Глава 9. Червячные передачи

§1. Общие сведения

Червячные передачи применяют для передачи вращательного движения между валами, у которых угол скрещивания осей обычно составляет 90⁰. В большинстве случаев ведущим является червяк, т.е. короткий винт с трапецеидальной или близкой к ней резьбой.

Для облегания тела червяка венец червячного колеса имеет зубья дугообразной формы, что увеличивает длину контактных линий в зоне зацепления.

Червячная передача — это зубчато-винтовая передача, дви­жение в которой осуществляется по принципу винтовой пары.

Достоинства червячных передач. 1. Плавность и бесшумность работы. 2. Компактность и сравнительно небольшая масса конструкции. 3. Возможность большого редуцирования, т. е. получения больших передаточных чисел (в отдельных случаях в несиловых передачах до 1000). 4. Возможность получе­ния самотормозящей передачи, т. е. допускающей передачу дви­жения только от червяка к колесу. Самоторможение червячной передачи позволяет выполнить механизм без тормозного устрой­ства, препятствующего обратному вращению колеса. 5. Высокая кинематическая точность.

Недостатки. 1. Сравнительно низкий к. п. д. вследствие скольжения витков червяка по зубьям колеса. 2. Значительное выделение теплоты в зоне зацепления червяка с колесом. 3. Необходи­мость применения для венцов червячных колес дефицитных антифрикционных материалов. 4. Повышенное изнашивание и склонность к заеданию.

Применение. Червячные передачи применяют при небольших и средних мощностях, обычно не превышающих 100 кВт. Применение передач при больших мощностях неэкономично из-за сравнительно низкого к. п. д. и требует специальных мер для охлаждения передачи во избежание сильного нагрева.

Червячные передачи широко применяют в подъемно-транспортных машинах, троллейбусах и особенно там, где требуется высокая кинематическая точность (делительные устройства стан­ков, механизмы наводки и т. д.).

Червячные передачи во избежание их перегрева предпочти­тельно использовать в приводах периодического (а не непрерыв­ного) действия.

§2. Классификация червячных передач

В зависимости от формы внешней поверхности червяка (рис. 2) передачи бывают с цилиндрическим (а) или с глобоидным (б) червяком.

Глобоидная передача имеет повышенный к. п. д., более высо­кую несущую способность, но сложна в изготовлении и очень чувствительна к осевому смещению червяка, вызванному изнашиванием подшипников.

В зависимости от направления линии витка червяка червячные передачи бывают с правым и левым направлением линии витка. В зависимости от числа витков (заходов резьбы) червяка передачи бывают с одновитковым или многовитковым червяком.

В зависимости от расположения червяка относительно колеса (рис.3) передачи бывают с нижним (а), боковым (б) и верхним (б) червяками. Чаще всего расположение червяка диктуется условиями компоновки изделия.

Рис. 2. Схемы червячных передач

Нижний червяк обычно применяют при окружной

скорости v≤5 м/с во избежание потерь на перемешивание и разбрызгивание масла. В зависимости от формы винтовой поверхности резьбы цилиндрического червяка бывают с архимедовым, конволютным и эвольвентным червяком.

Червячное колесо 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. 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

Червячные колеса изготовляют цельными или сборными. Минимальное число зубьев колеса z_2min определяют из условия отсутствия, подрезания и обеспечения достаточной поверхности зацепления. Для силовых передач рекомендуется принимать z_2min = 28, во вспомогательных кинематических передачах z_2mi_n = 17 -- 18. Максимальное число зубьев не ограничено, но в силовых передачах чаще принимают 50 — 60 (до 80). В кинематических передачах z₂ может доходить до 600-1000

Рис.4

Червячную передачу, показанную на рис. 4, называют глобоидной. Витки ее червяка расположены на глобоидной, (торовой) поверхности. Эта передача появилась сравнительно недавно, имеет повышенную нагрузочную способность (в 1,5 — 2 раза больше, чем у обычных червячных передач), так; как линия контакта в глобоидных передачах располагается благоприятно, что улучшает условия для образования масляных клиньев, и в зацеплении находится большее число зубьев колеса и витков червяка.

Глобоидные передачи требуют повышенной точности изготовления и монтажа, искусственного охлаждения. Эти передачи применяют реже, чем цилиндрические.

Червячные передачи, как и зубчатые, могут быть некорригированными. Корригирование червячных передач осуществляется так же, как и зубчатых, т. е. радиальным смещением инструмента относительно оси заготовки при нарезании. Корригирование передачи осуществляют только за счет колеса. Корригированные колеса нарезают на тех же станках и тем же инструментом, что и некорригированные. Корриги­рование в основном применяют для вписывания передачи в заданное меж осевое расстояние. В машиностроении преимущественно применяют некорригированные червячные передачи