3.5. Червячные передачи
3.5.1. Назначение, классификация и применение в машинах
и артиллерийском вооружении
Червячной называют передачу, состоящую из червяка (винта) и червячного колеса, оси которых перекрещиваются в пространстве обычно под углом 900 (рис. 3.15). Червячные передачи относятся к зубчато-винтовым. Ведущим является червяк. Различают два основных вида червячных передач: цилиндрические или просто червячные (с цилиндрическими червяками) и глобоидные (с глобоидными червяками).
Рис. 3.15
Глобоидные передачи имеют повышенный КПД и большую нагрузочную способность, более надежны и долговечны, но из-за сложности изготовления не получили широкого применения.
Червяк – это винт с резьбой, нарезанной на цилиндре. По форме профиля резьбы в торцевом сечении цилиндрические червяки могут быть: архимедовы, конволютные (удлиненная или укороченная эвольвента) и эвольвентные. Их нагрузочная способность примерно одинаковая.
Архимедов червяк в осевом сечении имеет профиль равнобедренной трапеции, а в торцевом сечении витки очерчены архимедовой спиралью. Его можно нарезать на обычных токарных и резьбофрезерных станках. В настоящее время наиболее распространены передачи с архимедовым червяком.
По числу винтовых линий (заходов) z1 ГОСТом предусмотрены одно-, двух-, трех- и четырехзаходные червяки (z1 = 1; 2;3;4); по направлению витка – левые и правые. С увеличением числа заходов червяка угол подъема винтовой линии возрастает, что повышает КПД передачи. В большинстве случаев червяки изготавливают за одно целое с валом.
Червячные колеса косозубые вогнутой формы, что обеспечивает лучшее облегание витков червяка. Направление и угол подъема зубьев червячного колеса соответствуют направлению и углу подъема витков червяка. Червячные колеса нарезают червячными фрезами, как правило, без смещения инструмента, т.е. нормальными. В этом случае минимальное число зубьев колеса без подрезания z2 min = 28.
ГОСТом установлено 12 степеней точности изготовления червячных передач, из которых чаще всего пользуются 7,8 и 9 степенями точности.
Материалы. Наилучшее качество работы червячной передачи обеспечивают червяки, изготовленные из цементируемых сталей 15Х, 20Х, 12ХНЗА с твердостью после термической обработки НВ 570…627 и среднеуглеродистых сталей 45, 50, 40Х, 40ХН, 30ХГС с поверхностной или объемной закалкой до НВ 495…535. Червячные колеса (или их зубчатые венцы) изготавливают только из антифрикционных сплавов и в зависимости от скорости скольжения υS. При υS = 2 м/с применяют чугуны, при υS ≤ (6…8 м/с) – безоловянные бронзы (БрА9ЖЧЛ и др.), а при υS = 6…25 м/с – оловянные бронзы (БрО10Ф1 и др.).
Достоинства: возможность получения больших передаточных отношений в одной ступени (ί = 8…80); плавность и бесшумность работы; самоторможение.
Недостатки: сравнительно низкий КПД (η = 0,7…0,95); большой нагрев, износ и склонность к заеданию.
Червячные передачи находят широкое применение при мощностях до 100 кВт, особенно в подъемно-транспортных машинах, станках, в летательных аппаратах и др.
В артиллерийском вооружении червячные передачи широко распространены в приборах наведения, в курсопрокладчиках, в механизмах наведения минометов и артиллерийских орудий.