Критерии работоспособности червячных передач

Размеры и долговечность червячной передачи определяются механическими антифрикционными свойствами материала колеса, т. к. в передаче со стальным червяком (табл.1) колесо является менее прочным элементом пары.

Ввиду высоких скоростей скольжения и неблагоприятных условий гидродинамической связки в зоне зацепления, червячные колеса изготовляют из материалов, обладающих хорошими антифрикционными и противозадирными качествами.

Материалы зубчатых венцов червячных колес по мере убывания антизадирных и антифрикционных свойств рекомендуемыми скоростями скольжения можно подразделить на три группы (табл.2):

 группа – оловянные бронзы; применяют при скорости скольжения V_S  5 м/с.

 группа – безоловянные бронзы и латуни; применяют при скорости скольжения V_S=2-5 м/с.

 группа – мягкие серые чугуны; применяются при скорости скольжения Vs  2 м/с и в ручных приводах.

В процессе эксплуатации червячных передач с машинным приводом наблюдается следующие виды разрушения:

1. Износ рабочих поверхностей колеса и червяка.

2. Заедание (в передачах с колесами из материалов  и  групп).

3. Усталостное выкрашивание рабочих поверхностей колеса (только в передачах с колесами из материалов  группы).

Усталостные поломки зубьев колеса имеют место сравнительно редко, главным образом после значительного износа.

Таблица 1

Основные материалы, применяемые для изготовления червяков

Марка стали	Вид термообработки	Твердость зубьев на поверхности	т, МПа
45	Улучшение и закалка ТВЧ	38…46 HRC	540
40Х	Улучшение и закалка ТВЧ	45…50 HRC	750
40ХН	Улучшение и закалка ТВЧ	48…53 HRC	750
38Х2МЮА	Улучшение и азотирование	50…59 HRC	780
20Х 20ХН2М	Улучшение, цементация и закалка	56…63 HRC	800

Примечание. Термообработку – улучшение с твердостью 350 HB применяют для передач малой мощности (до 1кВт) и непродолжительной работы.

Таблица 2

Механические свойства основных материалов, применяемых для изготовления червячных колес

Группа	Материал	Способ отливки	Предел прочности в, МПа	Предел текучести т, МПа	Скорость скольжения Vs, м/с
	Бр010Н1Ф1	Центробежный	285	165	25
	Бр010Ф1	В кокиль В песок	245 215	195 135	12
	Бр05Ц5С5	В кокиль В песок	200 145	90 80	8
	БрА10Ж4Н4	Центробежный В кокиль	700 650	460 430	5
	БрА9Ж4	В песок	400	200	5
	БрА10Ж3Мц1,5	В кокиль В песок	550 450	360 300	5
	СЧ 15 СЧ 20	В песок В песок	ви=320 МПа ви=360 МПа		2

При чрезмерных кратковременных перегрузках могут возникнуть пластические деформации или хрупкое разрушение поверхностей зубьев колеса, вызванные повышенными контактными напряжениями, и пластическая деформация или поломка зубьев, вызванные повышенными напряжениями изгиба.

Исходя из вышесказанного, в передачах с машинным приводом колесо рассчитывают:

а) на выносливость зубьев по контактным напряжениям;

б) на выносливость зубьев по напряжениям изгиба;

в) на контактную прочность при кратковременных перегрузках;

г)на прочность зубьев по напряжениям изгиба при кратковре- менных перегрузках.

Считается, что расчет на выносливость зубьев по контактным напряжениям предотвращает не только усталостное выкрашивание рабочих поверхностей, но также и заедание.