3.2.2. Конические зубчатые передачи

Конические зубчатые передачи используются для передачи вращения между пересекающимися осями. Назначение – изменять межосевой угол расположения валов, что может сочетаться с изменением угловых скоростей и моментов.

Обычно межосевой угол равен 90^º.

Геометрия конической передачи

Вотличие от делительных цилиндров в цилиндрических передачах здесь делительные конусы с угламиδ, углы конусов вершин и впадин зубьев δ_a и δ_f. Следующие параметры задаются для внешнего торца конических колёс, где их легко измерить:

внешний диаметр делительной окружности

d_e=m_tez,

средний диаметр делительной окружности

d_m = d_e(1-0,5ψ_bR)

где ψ_bR = b/R_e,

b – ширина зубчатого венца;

R_e – внешнее конусное расстояние (длина образующей конуса от вершины до внешнего торца);

высоты головки, ножки и полная высота зуба

h_ae = m_te; h_fe = 1,2m_te; h_e = 2,2m_te.

Вершины делительного и внутреннего конусов совпадают. Зубья понижаются и сужаются от торца к центру.

На рис. 3.15 показана ступень редуктора с конической передачей. Коническая шестерня 2 установлена консольно на валу 4, а колесо 6 на валу 5, закрепленном на двух опорах (конических подшипниках). Конические подшипники необходимы для восприятия осевых

сил, возникающих в конической передаче.

Коническая передача требует точной фиксации колес вдоль осей для обеспечения совпадения вершин конусов. Вал 4 в сборе с подшипниковыми узлами может смещаться за счет шайбы 3, а вал 5 с помощью двух винтов 1.

3.2.3. Червячные передачи

Оси валов червячной передачи обычно перекрещиваются под углом 90^º. Она состоит из червяка с числом витков z₁и червячного колеса с числом зубьев z₂. Червячные передачи позволяют получить большие передаточные отношения

.

Число заходов червяка равно z₁ = 1, 2 или 4. В зависимости от формы профиля витков различают архимедовы, конволютные и эвольвентные червяки.

Схема червячной передачи показана на рис 3.16. Червяк характеризуется следующими параметрами (архимедов червяк)

угол профиля α = 20º;

высота зуба h = 2,2 m, головок витка червяка и зуба червячного колеса h_a1 = h_a2 = m, высота ножек h_f1 = h_f2 = 1,2 m;

делительный диаметр червяка d₁ = mq, где q = 8…20 – коэффициент диаметра червяка, q должен быть не менее 0,25 z₂.

Геометрические параметры червячного колеса задаются для среднего сечения

делительный диаметр d₂ = mz₂;

угол обхвата колеса 2δ = 90…120º;

ширина колеса b₂ = (0,67…0,75)d_a1,

где d_a1 – диаметр вершин червяка;

длина червяка b₁ ≤ (11+0,06z₁)m при z₁ = 1 и 2; b₁≥ (12,5+0,09z₁)m при z₁ = 4;

угол подъема витка червяка γ.

Межосевое расстояние червячной передачи равно

.

Червячная передача обладает свойством самоторможения или необратимости движения.

Коэффициент полезного действия червячной передачи приближенно равен

где – приведенный угол трения.

Для стального червяка и бронзового колеса

скорость скольжения v_s, м/с φ^'

0,01 6^º30'

1,0 2^º40'

10,0 1^º

При малом γ и z₁ = 1, ɳ ˂0,5.

Силы в червячном зацеплении

Силу взаимодействия между червяком и червячным колесом можно разложить на три составляющие: окружная сила на колесе F_t2 равна осевой силе на червяке F_а1 = 2M₂/d₂, окружная сила на червяке F_t1 равная осевой силе на колесе F_а2 = 2M₁/d₁, радиальная сила

F_r1 = F_r2 = F_t2tgα,

где M₁, M₂ – вращающие моменты на червяке и колесе.

Расчет зубьев стальных червяков не проводят. Зубья бронзовых колес рассчитывают на контактную прочность, а расчет на изгиб выполняют как проверочный. Для определения максимальных давлений в контакте зубьев колеса и червяка используется зависимость

где М₂ – вращающий момент на червячном колесе, Н∙м.

Червячные редукторы

Редуктор может иметь компоновку с нижним и верхним, горизонтальным и вертикальным расположением червяка. При больших размерах колеса его делают составным из стального центра и обода с зубчатым венцом из бронзы. На рис. 3.18 показан червячный редуктор с радиальной сборкой и горизонтальным расположением червяка, где 1 – червяк, 2 – составное червячное колесо. Для осевой регулировки колеса для обеспечения хорошего контакта витка червяка с зубом колеса установлены кольца K .