18.6. Силы в зацеплении

В приработанной червячной передаче, как и в зубчатых передачах, силу со стороны червяка воспринимает не один, а несколько зубьев колеса. Для упрощения расчета силу взаимодействия червяка и колеса F_n (рис. 18.10, а) принимают сосредоточенной и приложенной в полюсе зацепления П по нормали к рабочей поверхности витка. По правилу параллелепипеда F_n раскладывают по трем взаимно перпендикулярным направлениям на составляющие F_t1, F_rl, F_a1.

Окружная сила F_n на червячном колесе численно равна осевой силе F_aX на червяке:

F_l2 = F_at = 2-10³ T₂/d₂,(18.18)

где Т₂ — вращающий момент на червячном колесе, Н • м; d₂ — в мм.

Рис. 18.10. Схема сил, действующих в червячном зацеплении

Окружная сила F_n на червяке численно равна осевой силе F_a2 на червячном колесе:

' (18.19)

F_t1 = F_a2 = 2*10³T _t /d_wt = 2 • 10³T₂ / (uη d_wl ),

где Τ₁ — вращающий момент на червяке, Н-м; η — КПД; d_wi — B мм. Радиальная сила F_r1 на червяке численно равна радиальной силе F_r2 на колесе (рис. 18.10, в):

Направления осевых сил червяка и червячного колеса зависят от направления вращения червяка и направления линии витка. Направле­ние силы F_l2 всегда совпадает с направлением вращения колеса, а си­ла F_n направлена в сторону, противоположную вращению червяка (рис. 18.10,6).

18.7. Материалы червячной пары

Червяк и колесо должны обладать достаточной прочностью и ввиду значительных скоростей скольжения в зацеплении образовывать анти­фрикционную пару с высокими износостойкостью и сопротивляемостью заеданию.

Червяки изготовляют из среднеуглеродистых сталей марок 45, 50 или легированных сталей марок 40Х, 40ХН с поверхностной или объемной закалкой до твердости Н = 45...53 HRC. При этом необхо­дима шлифовка и полировка рабочих поверхностей витков. Хоро­шую работу передачи обеспечивают червяки из цементуемых сталей марок 18ХГТ, 20Х с твердостью после закалки Н = 56...63 HRC (см. табл. 12.1).

Зубчатые венцы червячных колес изготовляют преимущественно из бронзы, причем выбор марки материала зависит от скорости сколь­жения Vj.

Материалы зубчатых венцов червячных колес по мере убывания антизадирных и антифрикционных свойств и рекомендуемым для приме­нения скоростям скольжения можно условно свести к трем группам.

Группа I. Оловянные бронзы (марок БрО10Ф1, БрО10Н1Ф1 и др.) применяют при высоких скоростях скольжения (v_s = 5...25 м/с). Обладают хорошими антизадирными свойствами, но имеют невысокую проч­ность, сравнительно дороги и дефицитны.

Группа II. Безоловянные бронзы и латуни применяют при средних скоростях скольжения (v_s до 3...5 м/с). Чаще других применяют алюми­ниевую бронзу марки БрА9ЖЗЛ. Эта бронза имеет высокую механиче­скую прочность, но обладает пониженными антизадирными свойствами, поэтому ее применяют в паре с закаленными (Н > 45 HRC) шлифо­ванными и полированными червяками.

Группа III. Серые чугуны марок СЧ15, СЧ20 применяют при малых скоростях скольжения (v_s <2...3 м/с).

При выборе материала колеса предварительно определяют ожида­емую скорость v_s скольжения, м/с:

где n₁ — частота вращения червяка, мин '; T₂ —вращающий момент на колесе, Н • м.

Для наиболее распространенных материалов венцов червячных колес механические характеристики приведены в табл. 18.2.

Таблица 18.2. Механические характеристики материалов венцов червячных колес

Группа материалов	Марка бронзы, чугуна	Способ отливки	σΤ	σΒ	σви	Скорость скольжения vs м/с
			Н/мм^:
I II III	БрО10Н1Ф1 БрО10Ф1 БрО10Ф1 БрАЭЖЗЛ БрА9ЖЗЛ БрА9ЖЗЛ СЧ15	Центробежный В кокиль В песок Центробежный В кокиль В песок В песок	165 200 140 200 195 195	285 275 230 500 490 395	355	> 5 > 5 > 5 2...5 2...5 2...5 <2

Примечание, σ_Τ —предел текучести; σ_Β — временное сопротивление при растяжении; σ_ви — предел прочности при изгибе.

Практика показала, что большее сопротивление изнашиванию оказывают зубья венцов, отлитых центробежным способом.