5. Конструкції циліндричних зубчастих коліс.

Конструктивні форми зубчастих коліс залежить від:

• Умов роботи передачі

• Виду виробництва – одиничне , дрібносерійне, серійне чи масове;

• Абсолютних розмірів коліс;

• Способу з'єднання колеса з валом (вали – шестерні, насадні колеса).

Вали – шестерні (рис.16,а,б) виготовляють, як правило про U>3,15.

Рис.16

Колеса з діаметром мм виготовляють в залежності від серійності

виробництва з прутка, з куванням чи штампуванням ?????? (як правило)(рис.17,а,б,в).

Рис. 17

Зубчасті колеса з мм переважно виконують з кованих заготовок, отриманих за допомогою підкладних або закритих штампів.

Такі колеса мають виборки, що зменшують масу коліс (рис.18,а,б,в,г,д).

Рис.18

Колеса з мм виготовляють литими або бандажованими. В одиничному виробництві бандаж звертають з центром (рис.19,а), а в серійному і масовому бандаж з’єднують з центром за допомогою посадок з натягом (рис. 19,б) чи прецезійних болтів (шпильок) (рис. 19,в).

Рис.19

За невеликих навантажень та частого розбирання – збирання з валом колеса перетягають за перехідними посадками , та ін., а для передачі обертального моменту між колесами і валами використовують штифтові, шпонкові, та шліцові з’єднання.

За нечастого розбирання зубчасті колеса можуть спрягати з валами за ; ; та ін., особливо при передачі великих моментів і вібраційних навантаженнях. За таких посадок немає необхідності фіксації коліс в радіальному осьовому напрямках.

У випадках виключення передачі динамічних навантажень від зубчастих коліс на інші механізми, зубчастий вінець з’єднують з центром через пружні елементи (рис.20).

В осьовому напрямку зубчасті колеса фіксують розпірними втулками, пружинними кільцями,установочними гвинтами, гайками та т.п.

Лекція 5.

Черв’ячні передачі

1. Класифікація черв’ячних передач та особливості їх геометрії.

2. Матеріали черв’яків та черв’ячних коліс. Точність черв’ячних передач.

3. Кінематичні та силові параметри черв’ячної передачі.

4. Розрахунок черв’ячних передач на контактну та згинальну міцність. Тепловий розрахунок черв’ячних передач. Розрахунок черв’яка на жорсткість.

5. Конструкції черв’яків та черв’ячних коліс.

Черв’ячні передачі відносяться до зубчасто – гвинтових передач, що мають характерні риси зубчастих та гвинтових передач. Черв’ячна передача складається з черв’яка (плакат) (гвинт з трапецеїдальною нарізкою або близької до неї за формою) та черв’ячного колеса з косими арочної форми зубцями, що отримана в результаті взаємного огинання з витками черв’яка.

Дугова (арочна) форма зубців черв’яка забезпечує облягання тіла черв’яка і збільшує довжину контактних ліній. Винахід черв’ячнихпередач приписують Архімеду.

Черв’ячні передачі відносять до так званих гіперболоїдних передач, куди також входять гвинтові передачі та гіпоїдні передачі. В цих передачах початковими є гіперболоїди, які одночасно обкочуються та ковзають один по одному.

За зовнішньою формою черв’яка, черв’ячні передачі поділяють на циліндричні та глобоїдні, у яких черв’як має увігнуту зовнішню поверхню (глобоідну). GB – черв’як, GAU, GH.

Циліндричні черв’ячні передачі за профілем витків черв’яка діляться на пердачі з : архімедовим черв’яком (в осьовому перерізі трапецеїдальний профіль, а в торцевому архімедова спіраль) ZA; конволютним черв’яком (в осьовому перерізі – випуклий профіль, в перерізі перпендикулярному до гвинтової лінії – прямолінійний, а торцевому – подовжена або скрочена евольвента) ZN; евольвентним черв’яком – косозубе колесо з малим числом зубців і дуже великим кутом нахилу (прямолінійний профіль в перерізі площиною дотичною до основного циліндра черв’яка, в торцевому перерізі – евольвента) ZJ; увігнутим профілем витків черв’яка в осьовомк перерізі ZT; нелінійчаті, отримані шліфуванням конусним кругом ZК.

Архімедові черв’яки не шліфують (Н<350HB) евольвентні навпаки легко шліфуються (Н>45 ). Несуча здатність глобоїдних черв’ячних передач в 1,5 рази, а з увігнутим профілем 30…60% більше ніж циліндричних.

Переваги черв’ячних передач:

1. Велике передаточне число в одному ступені (до 90, а в особливих випадках до 1000);

2. плавність та безшумність роботи;

3. можливість точних ділильних переміщень;

4. можливість самогальмування.

Недоліки черв’ячних передач:

1. Низький К.К.Д. (велике тепловиділення через ковзання);

2. необхідність застосування до колеса кольорових маткріалів високої вартості (антифрикційні сплави).

Низький К.К.Д. обмежує потужність черв’ячних передач 50…60 кВт і рідко до 200 кВт. Випуск черв’ячних передач складає біля 10% від випуску зубчастих передач і 50% від загального випуску редукторів.

Черв’ячні передачі широко застосовують в ПТМ, МРВ, автомобілях та інших машинах.

Геометричні параметри черв’ячних передач:

- ділильний діаметр черв’яка; - коефіцієнт діаметра d стандартний;

- осьовий модуль для черв»яка і торцевий для колеса. ;

;

- число заходів (витків) черв’яка

- число зубців черв’ячного колеса;

U	10…18	18…40	>40
	4	2	1

- ділильний кут підйому гвинтової лінії черв’яка

( ) (рис. 1); ( ).

- початковий діаметр черв’яка;

- коефіцієнт зміщення при нарізанні черв’ячного колеса (бажано використовувати позитивне зміщення, що зміцнює зуб);

- початкові кути підйому гвинтової лінії;

; ; ;

;

Окрім діаметра виступів черв’ячного колеса ще визначають найбільший діаметр колеса (рис 2).

;

без зміщення

Довжина нарізаної частини черв’ка та ширинп колеса (табл 1) при х=0;

	1;2	4	ГОСТ 19650-74

Для шліфованих та фрезерованих черв’яків збільшуються на 25 мм при m<10мм, на 35…40мм при m=10…16мм і на 50мм при m>16мм.

Передаточне число визначати через діаметри і наступним чином: за 1 оберт черв’яка на зуб колеса, що контактує з витком переміститься по витку на відстань , а колесо пройде відстань , тобто

, звідки

або .

2. В зв’язку з великими швидкостями ковзання в черв’ячних передачах та несприятливими умовами утворення мастильного шару в контакті витка черв’яка і зуба колеса (лінії ковзання складають із вектором швидкості ковзання гострий кут) матеріали черв’ячної пари повинні мати антифрикційні властивості і гарну припрацьовуваність. Для виконання цих вимог черв’яні пари виготовляють із різнорідних матеріалів. Черв’яки виготовляють з вуглецевих сталей нелегованих та легованих. Черв’яки із сталей марок Ст. 6, 40,65,40ХН, 35ХГСА піддають об’ємному гартуванню або поверхневому гартуванню до твердості 45…50 HRCe з наступним шліфуванням та поліруванням. Черв’яки із сталей 15Х, 20Х, 18ХГТ, 20ХФ, 25ХГТ, 12ХН3А цементують і загартовують до твердості 56…63 HRCe, а потім шліфують. Черв’яки з термообробкою П. і Н. застосовують в допоміжних тихохідних та малонавантажених передачах, а також при відсутності устаткування для шліфування. Інколи черв’яки воготовляють з алюмінієвих сталей 38Х2М10А, 38Х210.

В передачах (спеціальних) з колесами великого діаметра ( ) черв’яки виготовляютьз бронзи, а колесо з чавуна для економії бронзи.

В більшості випалків черв’яки виконують за одно ціле з валом і дуже рідко насадним.

Попередній вибір матеріалу для зубчастого вінця черв’ячного колеса виконується за швидкістю ковзання (приблизна залежність)

, м/с

- частота обертання черв’яка,

- обертальний момент на валу черв’ячного колеса, .

При швидкості на тривалій роботі без перерви вінці черв’ячних коліс виготовляють з олов’янистих бронз марок : Ьр.ОН 10-1-1 ,

Бр. О 10-1 , Ьр. ОЦС-5-5-5 .

При менших швидкостях ковзання ( ) зубчсаті вінці черв’ячних коліс виготовляють з менш дорогих безолов’янистих бронз та латуней.

При роботі з цими матеріалами черв’як повинен мати твердість поверхні витків .

З метою економії кольорових металів (велика вартість) з антифрикційного матеріалу виконують тільки зубчастий вінець (виключення колеса малого діаметра ), який різними способами з’єднують з чавунним або металевим центром.

Колеса тихохідних і маловідповідальних черв’ячних передач виготовляються із чавунів марок СЧ-15, СЧ-18, СЧ-20, СЧ-25 для яких . В невеликих силових передачах та приладах черв’ячні колеса виготовляють з полімерних матервалів: ДСП, текстоліта і поліамідів (капрон та нейлон). Ці матеріали гарно демпфують удари та вібрації і мають невелике зношування зубців.

???????????????

Також як і зубчасті передачі черв'ячні передачі виготовляють за 12 ступенями точності, які визначаються нормами кінематичної точності, плавності та контакту (розмір плями контакту).

Для кінематичних приводів використовують передачі 3…6 ступенів точності з високою нормою кінематичної точності. В силових приводах застосовують передачі 7, 8, 9 ступенів точності, які рекомендується використовувати при наступних колових швидкостях колеса (табл. 2)

(табл. 2)

		Застосування
7		Передачі підвищених свидкостей, меншого шуму, і малих габаритів
8	5	Середньошвидкісні передачі із середніми вимогами до рівня шуму, габаритів та точності.
9	2	Низько швидкісні передачі, короткочасно працюючі та ручні

В порівнянні із зубчастими передачами черв’ячні передачі більш чутливі до похибок монтажу. За цією причиною допуски в них на міжосьову відстань та положення середньої площини колеса відносно черв’яка бвльш жорсткі.