Б32: Червячные передачи. Общие сведения, кинематика, геометрические параметры.

Червячные передачи.

Червячная передача относится к числу так называемых зубча­то-винтовых, т. е. имеющих признаки, характерные и для зубча­тых, и для винтовых передач.

Основные достоинства червячной передачи, обусловившие ее широкое распространение в различных отраслях машиностроения:

1. Плавность и бесшумность работы;

2. Возможность получения больших передаточных чисел при
сравнительно небольших габаритах передачи. Червячные пере­дачи применяются с передаточными числами от u = 5 до u = 500. Диапазон передаточных чисел, применяемых в силовых передачах, u = 10-80 (в редких случаях до 120).

3. Компактность.

Недостатки червячной передачи:

1. Сравнительно невысокий к. п. д.

2. Сильный нагрев передачи вследствие перехода потерь на трение в тепловую энергию. Для уменьшения нагрева в червячной
передаче применяют масляные резервуары с ребристыми стенками
с целью более интенсивной теплоотдачи в окружающий воздух,
обдув корпуса и другие способы охлаждения.

3. Небольшие передаваемые мощности.

Червячные передачи различают по числу заходов червяка — одно-, двух-, трех- и многозаходные; по расположению вала чер­вяка — относительно червячного колеса с верхним, нижним и боковым расположениями.

Наибольшее распространение имеют червячные передачи с ци­линдрическим червяком.

Потери в червячной передаче обусловлены потерями в зацеп­лении, в опорах валов червяка и колеса и потерями на размеши­вание и разбрызгивание масла. Таким образом, к. п. д. передачи может быть представлен как произведение трех частных коэффи­циентов

где — к. п. д., учитывающие потери в зацеплении, в опо­рах валов, на размешивание и разбрызгивание масла.

Ориентировочно значение полного к. п. д. червячной передачи для предварительных расчетов можно принимать по следующим данным:

Червяк однозаходный	0,7—0,75
» двухзаходный	0,75—0,82

 

Венец червячного колеса для тихоходных передач изготовляют из чугуна. Материалом для венцов колес быстроходных и тяжело­нагруженных передач служат бронзы различных марок.

Обычно только венец червячного колеса изготавливают из высоко­качественного антифрикционного металла, а остальную часть ко­леса — из чугуна. Обод с колесным центром соединяют болтами или стопорными винтами.

Червяки изготавливают из стали. Червяки быстроходных пере­дач термически обрабатывают до твердости НRС > 45 и шлифуют. Червяки тихоходных передач, как правило, термической обра­ботке не подвергают.

S=p*z₁ (1)

где z₁ - число заходов червяка.

Определим передаточное число червячной пары. Линейная ско­рость движения гайки, движущейся поступательно при вращении червяка (рис. 1)

где - угловая скорость червяка (n₁ — частота вращения червяка).

Линейная скорость на начальной окружности червячного колеса

где d₂ — диаметр начальной окружности колеса; — угловая скорость колеса (n₂ — частота вращения колеса).

Так как это одна и та же скорость, т.е. v₁= v₂ то

и передаточное число

Подставив в это выражение значения длины окружности колеса

и хода

получим

где z₁ — число заходов червяка; z₂ — число зубьев колеса.

Геометрические соотношения в червячной передаче

Зависимость между осевым шагом, модулем и ходом нарезки выражается формулой

z-число заходов, S- ход червяка, p- шаг.

Диаметр делительной окружности червяка рекомендуется выбирать кратным осевому модулю

где q — число модулей в делительном диаметре червяка прини­мается по стандартному ряду (ГОСТ 2144—66).

Диаметр окружности выступов червяка

Диаметр окружности впадин червяка

Указанная зависимость соответствует радиальному зазору 0,2m. Иногда принимают радиальный зазор равным 0,25 m, тогда

Число заходов червяка выбирают в пределах z = 1 - 4

Ход нарезки червяка определяют как произведение шага на число заходов

Угол подъема нарезки

Подставив в эту зависимость значения р и d₁ приведем формулу к виду

Червячное колесо имеет размеры (рис. 3), определяемые по формулам:

d₂ = z₂m; -длительный диаметр колеса

d_2а = z₂m + 2m;-диаметр окружности выступов

d_f2 == z₂m — 2,5m -диаметр окружности впадин

Так как венец колеса охватывает червяк, то наружный диа­метр колеса больше, чем диаметр окружности выступов

- максимальный размер диаметра выступов

Расстояние а_ω между осями валов червяка и колеса опреде­ляется из соотношения

Моменты на валах червяка T₁ и колеса T₂ связаны между собой зависимостью