Червячные передачи
Общие сведения Червячные передачи относят к передачам зацеплением. Их применяют для передачи вращательного движения между валами, угол перекрещивания осей которых составляет 0 = 90° Червячная передача — это зубчатовинтовая передача, движение в которой осуществляется по принципу винтовой пары, которой, как известно, присуще повышенное скольжение. Червячные передачи во избежание их перегрева предпочтительно использовать в приводах периодического, а не непрерывного действия.
Достоинства червячных передач: 1. Возможность получения большого передаточного числа в одной ступени. 2. Компактность и сравнительно небольшая масса конструкции. 3. Плавность и бесшумность работы. 4. Возможность получения самотормозящей передачи, т. е. допускающей движение только от червяка к колесу. 5. Возможность получения точных и малых перемещений. Недостатки: 1. Сравнительно низкий КПД вследствие повышенного скольжения витков червяка по зубьям колеса и значительное в связи с этим выделение теплоты в зоне зацепления. 2. Необходимость применения для венцов червячных колес дефицитных антифрикционных материалов. 3. Повышенное изнашивание и склонность к заеданию. 4. Необходимость регулировки зацепления (средняя плоскость венца червячного колеса должна совпадать с осью червяка).
Классификация червячных передач В зависимости от формы внешней поверхности червяка передачи бывают с цилиндрическим (а) или с глобоидным (б) червяком. Схемы червячных передач с цилиндрическим (а) и глобоидным (б) червяком
В зависимости от направления линии витка червячные передачи бывают с правым (предпочтительнее для применения) и левым направлением линии витка. В зависимости от расположения червяка относительно колеса передачи бывают с нижним(а) , верхним(б) и боковым(в) червяками. В зависимости от формы винтовой поверхности витка цилиндрического червяка передачи бывают с линейчатыми и нелинейчатыми червяками (у линейчатых червяков винтовые поверхности витков образуют прямые линии). Схемы расположения червяка относительно колеса
Червяк с такой винтовой поверхностью называют архимедовым. Схема установки резца при нарезании червяка
Конволютный червяк имеет прямолинейный профиль витка в плоскости, нормальной к оси симметрии впадины. Эвольвентный червяк представляет собой цилиндрическое косозубое колесо с эвольвентным профилем и с числом зубьев, равным числу витков червяка.
Основные геометрические соотношения в червячной передаче В червячной передаче расчетным является осевой модуль червяка т, равный торцовому модулю червячного колеса. Значения расчетных модулей т принимают по стандарту из ряда: 1; 1, 25; 1, 6; 2; 2, 5; 3, 15; 4; 5; 6, 3; 8; 10; 12, 5; 16; 20; 25 мм. Основными геометрическими размерами червяка являются:
1). делительный диаметр, т. е. диаметр такого цилиндра червяка, на котором толщина витка равна ширине впадины: d 1 = mq, где q — число модулей в делительном диаметре червяка или коэффи циент диаметра червяка. С целью сокращения номенклатуры зуборез ного инструмента значения q стандартизованы. 2). расчетный шаг червяка р = πт, 3). ход витка; 4). высота головки витка червяка и зуба колеса; ha 1 = ha 2= т; 5). высота ножки витка червяка и зуба колеса; hf =1, 2 т; 1 2 6). диаметр вершин витков da = d 1 + 2 ha 1= d 1 + 2 m; 1 7). диаметр впадин витков df 1= d- 2 hf 1= d 1 - 2, 4 m; 8). угол подъема линии витка на делительном цилиндре tgψ = Ph (π d 1 )= z 1/q.
Основные геометрические размеры венца червячного колеса опреде ляют в его среднем сечении
- делительный и совпадающий с ним начальный диаметр d 2 = dω2 = mz 2 - диаметр вершин зубьев da 2 = d 2 + 2 m(1+х); - диаметр впадин зубьев df 2 = d 2 -2 m(1, 2 -x); - наибольший диаметр червячного колеса da 2 ≤ da 2 + 6 m/(z 1 + C). Здесь С =2 для передач с линейчатым (эвольвентным) червяком; С=4 для передач с нелинейчатым червяком, образованным тором. Ширина венца червячного колеса (зависит от числа витков червяка) при Z 1= 1 и 2 при Z 1 = 4 Ь 2= 0, 355 аw; b 2 = 0, 315 aw. Здесь aw — межосевое расстояние.
Скорость скольжения в передаче. Передаточное число Схема для определения скорости скольжения в червячной передаче Для червячных передач установлено 12 степеней точности, для каждой из которых предусмотрены нормы кинематической точности, нормы плавности, нормы контакта зубьев и витков. Передаточное число и червячной передачи определяют по условию, что за каждый оборот червяка колесо поворачивается на угол, охватывающий число зубьев колеса, равное числу витков червяка: u = n 1/n 2 = z 2/z 1
Силы в зацеплении Схема сил, действующих в червячном зацеплении
Окружная сила Fn на червячном колесе численно равна осевой силе Fa. X на червяке: F = Fa 1 = 2· 1000 T /d t 2 2 2 где Т 2 — вращающий момент на червячном колесе, Н • м; d 2 — в мм. Окружная сила Fn на червяке численно равна осевой силе Fa 2 на червячном колесе: Ft 1 = Fa 2 = 2*1000 T 1/dwt = 2 • 1000 T 2/uηdw 1), где T 1 — вращающий момент на червяке, Н*м; η— КПД; dw 1 — в мм. Радиальная сила Fr 1 на червяке численно равна радиальной силе Fr 2 на колесе: Fr 1 = Fr 2 = Ft 2 tg α.
Материалы червячной парыизготовляют из среднеуглеродистых сталей марок 45, Червяки 50 или легированных сталей марок 40 Х, 40 ХН с поверхностной или объемной закалкой до твердости Н = 45. . . 53 HRC. Зубчатые венцы червячных колес изготовляют преимущественно из бронзы, причем выбор марки материала зависит от скорости скольжения. Материалы зубчатых венцов червячных колес по мере убывания антизадирных и антифрикционных свойств и рекомендуемым для применения скоростям скольжения можно условно свести к трем группам.
Виды разрушения зубьев червячных колес Заедание в венцах колес из твердых бронз и чугунов переходит в задир с последующим катастрофическим изнашиванием и повреждением зубьев колеса частицами, приварившимися к виткам червяка. Этот вид разрушения зубьев встречается наиболее часто в передачах с колесами из безоловянных бронз (алюминиевых) и серых чугунов. Для предупреждения заедания рекомендуется тщательно обрабатывать рабочие поверхности витков и зубьев, применять материалы с высокими антифрикционными свойствами, применять масла с противоизносными и противозадирными присадками (марок И-Г-С 220, И-Т-С-320, И-Т-Д-100). Изнашивание зубьев колес червячных передач зависит от степени загрязненности масла, точности монтажа, частоты пусков и остановов, а также от величины контактных напряжений. Излом зубьев червячных колес происходит в большинстве случаев после изнашивания.
Допускаемые напряжения для материалов венцов червячных колес Допускаемые напряжения вычисляют по эмпирическим формулам в зависимости от материала зубьев колеса, твердости витков червяка, скорости скольжения и заданного ресурса. Группа I. [ ]н=kh 2* Cν* Ho Группа II. [ ]н=(250… 300)-25 νs Группа III [ ]н=(175 – 200) - 35 νs
Расчет на прочность червячных передач формула проверочного расчета червячных передач по контактным напряжениям: где н—расчетное контактное напряжение в зоне зацепления, Н/мм 2; aw — межосевое расстояние, мм; Т 2 — вращающий момент на колесе, Н • м. Схема последовательного расположения (1. . . 5) контактной линии в процессе зацепления колеса с архимедовым червяком
КПД червячных передач Практически КПД червячной передачи определяют по формуле полученной для винтовой пары:
Скачать презентацию Червячные передачи Общие сведения Червячные передачи относят
Червячная передача.ppt