12 Червячные передачи

12.1 Общие сведения, устройство передачи, область применения, достоинства и недостатки

Червячные передачи относятся к зубчато-винтовым, которые имеют характерные черты зубчатых и винтовых передач. Изобретение червячных передач принадлежит Архимеду.

Движение червячная передача передает по принципу винтовой пары, где винтом является червяк (как правило, это винт с трапецеидальной резьбой), а колесо подобно сектору, вырезанному из длинной гайки и изогнутому по окружности (рис.21). Зацепление червячной пары подобно зацеплению зубчатого колеса (с зубьями особой формы) с зубчатой рейкой. Геометрические оси валов при этом скрещиваются под углом 90° [1-7].

а б

Рисунок 21 - Червячная передача

Различают два вида червячных передач: цилиндрические (с цилиндрическими червяками - см. рис. 21,а); глобоидные (с глобоидными червяками - см. рис. 21,б).

В большинстве случаев червяки изготовляют как одно целое с валом, реже - отдельно от вала, а затем закрепляют на нем.

Червячное колесо 2 в отличие от косозубых зубчатых колес имеет вогнутую форму зуба, способствующую облеганию витков червяка. Направление и угол подъема зубьев червячного колеса соответствуют направлению и углу подъема витков червяка.

Червячные колеса нарезают червячными фрезами и в редких случаях - резцами, укрепленными на вращающейся оправке (летучими резцами). Червячная фреза для нарезания червячного колеса является инструментом, расположение режущих граней которого соответствует форме червяка. При нарезании заготовка колеса и фреза совершают относительное движение, какое имеют червячное колесо и червяк в передаче (в отличие от червяка у фрезы имеются режущие кромки, а наружный диаметр больше на величину двойного радиального зазора в зацеплении). Преимущества и недостатки червячной передачи приведены в табл. 15.

Таблица 15 - Преимущества и недостатки

Достоинства	Недостатки
Хорошая прирабатываемость, плавность, бесшумность работы	Подбор дорогостоящих антифрикционных материалов
Большие передаточные отношения 8...80 при небольших габаритах передач	Низкий КПД
Возможность выполнить передачу самотормозящейся парой	Повышенные требования к смазке
	Нагрев

Особенности червячной передачи:

1. Кинематика образования червячной пары:

• частный случай винт-гайка;

• частный случай шестерня-рейка.

2. Особенности червячной передачи как передачи винт-гайка:

• скольжение профилей, низкий КПД (используют в приводах периодического действия при передаче мощностей до 60 кВт);

• широкий диапазон передаточных чисел для кинематических передач, - для силовых передач;

• высокая кинематическая точность, хорошая прирабатываемость, работает плавно и бесшумно.

3. Особенности червячной передачи как передачи шестерня-рейка:

• высокая контактная прочность (компактность);

• повышенная изгибная прочность (охватывающий венец и арочная форма зуба).

Общий вывод: передачу целесообразно применять если:

• перекрещиваются оси;

• нужно большое U;

• нужна энергоемкость;

• нужна кинематическая точность, плавность, бесшумность в работе.

Объем применения червячных редукторов составляет 10% от всех передач зацеплением. Выпуск червячных редукторов составляет около половины общего выпуска редукторов.