Б47. Отличия кинематики червячной передачи от зубчатой передачи. Причины большого скольжения в червячной передаче и его последствия.

В червячной передаче в отличие от зубчатой окружные скорости v1 и v2 не совпадают, они направлены под углом 90 и различны по значению. По этому червячная передача имеет следующие особенности: передаточное отношение не может быть выражено отношением d2/d1, в относительном движении нач 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, т.е. i=n1/n2=z2/z1.

Число заходов червяка выполняет здесь функцию числа зубьев шестерни в зубчатой передаче. Т.к. z1 может быть небольшим и часто равным 1 (чего не может быть у шестерни), то в одной червячной паре можно получить большое передаточное отношение. Это и является основным достоинством червячной передачи. Ведущим в большинстве случаев является червяк. При движении витки червяка скользят по зубьям колеса, как винтовой паре. Скорость скольжения Vs направлена по касательной к винтовой линии червяка. Как относительная скорость, она ровна геометр разности абсолютных скоростей червяка и колеса, которыми в данном случае являются окружные скорости V1иV2. Vs=V1-V2 или Vs+V2=V1 и, далее, Vs=√V1²+V2²=V1/cosγ ; V1=πd1n1/60, V2= πd2n2/60, v2/v2 = tgγ, где γ – угол подъема винтовой линии червяка. Т.к. практически γ<30, то в червячной передаче V2 всегда значительно меньше V1 а Vs >V1. Большое скольжение в червячных передачах служит причиной пониженного КПД, повыш износа, склонности к заеданию (основные недостатки червяч передач)

Б48. Почему кпд червячной передачи меньше чем для зубчатой передачи. Способы его повышения.

Большое скольжение служит причиной пониженного КПД, повышенного износа и склонности к заеданию.

η_чп= η_вη_з η_р η_п, где η_в - кпд винтовой пары, η_з- кпд зубчатого зацепления, η_р- кпд, учитывающий потери на размешивание масла, η_р- кпд подшипника. Наибольшие потери соответствуют передаче винт-гайка.

-ведущий червяк: η_в=tgγ/tg(γ+φ), где γ – угол наклона винтовой линии; φ – угол трения. tg γ=z1/q. Кпд тем выше, чем больше угол γ, чем больше число заходов, чем меньше коэф трения (антифрикционные материалы). Червяк может иметь верхнее или нижнее расположение.

-ведущее колесо: η_в= tg(γ-φ)/ tgγ. При γ= φ кпд =0 и движение от колеса к червяку становится невозможным - эффект самоторможения. Для его усиления выбирают γ<=0.5 φ. При наличии эффекта самоторможения кпд передачи мало и всегда меньше 0,5.

Б49. В каких случаях и почему целесообразно применять червячную передачу.

На основе вышеизложенного можно отметить следующие основные преимущество червячной передачи: возможность получения больших передаточных отношений в одной паре; плавность и бесшумность работы; повышенная кинематическая точность; возможность самоторможения (при низком КПД). Недостатки этой передачи: сравнительно низкий КПД; повышенный износ и склонность к заеданию; необходимость применения для колес дорогих антифрикционных материалов (бронзы); Повышенные требования к точности сборки (точное осевое расстояние, совпадение главных плоскостей колеса червяка). Червячные передачи дороже и сложнее зубчатых, по этому их применяют при необходимости передачи движения между перекрещивающимися валами, а также механизмов, где необходимы большие передаточные отношения и высокая кинематическая точность, например, делительное устройство, механизмы наведения и т.п. Червячные передачи применяют в подъемно-транспортных машинах, станкостроении, автомобилестроении и др.

Б50. Силы в зацеплении червячной передачи.

В червячном зацеплении действуют: окружная сила червяка Ft1, равная осевой силе колеса Fa2 : Ft1=Fa2=2T1/d1;

Окружная сила колеса Ft2, равная осевой силе червяка Fa1: Ft2=Fa1=2T2/d2; Fr=Ft2*tgα; Fn=Ft2/(cosα*cosγ). В этих формулах Т1 и Т2 – моменты на червяке и колесе: T2=T1*i*η

Б51. Критерии работоспособности червячной передачи.

Червячные передачи, также как и зубчатые рассчитывают по напряжениям изгиба и контактным напряжениям. В отличие от зубчатых, в червячных передачах чаще наблюдается износ и заедание, а не выкрашивание поверхности зубьев. При мягком материале колеса (оловянистые бронзы) заедание проявляется в так называемом постепенном “намазывании” бронзы на червяк, при котором передача может еще работать продолжительное время. При твердых материалах (алюминиево-железистые бронзы, чугун и т.п.) заедание переходит в задир поверхности с последующим быстрым разрушением зубьев колеса. Повышенный износ и заедание червячных передач связано с большими скоростями скольжения и неблагоприятном направлении скольжения относительно линии контакта. Для предупреждения заедания ограничивают значение контактных напряжений и применяют специальные антифрикционные пары материалов: червяк-сталь, колесо-бронза или чугун. Устранение заедания в червячных передачах не устраняет абразивного износа зубьев. Интенсивность износа зависит также от значения контактных напряжений, поэтому расчет по контактным напряжениям для червячных передач является основным. Расчет по напряжениям изгиба производится при этом как проверочный.