Конструкции червячных колес.

Червячные передачи.

1. Общие сведения.

Червячные передачи осуществляют передачу между пересекающимися валами. Движение в червячной передаче осуществляется по принципу винтовой пары.

Червяк – это винт со специальным профилем витков.

Червячное колесо подобно гайке.

червячное колесо

 

 

червяк

 

Достоинства:

1. Возможность получения больших передаточных чисел (в силовых передачах до 80, в приборах до 300).

2. Плавность зацепления и бесшумность работы.

3. Возможность самоторможения при передаче вращения от колесу к червяку (можно не ставить тормозных устройств).

Недостатки:

1.Низкий КПД из-за потерь на трение (до 0,92).

2. Повышенный износ и нагрев.

3. Необходимость применения дорогих цветных сплавов (антифрикционных материалов).

4. Наличие больших осевых сил, что усложняет конструкцию подшипников.

Классификация червяков.

1. По форме тела червяка:

а) цилиндрические

 

 

б) глобоидные

 

 

 

 

 

Глобоидные обладают большей нагрузочной способностью из-за того, что в зацеплении находиться большее число зубьев. Однако, они сложны в изготовлении.

1. По виду профиля витков в осевом сечении.

а) трапецеидальный червяк (архимедов)

А А-А

 

 

А

Обозначение на чертеже: ZA.

Преимущества:

Легко изготовить (нарезается резцом на токарном станке), однако затруднено шлифование витков (необходимы фасонные шлифовальные круги).

б) эвольвентный

 

А-А

 

 

Обозначение на чертеже: ZI.

Такой червяк сложнее нарезать, но его проще шлифовать (плоский круг).

Червяки изготавливают из качественных углеродистых и легированных (СТ45-50,40Х и т. д.), далее закаливают до высокой твердости (HRC45-63) или цементируют и шлифуют витки с целью достижения высокой износостойкости и прочности.

Геометрия и кинематика червячных передач.

Основные размеры червяка.

 

g

 

 

- осевой шаг червяка;

- осевой модуль (стандартный);

- делительный диаметр червяка;

, где - коэффициент динамичности червяка (безразмерный, стандартный);

- уго8л профиля витков ( для стандартного червяка);

- длина нарезанной части червяка;

- соответственно диаметр вершин и впадин витков червяка;

- угол подъема линии витка червяка на делительном цилиндре (делительный угол подъема витка);

- число заходов червяка;

Число заходов определяется с торца червяка по числу сбегающих витков.

 

 

 

 

g

 

 

 

 

Передаточное число червячных передач.

где - число зубьев червячного колеса,

- число заходов червяка.

 

 

Силы в зацеплении червячных передач.

Сила в зацеплении червячной передачи раскладывается на три взаимно перпендикулярных составляющих, которые называются:

- окружная, ;

- радиальная, ;

- осевая, .

 

Цепные передачи.

1. Общие сведения.

Передача с зацеплением с гибкой связью, называемой цепью.

Простейшая цепная передача состоит из ведущего и ведомого звена, называемых звездочками, и охватывающей их цепи.

 

 

a

 

Кроме основных элементов цепные передачи часто включают в себя:

- защитные устройства;

- натяжные устройства;

- смазочное устройство.

Достоинства: (по сравнению с ременными передачами)

1. сравнительно высокий КПД (до 98%);

2. малые нагрузки на валу (не требуется предварительное натяжение цепи);

3. отсутствие буксования и скольжения;

4. возможность передачи вращения несколькими звездочками;

5. постоянство среднего передаточного отношения.

Недостатки:

1. неравномерность хода цепи и дополнительные динамические нагрузки;

2. необходимость в применении натяжных устройств, т.к. цепь вытягивается по мере износа шарниров;

3. необходимость более точного монтажа и более сложный уход за цепью.

Классификация.

1. По числу рядов звеньев.

а) однорядные цепи

 

 

 

б) многорядные цепи

 

 

2. По конструкции цепи.

а) втулочная;

б) роликовая;

в) зубчатая.

Зубчатая цепь состоит из набора пластин зубообразной формы, шарнирно соединенных между собой. Работают плавней, с меньшим шумом, однако тяжелее и дороже. Применяют при высоких скоростях ().

3

2 1

 

5 В

 

 

4 t

 

d

 

 

4

d

3

P

 

 

 

В отверстия наружных пластин (1) запрессован валик (3), а в отверстия внутренних пластин (2) запрессована втулка (4). При этом втулка свободно проворачивается на валике, а ролик (5) – на втулке, при этом образуется шарнир цепи.

Применение ролика заменяет трение скольжения трением качения при зацеплении со звездочкой, что обеспечивает более равномерный износ звездочки. Втулочная цепь отличается от роликовой отсутствием ролика. Втулочная цепь и дешевле, и легче, но звездочки быстрее изнашиваются. Применяют втулочную цепь в тихоходных в малонагруженных передачах.

Основным параметром цепной передачи, определяющим все параметры, является шаг цепи (t).

Окружная сила вызывает контактные напряжения между втулкой и валиком. Эти напряжения могут быть точно подсчитаны по формуле Герца. Однако, на практике истинное распределение напряжений в контакте заменяют условно постоянным, которое называют давлением в шарнире (р).

, где

- диаметр валика;

- длина втулки;

- диаметральная площадь (в сечении).

Конструкция звездочки.

Звездочки конструктивно подобны зубчатым колесам и отличаются лишь профилем зуба. Обычно звездочки изготовляют из Ст45, 40Х и серого чугуна(тихоходные передачи).

 

 

t

b

 

z d

 

 

Делительная окружность звездочек в отличие от зубчатых передач проходит через центры шарниров цепи.

- делительный диаметр

 

Кинематика цепных передач.

Звенья цепи располагаются в зацеплении со звездочкой по многоугольнику, поэтому даже при равномерном вращении звездочки цепь движется неравномерно.

 

 

d

 

Разложим скорость шарнира цепи на две составляющих:

-направленную вдоль ветви цепи ();

- направленную перпендикулярно ветви цепи ().

, где

 

, - угловое положение шарнира, .

Т.о. скорость цепи меняется от min значения к max:

Причем неравномерность движения цепи тем больше, чем больше угол , а значит меньше и больше шаг t.

 

 

 

mB mA

 

mA mB

 

 

mB