17.4 Зусилля в полюсі зачеплення черв’ячних передач
Розглянемо на прикладі передачі де кут перехрещення осей валів у просторі - 90?, бо це найчастіше буває. Як і в косозубих передачах, будуть 3 складові зусилля зачеплення: колове - Fr, радіальне - FH, осьове - Fa. У векторному варіанті запису, судячи з рис.1,
(17.4.1)
або
(17.4.2)
(17.4.3)
або
(17.4.4)
.
Матеріали черв’ячної пари
Черв’яки: вуглецеві або леговані сталі з обов’язковою термообробкою, а згодом - шліфування та полірування робочих витків. Приклади марок сталей: Ст6, Сталь40, 45, 40Х, 15Х, 20Х, 18ХГТ і т.п.
Черв’ячні колеса: зубчастий вінець повинен виготовлятись з антифрикційних матеріалів, оскільки тут початкові діаметри dw1 і dw2 не перекочуються один відносно одного, а проковзують; через це - знижений ККД, підвищене спрацювання робочих поверхонь, схильність їх до заїдання.
Матеріал вибирають
в залежності від швидкості ковзання
витків черв’яка по зубцях колеса:
(при 90?!),
- колова швидкість черв’яка.Vков
< 2 м/с - чавуни (СЧ15, СЧ18 та інші), колесо
робиться суцільним. Vков
= (2…5) м/с - безолов’яниста бронза, АЖ
9-4 і т.п. Vков
= (5…25) м/с - олов’янисті бронзи, ОФ10-1,
ОНФ10-1-1 та ін.
При викорисанні бронз вінець насаджується на чавунний або стальний центр.
Види руйнування зубців черв’ячних коліс
Мова йде про зубці черв’ячних коліс, бо це - найслабша ланка в передачі. Перелік видів руйнувань той же, що й для звичайних зубчастих: викришування робочих поверхонь зубців від втомлюваності, спрацювання робочих поверхонь, заїдання, злом від втомлюваності матеріалу.
Для зубчастих вінців з олов’янистих бронз (м’який матеріал) найбільш небезпечним є викришування робочих поверхонь зубців. Можливе також заїдання.
Для твердих бронз (без олова, наприклад, АЖ9-4 та ін.) найчастіше - заїдання та задирання робочих поверхонь.
Спрацювання робочих поверхонь: його ступінь залежить від чистоти мастила, режиму роботи та величини σН. Злом зубців настає після інтенсивного спрацювання.
Оцінка та область застосування
Переваги: плавність та безшумність роботи, компактність, великі значення передаточних чисел, зручність компоновки,здатність до самогальмування.
Недоліки: знижений ККД, схильність до заїдання робочих поверхонь, дефіцитність матеріалів, необхідність спеціальних верстатів та інструментів для виготовлення і звідси - значна вартість виготовлення.
Область застосування: силові передачі застосовуються для потужностей не більше (50…60) кВт, дуже рідко - до 200 кВт.
Найчастіше застосовують черв’ячні передачі в підйомно-транспортних пристроях (конвейєри, елеватори, крани, ліфти і ін.), в транспортному машинобудуванні (автомобілі, тролейбуси та ін.).
Основи розрахунку на міцність
Розглянемо на прикладі черв’ячних передач з кутом перехрещування осей валів у просторі 90?. Розрахунки ведуться для зубчатого вінця колеса, як для найслабшої ланки. Як і для звичайних зубчастих передач, розрахунки ведуться по контактних (σН) напруженнях та напруженнях згину (σF).
Лекція №18