Основы расчёта деталей и узлов транспортных машин

2)необходимость изготовления зубьев колеса из дорогих антифрикционных материалов;

3)повышенные требования к точности сборки, необходимость регулировки взаимоного расположения червяка и колеса;

4)необходимость специальных мер по интенсификации теплоотвода.

Классификация червячной передачи

1) по форме поверхности витков червяка: а) цилиндрические, б) глобоидные; в) тороидные;

2)по направлению линии витков: а) левое, б) правое;

3)по числу заходов винтовой линии: а) однозаходные, б) многозаходные;

4)по расположению червяка относительно колес: а) с нижним, б) с верхним, в) с боковым;

5)по профилю витка в сечении перпендикулярном к оси червяка: а) прямолинейный профиль,

б) криволинейный профиль; Наибольшее распространение получили цилиндрические червяки, витки

которых очерчены прямыми линиями, такие червяки называют архимедовыми червяками.

71

Типы червяков

По форме тела червяки разделяют на цилиндрические, глобоидные и торо-

идные. Наибольшее применение находят цилиндрические червяки как более простые в изготовлении и обеспечивающие достаточно высокую нагрузочную способность.

Профиль витков червяка можно варьировать, так как червячные колеса изготовляют инструментом, являющимся аналогом червяка. По форме боковой поверхности витка червяки разделяют на архимедовы (обозначение ZA),

конволютные (ZN), эвольвентные (Z1), нелинейчатые с поверхностью, обра-

зованной конусом (ZK) и с вогнутым профилем витка (ZT).

При невысоких требованиях к нагрузочной способности и ресурсу в условиях мелкосерийного производства применяют архимедовы и конволютные червяки. Витки архимедовых червяков имеют прямолинейный профиль в осевом сечении, в торцовом сечении витки очерчены архимедовой спиралью (рис. 3.2, а, г). Витки конволютных червяков имеют прямолинейный профиль в сечении, нормальном к направлению витка, в торцовом сечении витки очерчены удлиненной эвольвентой (рис.3.2, б, д). Нарезание архимедовых и конволютных червяков выполняют на универсальных токарновинторезных станках. Для шлифования архимедовых червяков требуется круг, очерченный сложной кривой в осевом сечении, что ограничивает их применение. Шлифование конволютных червяков конусными кругами с прямолинейными образующими на обычных резьбошлифовальных станках приводит к небольшому искривлению прямолинейного профиля витка, поэтому такие червяки называют “ нелинейчатыми”. Червячные фрезы для нарезания червячных колес шлифуют тем же способом, поэтому получают правильное зацепление.

72

осевой модуль червяка (является основным расчетным параметром)

следует отметить, что m и q – величины стандартные.

Колесо:

ширина венца b2

Критерии работоспособности червячных передач

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. При мягких материалах 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 имеет место после значительного их износа.

75

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

Кинематика червячной передачи

Скольжение в зацеплении

В червячной передаче в отличие от зубчатой окружные скорости υ1 и υ2 не совпадают по величине и направлению, поэтому передаточное отношение не может быть выражено отношением d2/d1.

n1υ2

γ υ1 υs

Рис. 3.4. Кинематическая схема червячной передачи

Вотносительном движении начальные цилиндры не обкатываются, а скользят. При одном обороте червяка колесо повернется на угол, охватывающий число зубьев колеса, равное – числу заходов червяка. Для полного оборота колеса необходимо z2/z1 оборотов червяка.

Вчервячном зацеплении витки червяка скользят по зубьям колеса подобно скольжению винта в гайке.

Вектор скорости скольжения υs направлен по касательной к винтовой линии червяка на делительной окружности.

Из рисунка 3.4 следует, что

В червячных передачах направление скорости скольжения не перпендикулярно линии контакта элементов червячного зацепления. Это значительно ухудшает условия образования масляной пленки в контакте трущихся дета-

76

лей, приводит к повышенному нагреву, следовательно, уменьшается КПД, увеличивается склонность к заеданию.

Из приведенной зависимости следует, что с увеличением γ возрастает υs;

это одна из причин ограничения γ. Обычно γ < 30°.

Поскольку червячная передача является зубчато-винтовой, то КПД червячного зацепления определяют аналогично КПД для винтовой пары при ведущем червяке

где γ – угол подъема винтовой линии червяка; ρ' – приведенный угол трения, зависящий от материалов червяка и венца колеса, сорта смазочного материала, параметров шероховатости рабочих поверхностей, скорости скольжения υs.

При γ ≤ ρ' из формулы (3.13) следует, что ηз кол ≤ 0 – передача момента от колеса к червяку окажется невозможной, произойдет самоторможение (т.е.

если γ ≤ ρ'– самотормозящаяся передача).

При соблюдении условия самоторможения, т.е. при γ = ρ' получим

Следовательно, КПД самотормозящих червячных передач всегда < 0,5.

Силы, действующие в червячной передаче

С достаточной для практических расчетов точностью силами трения в зацеплении можно пренебречь, а результирующую силу Fn принять направленной по нормали к рабочим поверхностям витка и зуба колеса и приложенной в полюсе зацепления.

77