Общая характеристика червячных передач. Основные геометрические параметры и силы, действующие в червячном зацеплении. Критерии работоспособности червячной пары.

Червячные передачи применяют для передачи вращательного движения между валами, у которых угол скрещивания осей обычно составляет 0 = 90°.

В большинстве случаев ведущим является червяк, т. е. короткий винт с трапецеидальной или близкой к ней резьбой.

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.

Червячные передачи – это передачи зацеплением с непосредственным контактом витков червяка и зубьев червячного колеса (рис).

Червяк 1 – это винт с трапецеидальной или близкой к ней по форме резьбой. Червячное колесо является косозубым зубчатым колесо с зубьями особой дуговой формы. Такая форма зубьев обеспечивает увеличение их длины и прочности зубьев на изгиб.

Червячные передачи применяют при необходимости передачи движения между перекрещивающимися (как правило, взаимно перпендикулярными) валами. При вращении червяка его витки плавно входят в зацепление с зубьями колеса и приводят его во вращение. Передачи используют в станках, автомобилях, подъемно-транспортных и других машинах.

Силы в зацеплении, рассматриваемые при­ложенными в полюсе зацепления, удобно за­давать тремя взаимно перпендикулярными со­ставляющими (рис. 1.6).

1. Окружная сила на колесе (F_t2), равная осевой силе на червяке (F_al), в Н

F_t2=Fai = 2000 T₂/d₂, (1.28)

где Т₂— вращающий момент на колесе, Н-м; d₂ — делительный диаметр колеса, мм.

2. Радиальная сила, раздвигающая червяк и колесо, в Н

F_r2=F_rl = F_t2 tgα, (1.29)

где α=20° — угол профиля.

3. Осевая сила на колесе (F_a2), равная окружной на червяке (F_t1), в Н

F_a2=F_t1 = F_l2 tg (γ + ρ) =2000 T₁d₁ (1.30)

где — угол подъема линии витка червяка на делительном цилин­дре (таЛл. 1.5); — приведенный угол трения между витком червяка и зубом колеса, выбирается по табл; Т₁= Т₂\(ŋи) —вра­щающий момент на червяке, Н-м; ŋ — КПД червячной передачи; d₁ — делительный диаметр червяка, мм.

Геометрические параметры червячной передачи без коррекции определяют по следующим формулам (рис. 4.22):

делительный диаметр червяка

;

начальный диаметр червяка

,

где — коэффициент диаметра червяка;

-расчетный модуль червяка, ГОСТ 19672-74 или ГОСТ 2144-66;

р — делительный осевой шаг витков червяка.

Для закрытых передач с цилиндрическим червяком (ГОСТ 2144-66) коэффициент диаметра червяка выбирают в пределах q=7,5—16, меньшее значение принимают для быстроходных передач (во избежание больших окружных скоростей). Диаметр вершин витков червяка

,

диаметр впадин червяка

,

где h_a и h_f — соответственно высота делительной головки витка и высота делительной ножки витка червяка (для некорригированной передачи h_a= m и h_f = 1,2 m). Длина нарезной части червяка:

при

,

при

.

Делительное межосевое расстояние

расчетный модуль

.

Критерии работоспособности червячных передач

Причины выхода из строя червячных передач (в порядке убывания частоты проявления отказов):

1. Износ зубьев колеса ограничивает срок службы большинства передач. Интенсивность износа увеличивается при загрязненном смазочном материале, при неточном монтаже зацепления, при повышенной шероховатости рабочей поверхности червяка,

2. Заедание при твердых материалах колес происходит в ярко выраженной форме со значительными повреждениями поверхностей и последующим быстрым изнашиванием зубьев частицами колеса, приварившимися к червяку. При мягких материалах колес заедание проявляется в менее опасной форме, возникает перенос ("намазывание") материала колеса на рабочую поверхность червяка.

3. Усталостное выкрашивание наблюдается только на поверхности зубьев колес, изготовленных из материалов, стойких против заедания.

4. Пластическая деформация рабочих поверхностей зубьев колеса возникает при действии больших перегрузок.

5. Усталостная поломка зубьев колеса имеет место после значительного их износа.

Усталостная поломка витков или тела червяка и усталостный разрыв венца колеса по впадине зуба возникают редко.