Червячные передачи / Лекция 7_Червячные передачи
.pdf
Червячные передачи
Критерии работоспособности
Виды повреждений червячных передач
|
|
|
|
|
|
|
Усталостное |
|
|
|
Абразивный |
|
|
Заедание |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
Поломка зубьев |
|
|||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
Усталостное |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Поломка зубьев |
|
|
|
выкрашивание |
|
|
|
|
износ |
|
|
(схватывание) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
выкрашивание |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
Изгибные |
|
|
|
|
контактные |
|
|
|
||||||||
|
|
напряжения [σF] |
|
|
|
|
напряжения [σH] |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Изгибная |
|
|
|
|
|
|
Контактная |
|
|
|
||||||
|
|
|
прочность |
|
|
|
|
|
|
прочность |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Критерии работоспособности 11
Червячные передачи
Расчет зубьев на прочность при изгибе
Витки червяка на прочность не рассчитывают, так как материал червяка, как правила, значительно прочнее материала колеса.
В расчетах зубьев колеса используют те же допущения и соотношения, что и при расчете косозубого цилиндрического колеса, но вводят поправки, учитывающие формы зубьев и положение контактных линий.
|
|
Условие прочностной надежности зуба при расчете на изгиб: |
σF ≤[σF ] |
σF =YεYβYF Ft 2 KF b2mn
где YF – коэффициент формы; Yε – коэффициент, учитывающий перекрытие зубьев; Yβ – коэффициент, учитывающий наклон зубьев; KF – коэффициент нагрузки; b2 – ширина венца колеса; mn = m/cosγ – модуль зацепления в нормальном сечении.
Допускаемые напряжения изгиба [σF] определяются аналогично случаю с
цилиндрическими зубчатыми колесами (расчетно-табличные значения).
12
Червячные передачи
Расчет зубьев на контактную прочность
Условие прочностной надежности зуба при |
σH ≤[σH ] |
расчете на контактную прочность имеет вид: |
В основе анализа контактных напряжений лежит решение задачи Герца с учетом реальной кривизны контактирующих поверхностей червяка и колеса и их материалов. Тогда выражение для контактных напряжений примет вид (выражение получено для: материалы: червяк – сталь, колесо – бронза, чугун; α = 20° и γ = 10°):
σ |
|
= 5300 q1 |
z2 +q1 |
3T K |
|
|||
|
H |
z |
2 |
|
a q |
|
2 |
H |
|
|
|
|
ω 1 |
|
|
|
|
Межосевое расстояние в |
|
|
|
5300 q1 |
2 |
|
||||
z2 |
3 |
|
|
|
||||||
проектировочном расчете: |
aω = |
|
+1 |
|
[σ |
|
] z |
|
|
KHT2 |
q |
|
|
||||||||
|
1 |
|
|
|
H |
|
2 |
|
|
|
Допускаемые контактные напряжения [σH] определяются |
в зависимости от |
|||||||||
скорости скольжения и материала |
колеса на |
основе экспериментальных |
данных и опыта эксплуатации так, чтобы |
предотвратить контактное |
|
выкрашивание и заедание передачи. |
|
13 |
|
|
|
Материалы колеса и червяка
Выбор материала для изготовления червяка и червячных колес определяется в основном скоростью скольжения витков червяка и зубьев колеса. Материал должен удовлетворять требованиям изгибной и контактной выносливости, износостойкости и отсутствия заедания.
В проектировочном расчете при неизвестных размерах червяка и колеса для определения скорости скольжения используется эмпирическая зависимость:
Vск = (1.8...6.6)10−3 n2 3 z2T2
Червячные колеса изготавливают: при Vск < 4 м/с – из безоловянных бронз (БрА9Ж3Л и др.); при Vск = 4…10 м/с – из бронз с малым содержанием олова (БрО6Ц6С3 и др.); при Vск > 10 м/с – из оловянных бронз, содержащих никель, сурьму, свинец и фосфор (БрО10Ф1, БрОНФ и др.).
Червяки, работающие в паре с бронзовыми колесами, изготовляют из сталей 40ХН, 20ХН3А, 30ХГСА, 20Х и др. с твердостью не ниже 45…50 HRC.
14
Схемы одноступенчатых червячных редукторов
Редукторы выполняют со следующими вариантами расположения червяка и червячного колеса:
1)червяк под колесом – применяют при окружных скоростях червяка до 4...5 м/с, смазка — окунанием червяка (рис. а); допускает передачу большей мощности по критерию нагрева, но хуже в отношении утечки масла;
2)червяк над колесом — предпочтительная конструкция, применяемая в быстроходных передачах во избежание излишних потерь на разбрызгивание масла быстроходным червяком, смазка – окунанием колеса (рис. б);
3) |
червяк с горизонтальной осью, сцепляющийся с колесом, имеющим вертикальную ось (рис. |
|
|
в); |
|
4) |
червяк с вертикальной осью, расположенной сбоку колеса (рис. г). |
15 |
Две последние конструкции применять нежелательно вследствие трудности смазывания подшипников
Конструкции колес и червяков
Колеса малых диаметров (до 100…120 мм) изготовляют цельными, больших диаметров – преимущественно бандажированными (в целях экономии материала). Напрессованные венцы дополнительно крепят винтами или болтами. Применяют
также колеса с венцами из бронзы, залитыми непосредственно на ступицу.
16
Червячный редуктор
17
Вопросы для самоконтроля
Для каких целей используют гиперболоидные передачи?
Какие механизмы называют гиперболоидными и каковы их разновидности?
Какие виды червячных передач используют в механизмах?
Какими особенностями кинематики вызвано скольжение зубьев червячной передачи?
Укажите усилия, возникающие в зацеплении червячной передачи.
Каковы виды повреждений червячных передач и по каким критериям оценивают их работоспособность?
Назовите материалы, используемые для изготовления
колес и червяков. Почему колеса (венцы колес) изготавливают из менее прочных материалов, чем
червяки? |
18 |