Скорость скольжения в червячной передаче
Во время работы витки червяка скользят по зубьям червячного колеса.
Окружная скорость червяка:
.
(17.57)
Окружная скорость колеса:
(17.58)
Скорость скольжения в червячной передаче определяется из параллелограмма скоростей (рис. 17.11).
Рис. 17.11. Схема определения скорости скольжения в червячной передаче
.
(17.59)
Большое скольжение повышает износ зубьев червячного колеса увеличивает склонность к заеданию.
К.П.Д. Червячных передач
Червячная передача является зубчато-винтовой, поэтому в ней имеются потери, свойственные как зубчатой передаче, так и передаче винт-гайка.
Общий к.п.д. червячной передачи
,
(17.60)
где n – число пар
подшипников в передаче;п
– к.п.д., учитывающий потери в одной
паре подшипников; для подшипников
качения
;
для подшипников скольжения
;
− к.п.д., учитывающий гидравлические
потери, связанные с перемешиванием и
разбрызгиванием масла в корпусе передачи,
при средних скоростях принимают
;
− к.п.д., учитывающий потери в зубчатом
зацеплении. Так как бронзовый зуб
червячного колеса легко прирабатывается
к винтам червяка, то принимают
;
− к.п.д., учитывающий потери в винтовой
паре, которые составляют главную часть
всех потерь передачи. Определяют по
формуле, выведенной для винтовой пары:
,
(17.61)
где угол трения
зависит не только от материала червяка
и зубьев колеса, шероховатости рабочих
поверхностей, качества смазки, но и от
скорости скольжения
.
Силы в зацеплении
Для упрощения расчета силу взаимодействия червяка и колеса Fnпринимают сосредоточенной и приложенной в полюсе зацепления П по нормали к рабочей поверхности витка (рис. 17.12). По правилу параллепипедаFn раскладывают по трем взаимно перпендикулярным направлениям на составляющиеFt Fr Fa.
Окружная сила на червяке
:
.
(17.62)
Окружная сила на колесе
:
.
(17.63)
Радиальная сила
:
.
(17.64)
Рис. 17.12. Схема сил, действующих в червячном зацеплении
Направление осевых сил червяка и червячного колеса зависит от направления вращения червяка, а так же от направления линии витка.
Виды разрушения зубьев червячных колес
В червячной паре менее прочным элементом является зуб колеса, для которого возможны все виды разрушений и повреждений, встречающиеся в зубчатых передачах, т. е. усталостное выкрашивание, износ, заедание и поломка зубьев. Из перечисленного наиболее редко встречается поломка зубьев колеса.
В передачах с колесами из оловянных бронз (мягкие материалы) наиболее опасно усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев колеса, но возможно и заедание, которое проявляется в намазывании бронзы на червяк. Сечение зуба постепенно уменьшается, при этом передача может еще продолжать работать длительное время.
При венцах колес из твердых бронз (алюминиевых) заедание переходит в задир с последующим катастрофическим износом зубьев колеса частицами бронзы, приварившимися к виткам червяка. Этот вид разрушения зубьев встречается наиболее часто.
Для предупреждения заедания рекомендуется тщательно обрабатывать поверхности витков и зубьев, применять материалы с высокими антифрикционными свойствами.
Износ зубьев колес червячных передач зависит от степени загрязненности масла, точности монтажа, частоты пусков и остановок, а также от величины контактных напряжений.
Излом зубьев червячных колес происходит в большинстве случаев после износа.