Сведения о червячных передачах

Червячные передачи применяют для передачи вращательного движения между валами, у которых угол скрещивания осей обычно составляет θ = 90° (рисунок 5.1). В большинстве случаев ведущим является червяк, т. е. короткий винт с трапецеидальной или близкой к ней резьбой.

 

Рисунок 5.1 – Червячная передача: 1 – червяк; 2 – венец червячного колеса

Для облегания тела червяка венец червячного колеса имеет зубья дугообразной формы, что увеличивает длину контактных линий в зоне зацепления.

Червячная передача – это зубчато-винтовая передача, движение в которой осуществляется по принципу винтовой пары.

Достоинства червячных передач:

1. Плавность и бесшумность работы.

2. Компактность и сравнительно небольшая масса конструкции.

3. Возможность большого редуцирования, т. е. получения боль- ших передаточных чисел (в отдельных случаях в несиловых пере- дачах до 1000).

4. Возможность получения самотормозящей передачи, т. е. допус- кающей передачу движения только от червяка к колесу. Самотормо- жение червячной передачи позволяет выполнить механизм без тор- мозного устройства, препятствующего обратному вращению колеса.

5. Высокая кинематическая точность.

Недостатки:

1. Сравнительно низкий КПД вследствие скольжения витков чер- вяка по зубьям колеса.

2. Значительное выделение теплоты в зоне зацепления червяка с колесом.

3. Необходимость применения для венцов червячных колес дефи- цитных антифрикционных материалов.

4. Повышенное изнашивание и склонность к заеданию.

Применение. Червячные передачи применяют при небольших и средних мощностях, обычно не превышающих 100 кВт. Примене- ние передач при больших мощностях неэкономично из-за сравни- тельно низкого КПД и требует специальных мер для охлаждения передачи во избежание сильного нагрева.

Червячные передачи широко применяют в подъемно-транспорт- ных машинах, троллейбусах и особенно там, где требуется высокая кинематическая точность (делительные устройства станков, меха- низмы наводки и т. д.).

Червячные передачи во избежание их перегрева предпочтитель- но использовать в приводах периодического (а не непрерывного) действия.

Классификация червячных передач

В зависимости от формы внешней поверхности червяка передачи бывают с цилиндрическим (рисунок 5.2, а) или с глобоидным (рису- нок 5.2, б) червяком.

 

а б

Рисунок 5.2 – Схемы червячных передач

 

Глобоидная передача имеет повышенный КПД, более высокую несущую способность, но сложна в изготовлении и очень чувстви- тельна к осевому смещению червяка, вызванному изнашиванием подшипников.

Ниже рассматриваются передачи с цилиндрическими червяками.

В зависимости от направления линии витка червяка червячные передачи бывают с правым и левым направлением линии витка.

В зависимости от числа витков (заходов резьбы) червяка переда- чи бывают с одновитковым или многовитковым червяком.

Чаще всего расположение червяка диктуется условиями компо- новки изделия. Нижний червяк обычно применяют при окружной скорости червяка v 1 ≤ 5 м/с во избежание потерь на перемешивание и разбрызгивание масла.

В зависимости от расположения червяка относительно колеса пере- дачи бывают с нижним (рисунок 5.3, а), боковым (рисунок 5.3, б) и верхним (рисунок 5.3, в) червяками.

а	б	в
Рисунок 5.3 – Схемы расположения червяка относительно колеса

 

В зависимости от формы винтовой поверхности резьбы цилин- дрического червяка передачи бывают с архимедовым, конволют- ным и эвольвентным червяками. Каждый из них требует особого способа нарезания.

Если резец, имеющий в сечении форму трапеции, установить на станке так, чтобы верхняя плоскость резца А – А проходила через ось червяка (положение 1 на рисунке 5.4), то при нарезании получится винтовая поверхность, которая в сечении, перпендикулярном оси червяка, даст кривую – архимедову спираль. Червяк с такой винто- вой поверхностью называют архимедовым. Архимедов червяк в осе- вом сечении имеет прямолинейный профиль витка, аналогичный зубчатой рейке. Угол между боковыми сторонами профиля витка у стандартных червяков 2a = 40°.

Если тот же резец повернуть на угол подъема винтовой линии червяка ψ (положение 2 на рисунке 5.4) так, чтобы верхняя плос- кость резца А – А была перпендикулярна винтовой линии, то при нарезании получится винтовая поверхность, которая в сечении, перпендикулярном оси червяка, даст кривую – конволюту (конволю- та – удлиненная или укороченная эвольвента окружности), а червяк соответственно будет называться конволютным.

Если резец установить так, чтобы верхняя плоскость резца А – А (положение 3 на рисунке 5.4), смещенная на некоторую величину е, была параллельна оси червяка, то при нарезании получится винто- вая поверхность, которая в сечении, перпендикулярном оси червяка, даст кривую – эвольвенту окружности, а червяк будет называться

эвольвентным. Эвольвентный червяк представляет собой цилин- дрическое косозубое колесо с эвольвентным профилем и с числом зубьев, равным числу витков червяка.

 

Рисунок 5.4 – Схема установки инструмента при нарезании червяка

 

По стандарту введены обозначения различных червяков и их мо- дификаций. Так, например, архимедов червяк обозначается – чер- вяк ZA, конволютный – червяк ZN, эвольвентный – червяк Z 1. Всего их десять видов. На практике наибольшее распространение получи- ли архимедовы червяки.