7. 4 Силы в зацеплении червячной передачи

Знание сил, действующих в зацеплении, необходимо бывает при решении задач проектирования червячной передачи. Силовое воздей­ствие витков нарезки червяка передается не одному, а одновременно нескольким зубьям червячного колеса. Для упрощения расчётов силу взаимодействия червяка и колеса принимают сосредоточен­ной и при­ложенной к одному витку в полюсе зацепления П, как по­казано на рисунке 7.9а. Сила всегда нормальна к витку червяка и к зубу колеса в точке их зацепления, поэтому её называют ещё нормальной силой.

Разложим силу , приложенную к червяку, по трем взаимно перпен­дикулярным направлениям на следующие составляющие:

− окружную силу − радиальную силу

− осевую силу

Все три названные силы, напоминаем, приложены к червяку. Каждой из этих сил противостоит равная по величине и противоположно направ­ленная сила, приложенная к колесу, а именно:

− силе противостоит равная ей по величине осевая сила колеса

− силе − радиальная сила колеса

− силе − окружная сила колеса

Все перечисленные парные силы показаны на рисунке 7.9б, где червяк и колесо для ясности изображения раздвинуты.

К расчетам сил в зацеплении можно приступать, зная геометриче­ские параметры передачи, её КПД и моменты на червяке и колесе.

Окружная сила на червячном колесе и численно равная ей, но противоположно направленная осевая сила на червяке вычисля­ются по формуле

а)

б)

в)

Рисунок 7.9 − Иллюстрация сил, действующих в червячном зацеп­лении

(7.4)

где и − соответственно крутящий момент на червячном колесе и де­лительный диаметр колеса.

Окружная сила на червяке и численно равная ей, но противо­по­ложно направленная осевая сила на колесе связаны с пара­метрами передачи такой зависимостью:

. (7.5)

Радиальная сила на червяке и численно равная ей противо­по­ложно направленная радиальная сила на колесе в соответствии с рисунком 7.9в выражаются зависимостью

. (7.6)

Направления осевых сил червяка и червячного колеса зависят от направления вращения червяка, а также от направления линии витка. Направление силы всегда совпадает с направлением вращения ко­леса, а сила направлена в сторону, противоположную вращению чер­вяка (см. рисунок 7.9б).

7.5 Контрольные вопросы

7.5.1 По какому признаку червячную передачу относят к передачам пространственным?

7.5.2 Чем в принципе отличаются цилиндрическая и глобоидная червячные передачи?

7.5.З Какие разновидности цилиндрических червячных передач вам известны?

7.5.4 Каковы преимущества глобоидных передач в сравнении с пе­редачами цилиндрическими?

7.5.5 Как зависит шаг червяка от диаметра, на котором изме­ряют этот шаг?

7.5.6 Что такое модуль червячной передачи? С какой целью вели­чины модулей стандартизованы?

7.5.7 Что такое коэффициент диаметра червяка? С какой целью эти коэффициенты стандартизованы?

7.5.8 Из каких соображений выбирают число заходов червяка?

7.5.9 Перечислите пять стандартизованных гео­метрических пара­метров архимедова червяка.

7.5.10 В силу каких особенностей червячных передач их КПД ниже, чем КПД зубчатых передач?

7.5.11 Как определяется КПД червячной передачи?

7.5.12 Какая червячная передача называется самотормозящей? Где она находит применение?

7.5.13 В чем заключается условие самоторможения червячной пе­редачи? Какой основной недостаток самотормозящей передачи?

7.5.14 Какие силы действуют на червяк и червячное колесо при ра­боте передачи? Как эти силы направлены и как они вычисля­ются?