24. Червячные цилиндрические передачи: конструкция, область применения, достоинства и недостатки. Расчеты передачи

Червячная передача состоит из червяка 1, т. е. винта с трапецеидаль­ной или близкой к ней по форме резьбой, и червячного колеса 2, т. е. зубчатого ко­леса с зубьями особой формы, получаемой в результате взаимного огибания с вит­ками червяка.

Червячные передачи относятся к числу зубчато-винтовых, имеющих характерные черты зубчатых и винтовых передач. В от­личие от винтовых зубчатых передач с пе­рекрещивающимися осями, у которых на­чальный контакт происходит в точке, в чер­вячных передачах имеет место линейный контакт. В осевом сечении зубья колеса имеют дуговую форму. Это обеспечивает облегание тела червяка и увеличение длины контактных линий.

Достоинства червячных передач:

а) возможность получения большого передаточного отношения; б) плавность и бес­шумность работы, возможность точных де­лительных перемещений; в)возможность передачи между скрещивающимися валами; г) самоторможение; д) высокая кинематическая точность

Недостатки большинства червячных пе­редач:

а) низкий КПД; б) необходимость применения для колеса дорогостоящих ан­тифрикционных материалов, что повышает стоимость передачи

Червячные передачи применяют при не­обходимости снижения скорости и переда­чи движения между перекрещивающимися (в большинстве случаев взаимно перпен­дикулярными) валами. Объем применения червячных передач составляет около 10 % от передач зацеплением (зубчатых и чер­вячных). Выпуск червячных редукторов по числу единиц составляет около полови­ны общего выпуска редукторов.

Широко применяются червячные пере­дачи в подъемно-транспортных машинах, станках, автомобилях и других машинах.

Наибольшее распространение получили червячные передачи с цилиндрическими червяками.

Основные параметры чер­вячных цилиндрических передач. Червячные передачи вследствие относительно низкого КПД применяют для небольших и средних мощностей от долей киловатта до 200 кВт, как правило, до 60 кВт, для моментов до 5*10⁵ Нм. Пе­редаточные отношения обычно принимают равными от 8 до 63...80; в отдельных слу­чаях, например в приводе столов большого диаметра станков,— до 1000.

Расчеты на прочность

Червячные передачи рассчитывают на сопротивление усталости и статическую прочность по контактным напряжениям и напряжениям изгиба. В большинстве случаев напряжения изгиба не определя­ют размеры передачи и расчет по ним при­меняют в качестве проверочного. Основное значение имеет расчет на сопротивление контактной усталости, кото­рый должен предотвращать в проектируе­мых передачах выкрашивание, и расчет на заедание. Расчет на износ совмещают с этим расчетом.

Расчет на прочность по контактным напряжениям ведут для зацепления в полюсе, что поз­воляет упростить расчет.

σ_н ≤ | σ_н |₂ выполняют проектный расчет

или σ_н=проверочный расчет

, мм, где Т - крутящий момент;Нмм. k_{H –} коэффициент запаса прочности по контактным напряжениям;

После вычисления межосевого расстояния по ГОСТу выбираем Z1,Z2,m_s, q, x1 далее следует расчет геометрии и проверочный расчет по σ_н=

Проверочный расчет по напряжению изгиба

где Т – крутящий момент, bw – ширина венца зуба,

запас прочности не >15%

σ_н ≤ | σ_н |₂ не >15%, σ_F≤ | σ_F |₂ не >15%

Перегрузка зубьев не >15%

Тепловой расчет

За счет передачи движения посредствам скольжения, передача может перегреваться, поэтому на завершающем этапе конструирования выполняют тепловой расчет передачи

и где t_В=20⁰С, р – мощность, ɳ - КПД, А – площадь теплоотдающей поверхности мм³

, kт – коэффициент теплоотдачи, kт=17…40, = 90⁰С…95⁰С зависит от марки масла

Если то:

1. Ребристый корпус (увеличение поверхности теплоотдачи)

2. принудительный обдув корпуса воздухом

3. принудительное охлаждение водой

Расчеты червяка

Т. к. червяк обязательно проверяют на жесткость, то минимальное значение допускаемого коэффициента запаса прочности [S]=3.

Если [S]<3, то:

1. поверхностное упрочнение (обдувка дробью, закалка, ТВЧ, ХТО)

2. изменение конструкции концентратора

3. увеличение диаметра