12.2 Черв’ячна передача.
Для передачі руху між валами, які не паралельні і не перетинаються, а схрещуються, найбільш широко застосовуються черв’ячні передачі. Один з елементів передачі, має форму одновиткового або багатовиткового гвинта, називається безкінечним гвинтом, або черв’яком. Черв’ячне колесо, яке з ним зачіплюється, має зубці, що являють собою виступи гвинтової різьби гайки, яка відповідає гвинту /рис.12.3/. Кут схрещування в більшості випадків дорівнює 90º.
В залежності від способу утворення поверхні черв’яка розрізняють два основні типи черв’ячної передачі:
а/ з архімедовим черв’яком, що має прямобічний профіль в осьовому перерізі;
б/ з евольвентним черв’яком, що має прямобічний профіль на деякій віддалі від осі і криволінійний випуклий профіль в осьовому перерізі.
Ч ерв’ячна передача
Рис.12.3
Користуючись кінематичною аналогією між черв’ячною і рейковою передачами, можна легко встановити зв'язок між основними параметрами черв’ячної передачі.
В
разі зачеплення черв’яка з рейкою її
зубці при обертанні черв’яка навколо
осі переміщаються вздовж неї, причому
при одному оберті черв’яка рейка
переміщається на крок Р зачеплення,
помножений на число ниток Z
черв’яка, тобто на висоту підйому h
нитки черв’яка. Таким чином, при числі
обертів на хвилину n1,
швидкість
V1
переміщення рейки дорівнюватиме:
/12.16/
При
зачепленні черв’яка з черв’ячним
колесом колова швидкість V2
профілю
зубця на колесі /12.17/
В спільній точці дотику V1 = V2 , або . /12.18/
Для гвинтової лінії черв’яка залежність між висотою підйому h і кутом λ підйому гвинтової лінії можна встановити із прямокутного трикутника
h=2πrw1tg λ . /12.19/
Підставимо
значення h
із /12.19/ в формулу /12.18/ і після нескладних
перетворень отримуємо:
,
/12.20/
оскільки 2πrw2=Z2P а h=Z1P, то рівняння /12.20/ можна записати у вигляді
/12.21/
Передаточне відношення
/12.22/
Для черв’ячних передач передаточне відношення U =10…80. профілі зубців колеса та їх розміри в головному перерізі роблять такими самими, як і для циліндричних коліс. Висоту зубців беруть стандартну h=2,25m Кут зачеплення α = 200, або 150. Кут підйому гвинтової лінії Число заходів черв’ячка Z1 = 1...6. При α =150, Z2 ≥ 24, при α = 200, Z2 ≥36. Коефіцієнт корисної дії = 0,7 ... 0,9. Число модулів в початковому діаметрі черв’яка називається коефіцієнтом відносного діаметра черв’яка
q=
/12.23/
В більшості випадків q = 8...16.
В черв’ячних передачах стандартним є осьовий модуль черв’яка, який дорівнює торцевому модулю колеса. Черв’ячна передача є самогальмівною. Вхідною ланкою передачі завжди являється черв’як.
Якщо частину дуги початкового кола колеса прийнята за початкову лінію черв’яка, то отримаємо глобоїдну передачу. В цій передачі глобоїдну /вогнуту/ форму мають як зубці колеса, так і витки черв’яка. Гвинтові поверхні глобоїдного черв’яка мають різний крок, який зменшується від середини частини її кінців. Черв’ячна передача з глобоїдним черв’яком дозволяє при однакових габаритах передавати значно більшу потужність порівняно з передачею з циліндричним черв’яком і має високий коефіцієнт корисної дії.