2.23. Скольжение в червячной передаче, кпд передачи, способы повышения кпд.

Для червячных передач характерны большая скорость сколь­жения V_CK и неблагоприятное направление ее относительно линии контакта (рис. 12.7).

(12.16)

где — окружная скорость, м/с, на начальном диаметре червяка; — окружная скорость, м/с, на делительном диаметре колеса.

Скорость скольжения направлена по касательной к линии витка червяка (рис. 12.7).

(12.17)

Условием отсутствия заедания и интенсивного износа являет­ся существование жидкостного трения между витками червяка и зубьями колеса. Это условие выполняется при существовании в зоне контакта клиновидного зазора в направлении вектора скоро­сти скольжения. При скольжении поверхностей вдоль линии кон­такта масляный слой образоваться не может.

В отличие от зубчатых в червячных передачах часть поверх­ности зуба колеса имеет зону, в которой скольжение происходит вдоль контактных линий. На рис. 12.8 цифрами 1-3 отмечены последовательные положения контактных линий в процессе за­цепления и направления скорости скольжения V_CK в некоторых точках. Зона, в которой направление V_CK почти совпадает с на­правлением контактных линий, заштрихована.

Неблагоприятное направление вектора скорости скольжения является причиной низкого КПД червячного зацепления. КПД червячного зацепления определяют аналогично КПД резьбовой пары, которая по кинематическим свойствам аналогична червяч­ной передаче: (12.18)

где — приведенный угол трения, уменьшающийся с увеличе­нием скорости скольжения, так как при этом улучшаются усло­вия образования масляного слоя.

С увеличением числа заходов червяка z₁ возрастает КПД передачи, но уменьшается передаточное число.

2.24. Силы в зацеплении червячной передачи.

Силы в зацеплении принимают приложенными в полюсе за­цепления и направляют по трем взаимно перпендикулярным осям (рис. 12.9).

Окружная сила на колесе, равная по модулю осевой силе на червяке:

(12.19)

Окружная сила на червяке равна осевой силе на колесе:

(12.20)

(2*1000Смотри размерность)

Радиальная сила, раздвигающая червяк и колесо,

(12.21)

В этих зависимостях T₂ и T₁ вращающие моменты на валах колеса, червяка, Н * м ; — угол профиля витка червяка, — линейные размеры, мм.

2.25. Причины выхода из строя червячных передач и критерии их работоспособности.

Причины выхода из строя червячных передач (в порядке убывания частоты проявления отказов):

1. Износ зубьев колеса ограничивает срок службы большин­ства передач. Интенсивность износа увеличивается при загряз­ненном смазочном материале, при неточном монтаже зацепления, при повышенной шероховатости рабочей поверхности червяка.

2. Заедание при твердых материалах колес происходит в ярко выраженной форме со значительными повреждениями поверх­ностей и последующим быстрым изнашиванием зубьев части­цами колеса, приварившимися к червяку. В случае применения мягких материалов колес заедание проявляется в менее опасной форме, возникает перенос («намазывание») материала ко­леса на рабочую поверхность червяка.

3. Усталостное выкрашивание наблюдается только на по­верхности зубьев колес, изготовленных из материалов, стойких к заеданию.

4. Пластическая деформация рабочих поверхностей зубьев колеса возникает при действии больших перегрузок.

5. Усталостная поломка зубьев колеса происходит в резуль­тате значительного их износа.

Усталостная поломка витков или тела червяка и усталостный разрыв венца колеса по впадине зуба возникают редко.