Параметри черв'ячної передачі

Циліндричні черв'яки. Черв'як – це циліндричне тіло на поверхні якого є витки за формою гвинтової лінії (рис. 28.2). Якщо у торцевій площині витки черв'яка мають профіль архімедової спіралі, то такі черв'яки називають а р х і м е д о в и м и (їх позначають ZA).В осьовому перерізі А – А (рис. 28.2, а) бічні поверхні витка чер–р'яка ZAокреслені прямими лініями з профільним кутом α.

Витки черв'яка у торцевій площині можуть мати профіль продов­женої або скороченої евольвенти. Такі черв'яки називають конволютними (позначають ZN; різновидності ZN1, ZN2, ZN3).Черв'яки типу ZN(рис. 28.2, б) мають прямолінійні профілі у їх нормальному перерізі В–В.Кут профілю витків у нормальному пе­рерізі α_n.

Якщо витки черв'яка у торцевій площині мають профіль нормаль­ної евольвенти, то такі черв'яки називають евольвентними (позначають Z/). Евольвентні черв'яки мають прямолінійний про­філь витків у перерізі площиною С–С (рис. 28.2, в), паралельною осьовій, але зміщеною на радіус основного циліндра черв'яка. Важ­лива перевага евольвентних черв'яків – можливість шліфування їхніх робочих поверхней плоским боком шліфувального круга.

Витки архімедових та конволютних черв'яків шліфують коніч­ними шліфувальними кругами. Черв'як при цьому стає близьким до архімедового або конволютного, але поверхня витків дещо відріз­няється від лінійчатої.

Черв'яки можуть виготовлятись із одним або кількома витками. Стандартом на силові черв'ячні передачі передбачається застосуван­ня черв'яків із числом витків

z₁ = 1; 2; 4.

Відстань між відповідними бічними сторонами двох суміжних профілів, виміряна паралельно осі черв'яка (рис. 28.2), називається осьовим кроком витків і позначається Р_x. Така ж відстань між су­міжними профілями одного і того ж витка називається ходом гвинто­вої лінії витка Р_z. Якщо z₁ = 1, то Р_z = Р_x, а в інших випадках Р_z = z₁P_x

Відношення P_x /π= mназивається модулем. Для черв'яка він є осьовим, а для колеса – коловим. Стандартні значення модулів mмм, вибираються з стандартного ряду.

Черв'ячні колеса нарізають черв'ячними фре­зами, які є аналогами черв'яка, Щоб зменшити номенклатуру черв'ячних фрез, введено понят­тя коефіцієнта діаметра черв'яка q = d₁/m, де d₁– ділильний діа­метр черв'яка. Стандартні значення qі відповідні їм модулі наведені в таблицях.

Із урахуванням стандартного значення q ділильний діаметр черв'яка (рис. 28.2) визначають за формулою d₁ = qm (28.1)

Ділильний кут підйому у витка черв'яка (рис. 28.3, а) може бути встановленим шляхом розгортки витка на площину.

Тому можна записати tg γ = P_x · (πd₁) = z₁ · π · m/(π · m · q) = z₁/q (28.2)

Розміри елементів витків черв'яка при модулі 1≤m≤25 мм визначаються параметрами початкового черв'яка за ГОСТ 19036–81, які мають такі значення: кут профілю витків а = 20° (для черв'яків ZA– в осьовому перерізі; для черв'яків ZNта ZI – у нормально­му до витків перерізі); коефіцієнт висоти головки витка h^*_a = 1; коефіцієнт радіального зазора с^* =0,2; коефіцієнт висоти ніжки витка h^*_f = h^*_a + с^*=1,2; коефіцієнт радіуса кривини перехідної кривої витка ρ^*_f = 0,3; коефіцієнт розрахункової товщини витка s^* = 0,5л.

Згідно з параметрами стандартного початкового черв'яка розміри елементів

– витків (рис. 28.3, б) визначають за формулами:

– висота головки витка h_a1 = h^*_a · m = m;

– висота ніжки витка h_f1 = h^*_f m = 1,2m;

– радіус кривини перехідної кривої витка ρ_f = ρ^*_f · m = 0,3m;

– розрахункова товщина витка s = s^*m = 0,5πm.

Інші розміри вінця черв'яка:

діаметр вершин витків d_a1 = d₁ + 2h_al = d₁ + 2 · m; (28.3)

діаметр впадин d_f1 = d₁ – 2h_fl = d₁ – 2,4 · m; (28.4)

довжина нарізуваної частини черв'яка (ГОСТ 19650–74)

b₁ ≥ (11 +0,06z₂) · m при z₁ = 1 або 2; (28.5)

b₁ ≥ (12,5+0,09z₂) · m при z₁ = І4. (28.6)

Тут z₂ – число зубців черв'ячного колеса. Формули для визна­чення b₁записані для випадку, коли коефіцієнти зміщення х = 0. Для черв'яків, робочі поверхні яких шліфують, знайдене за форму­лами (28 5) та (28.6) значення b₁ треба збільшити на 25 мм при m < 10 мм і на (35...40) мм при m=(10...16) мм.

Черв'ячні колеса. Особливістю геометрії черв'ячного колеса є те, що бічні поверхні його зубців утворюються інструментом (черв'ячною фрезою), різальні кромки якого у верстатному зачепленні відтворю­ють у просторі початковий твірний черв'як. Параметри початкового твірного черв'яка за ГОСТ 19036–81: кут профілю витків α = 20°; коефіцієнт висоти головки витка h^*_aо = h^*_a + с^* = 1,2; коефіцієнт висоти ніжки витка h^*_fо не регламентується; коефіцієнт висо­ти головки витка до початку зак­руглення h^*_ako ≥ 1; коефіцієнт раді­уса закруглення кромки на верши­ні витка ρ_kо = 0,3.

Для черв'ячного колеса розміри вінця і зубців задаються у його середньому перерізі площиною, що проходить через вісь черв'яка перпендикулярно до осі черв'ячного колеса. Тому модуль зубців чер­в'ячного колеса рівний модулю витків m в осьовому перерізі черв'яка, а кут нахилу зубців черв'ячного колеса дорівнює ділильному куту підйому у витків черв'яка.

Розміри вінця черв'ячного колеса з числом зубців z₂ визначають за формулами (рис. 28.4):

ділильний діаметр d₂ = m · z₂; (28.7)

діаметр вершин зубців d_a2 = d₂ + 2 · m;(28.8)

діаметр впадин d_f2 = d₂ – 2,4 · m. (28.9)

Ширина вінця b₂ та найбільший діаметр черв'ячного колеса d_aM2, які відповідають куту обхвату черв'яка 2δ = 90... 110°.

Черв'ячна передача. Для черв'ячної передачі без зміщення міжосьова відстань визначається як півсума ділильних діаметрів черв'я­ка та черв'ячного колеса (див. рис. 28.4):

a_w = а = 0,5 · (d₁ + d₂) = 0,5 · m · (q + z₂). (28.10)

Інколи черв'ячну передачу виготовляють із зміщенням (коригова­ною) для того, щоб вписати її у задану або стандартну міжосьову від­стань.

Для нарізування черв'ячних коліс із зміщенням і без зміщення на практиці використовують один і той же інструмент (черв'ячні фрези). Тому черв'як (аналог інструмента) завжди нарізають без зміщення.

При заданій міжосьовій відстані a_wкоефіцієнт зміщення

х = (a_w – а)/m = a_w/m – 0,5 · (q + z₂). (28.11)

Відповідно міжосьова відстань черв'ячної передачі зі зміщенням

a_w = 0,5m · (q + z₂ + 2x), (28.12)

а діаметри вершин та впадин черв'ячного колеса

d_a2=d₂ + 2m · (1+ x); d_f2 = d₂ – 2m · (1,2 – х).

За умовою непідрізання зубців коефіцієнт зміщення х убільшості випадків беруть –1 < х < +1.