Теоретическая часть. Червячная передача относится к передачам зацепления с перекрещивающимися осями валов

Червячная передача относится к передачам зацепления с перекрещивающимися осями валов. Угол перекрещивания обычно равен 90˚. Возможны и другие углы, отличные от 90˚, однако такие передачи применяют редко. Движение в червячных передачах преобразуется по принципу винтовой пары или по принципу наклонной плоскости. Основные узлы и детали червячных передач представлены на рисунке 1.

Рис. 6.1. Детали и узлы червячных редукторов

Рис. 6.1. Детали и узлы червячных редукторов

(продолжение)

 

В большинстве случаев ведущим является червяк, т. е. короткий винт с трапециидальной или близкой к ней резьбой. Для улучшения взаимодействия зубья червячного колеса выполнены дугообразной формы, что увеличивает длину контактных линий в зоне зацепления.

Достоинства:

1. Плавность и бесшумность работы.

2. Компактность и сравнительно небольшая масса конструкции.

3. Большие передаточные отношения.

4. Возможность самоторможения передачи, т. е. передачу движения только от червяка к колесу.

5. Высокая кинематическая точность.

 

Недостатки:

1. Сравнительно низкий КПД вследствие скольжения витков червяка по зубьям колеса.

2. Значительное выделение теплоты в зоне зацепления червяка с колесом.

3. Необходимость применения для венцов червячных колес дорогостоящих антифрикционных материалов.

4. Повышенная изнашиваемость и склонность к заеданию.

 

6.5.1 Классификация червячных передач.

В зависимости от формы внешней поверхности червяка (рис. 6.2) передачи бывают с цилиндрическим (а) или глобоидным (б) червяком. Глобоидная передача имеет повышенный КПД, более высокую несущую способность, но сложна в изготовлении и очень чувствительна к осевому смещению червяка, вызванному изнашиванием подшипников. Передачи с цилиндрическим червяком рассматриваются в 6.5.2. В зависимости от направления линии витка червячные передачи бывают с правым и левым направлением линии витка. В зависимости от числа витков (заходов резьбы) червяка передачи бывают с одно-, двух- и четырехзаходным червяком.

Рис. 6.2. Схемы червячных передач

 

В зависимости от расположения червяка относительно колеса (рис. 6.3) передачи бывают с нижним (а), боковым (б) и верхним (в) червяками. Нижний червяк обычно применяют при окружной скорости червяка v1≤5 м/с во избежание потерь на перемешивание и разбрызгивание масла. В зависимости от формы винтовой поверхности резьбы цилиндрического червяка передачи бывают с архимедовым, конволютным и эвольвентным червяками. Каждый из них требует особого способа нарезания.

Рис. 6.3. Схемы расположения червяка относительно колеса

 

6.5.2 Геометрические параметры червяка

Большинство цилиндрических червяков выполняют с линейными боковыми поверхностями, представляющими собой след боковой линии, совершающей винтовое движение с постоянным шагом. В архимедовых червяках боковые поверхности в осевом сечении очерчены прямыми линиями с углом профиля a, а в торцевом сечении – спиралью Архимеда. Червяк называется конволютным, если сечения боковых поверхностей плоскостью, перпендикулярной витку, прямолинейны. Эвольвентные червяки имеют линейчатую винтовую поверхность, профиль витков которой в торцевом сечении очерчен по эвольвенте.

В червячной передаче расчетным является осевой модуль червяка m, равный торцевому модулю червячного колеса.

Значения расчетных модулей mвыбирают из ряда:

2; 2.5; 3.15; 4; 5; 6.3; 8; 10; 12.5; 16; 20; 25 мм.

Допускается использовать модули 3,0; 3,5; 6; 7; 12 ; 14 мм.

Основными геометрическими размерами червяка являются (рис. 6.4):

§ угол профиля витка в осевом сечении α=20˚;

§ расчетный шаг червяка

(6.1)

откуда расчетный модуль

(6.2)

§ делительный диаметр червяка, т. е. диаметр такого цилиндра червяка, на котором толщина витка равна ширине впадины

(6.3)

где q – число модулей в делительном диаметре червяка, или коэффициент диаметра червяка. Значения коэффициентов диаметра червяка q выбирают из ряда: 7.1; 8.0; 9.0; 10.0; 11.2; 12.5; 14.0; 16.0; 18.0; 20.0; 22.4; 25.0.

Чтобы червяк не был слишком тонким, q увеличивают с уменьшением m. Тонкие червяки при работе получают большие прогибы, что нарушает правильность зацепления.

§ угол подъема винтовой линии

(6.4)

§ диаметр вершин витков

(6.5)

§ диаметр впадин витков

(6.6)

§ длина нарезанной части червяка зависит от числа витков

при z1=1 и 2 (6.7)

при z1=4[1] (6.8)

Для фрезеруемых и шлифуемых червяков по технологическим причинам b1 увеличивают приблизительно на 3m.

Рис. 6.4. Основные размеры цилиндрического червяка

 

6.5.3 Геометрические параметры червячного колеса

Основные размеры венца червячного колеса (рис. 6.5) определяют в его среднем сечении. К ним относятся:

§ делительный диаметр

; (6.9)

§ диаметр вершин зубьев

(6.10)

где x – коэффициент смещения инструмента

(6.11)

§ диаметр впадин колеса

(6.12)

§ межосевое расстояние[2]

(6.13)

 

 

§ наибольший диаметр червячного колеса

(6.14)

§ ширина венца червячного колеса зависит от числа витков червяка:

при z1=1…2 (6.15)

при z1=4 (6.16)

 

Рис. 6.5. Основные размеры венца червячного колес

 

Передаточное число u червячной передачи определяют по условию, что за каждый оборот червяка колесо поворачивается на число зубьев, равное числу витков (заходов) червяка

(6.17)

где ω1 и ω2 – угловые скорости червяка и колеса; z1 и z2 – число витков червяка и число зубьев колеса.

Число витков червяка z1 зависит от передаточного числа u

u 8…14 св. 14…30 св.30
z1