контакта; YF2 – коэффициент формы зуба, определяемый в зависимости от эквивалентного числа зубьев по табл. 3.6.

3.7.5.МАТЕРИАЛЫ И ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ.

Материалы червячной пары должны обладать антифрикционными свойствами, хорошей прирабатываемостью, стойкостью против заедания и повышенной теплопроводностью.

Червяки изготовляются из сталей. Поверхность витков подвергается цементации с последующей закалкой до твердости HRC =56…63 или закалке ТВЧ до твердости HRC =45…50. Крупные червяки подвергаются азотированию. Наиболее часто применяют под цементацию сталь –18 ХГТ, для закалки ТВЧ стали – 40Х, 35 ХМ, 40 ХН и при азотировании 30ХМ10А. После термообработки поверхности витков обычно шлифуются. Азотированию подвергаются шлифованные червяки.

Червячные колеса обычно изготавливаются составными: обод из бронзы, ступица – из чугуна. В неответственных передачах обод может выполняться также из чугуна. Наилучшими для червячных колес являются оловянистые бронзы типа БрО10НЖ и БрО10Ф1, однако они весьма дороги и применяются лишь в ответственных передачах. Безоловянистые бронзы (БрА10Ж4Н4, БрА10Ж3Мц1.5 и др.) обладают повышенными механическими характеристиками, но имеют пониженные противозадирные свойства. Поэтому их рекомендуется применять при vск ≤ 10 м/с.

Значения допускаемых напряжений для материалов червячных колес приводятся в таблицах в виде зависимостей [σΗ]о и [σF]o от значений σв и cv при