Червячные передачи, назначение и методы изготовления

Элементами червячной передачи являются червяк и червяч­ное колесо, оси которых перекрещиваются под углом 90° (в неко­торых механизмах тяжелых станков применяют передачи с ося­ми, перекрещивающимися под углом 45°).

Червячные передачи бывают цилиндрические и глобоидные. Червяки изготовляются из углеродистой или хромоникелевой стали. Обычно поверхности витков червяков подвергают закалке с нагревом т. в. ч. В тихоходных передачах применяют термиче­ски не обработанные червяки. Червяки обрабатывают на токар­ных, фрезерных, кругло- и резьбошлифовальных станках. Венцы червячных колес изготовляют из оловянистой бронзы Бр. ОФ10—1 и оловянисто-никелевой бронзы Бр. ОНФ. При небольших скоростях скольжения профилей менее 2 м/сек и отсутствии особых требований червячные колеса можно изготов­лять из чугуна марок СЧ 21-40, СЧ 24-44, СЧ 28-48 и др. Значи­тельная экономия цветных металлов достигается применением биметаллических червячных колес, в которых венец сделан из бронзы, а ступица — из стали. Технологический маршрут обра­ботки заготовок червячных колес аналогичен обработке цилинд­рических колес. В зависимости от степени точности червячного колеса и вида производства применяют различные способы наре­зания зубьев. К ним относятся: нарезание червячной фрезой методом радиальной подачи; нарезание червячной фрезой мето­дом тангенциальной подачи и отделочное фрезерование червяч­ным шевером.

Рис. 85. Шевер для шевингования червячного колеса

При нарезании зубьев методом радиальной подачи червячная фреза должна иметь одинаковые модуль, диаметр делительной окружности, число заходов, угол профиля, форму винтовой поверхности и основные размеры червяка, с которыми нарезаемое колесо будет работать в паре. При обработке зубьев ось фрезы устанавливается перпендикулярно оси заготовки (рис. 85, а). Фрезе сообщается радиальная подача до тех пор, пока межцент­ровое расстояние червячной фрезы и червячного колеса не будет равно полусумме диаметров их начальных окружностей. Этот метод применяют для менее точных червячных передач.

Нарезание зубьев червячного колеса методом тангенциальной подачи производится червячной фрезой, имеющей заборный конус, облегчающий постепенное врезание фрезы. Червячная фреза (рис. 85, б) и нарезаемое червячное колесо устанавли­ваются на полную глубину резания так, что межцентровое расстояние между осью фрезы и осью червячного колеса в процессе работы остается постоянным. Метод тангенциальной подачи менее производителен, чем метод радиальной подачи, но он точ­нее и дает более высокую чистоту обрабатываемой поверхности.

Червячные зубчатые колеса, нарезанные методом радиаль­ной подачи, для повышения точности и чистоты зубьев подвер­гают отделочной обработке червячным шевером, для чего оставляется припуск 0,3—0,4 мм на толщину зуба.

Ремонт зубчатых и червячных передач

Типовыми неисправностями в зубчатых передачах являются: износ рабочих и торцовых поверхностей зубьев, выкрашивание и поломка зубьев, ослабление посадочных отверстий, трещины на ободе. Эти дефекты определяют измерением и внешним осмотром. Так, износ зубь­ев зубчатых колес измеряют штангензубомером (рис. 87). Этот инструмент имеет две ш калы 1 и 5, перпендику­лярные одна другой. Шкала 1 служит для определения высоты h' головки зуба, а шкала 5 — для измерения толщины зуба а. При определении изно­са вначале устанавливают упор—дви­жок 3 с нониусом 2 на высоту головки зуба h' согласно формуле h' = m (модуль). Закрепив упор с нониусом, устанавливают штангензубомер на окружность выступа зуба и сдвигают губки до соприкосновения с профилем зуба. По шкале 4 отсчитывают размер изношенного зуба. Раз­ность между толщиной нового зуба и фактической толщиной измеренной штангензубомером, и есть величина износа зуба.

Методы ремонта зубчатых колес передачи выбирают в зави­симости от назначения передачи, класса точности и условий про­изводства. У неответственных зубчатых колес металлорежущих станков трещины на ободе колеса заваривают или ремонтируют путем устан

Рис. 87. Схема измерения износа зуба

овки накладок. Изношенные зубья неответственных зубчатых колес восстанавливают наплавкой металла с последую­щей механической обработкой. Наплавку производят предвари­тельно тем же металлом, из которого изготовлено колесо, а поверх слоем от 0,5 до 1,5 мм твердого сплава (сормайта, сталинита) с последующим шлифованием.

Колеса с выломанными зубьями ремонтируют в крайних случаях и только незакаленные и тихоходные. Ремонт таких колес выполняют различными спо­собами (рис. 88). Отдельные выломанные зубья можно заменить новыми, наплавленными электродуговой и газовой сваркой. Для этого по длине зуба сверлят и нарезают отверстия, в которые ввертываются шпильки. Ввернутые шпильки образуют основу зуба, которую со всех сторон наплавляют электродуговой свар­кой и затем обрабатывают, образуя рабочий профиль зуба. Зуб­чатые колеса, имеющие износ зубьев с одной стороны (в зависи­мости от условий работы передачи), ремонтируют путем повора­чивания.

Рис. 88. Ремонт зубчатого колеса

Смена зубчатого венца или всего колеса применяется при ремонте зубчатых колес средне- и высокоскоростных закрытых передач (редукторов, коробок скоростей и т. п.), высокие удель­ные давления на рабочих поверхностях которых не допускают применения способов восстановления изношенных зубьев. При значительном износе одного зубчатого колеса при ремонте зуб­чатой передачи рекомендуется заменять второе колесо. В исклю­чительных случаях разрешается заменять только малое колесо, если его диаметр в несколько раз меньше диаметра большего колеса.

В червячной передаче основная форма износа — истирание витков червяка и зубьев червячного колеса, причем червяк изнашивается значительно быстрее. Ремонт червячных передач осу­ществляется поворачиванием червяка и червячного колеса, сдви­ганием червяка вдоль оси, заменой элементов передачи. Повора­чивание червяка и червячного колеса применяют для неревер­сивных передач в случаях, когда конструкция передачи допус­кает его. Сдвигание червяка вдоль оси основано на том, что в работающем червяке витки изнашиваются неравномерно. Наибольшему износу подвергаются витки, расположенные вблизи осевой плоскости колеса. Учитывая это, вводят в зацепление дру­гие витки путем смещения червяка. У червячных колес, изготовленных из цветных сплавов, с целью экономии сплавов и сниже­ния стоимости ремонта можно протачивать ступицу под новый зубчатый венец (рис. 89). После напрессовывания новый зубча­тый венец закрепляют винтами, протачивают и нарезают зубья. Замена элементов передачи — наиболее распространенный спо­соб ремонта червячных передач. В червячных передачах с зака­ленным червяком заменяют обычно венец червячного колеса, а в передачах с незакаленным червяком заменяют по мере надобности и венец колеса, и червяк.

Рис. 89. Ремонт червячного колеса

В зависимости от назначения передач зубчатые колеса про­ходят термическую обработку и упрочнение. Из существующих способов поверхностного упрочнения рабочих поверхностей зубьев зубчатых колес можно отметить поверхностную закалку т. в. ч. и кислородно-ацетиленовым пламенем.