Геометрия червячных передач.

Одно из условий зацепления червячных передач состоит в том, чтобы окружной шаг червяка P_t2 был равен осевому шагу на колесе P_x1.

Окружной модуль на колесе равен осевому модулю червяка.

Витки червяка – винтовая линия, нанесенная на цилиндр. Если 1 виток развернуть, то получим:

P_z1 – ход витков червяка.

P_z1 = P_x1 · z₁, т.е. ход витков червяка это произведение осевого шага на число витков (заходов) червяка.

Число зубьев стандартного червяка колеса от 28 до 80.

Причины выхода из строя червячных передач

Характерной особенностью работы червячных передач, по сравнению с зубчатыми, являются большие скорости скольжения и неблагоприятные условия смазки. В цилиндрических передачах скорость трения и скорость скольжения и линия контакта перпендикулярны.

Смазка перед зацеплением равномерно распределяется по поверхности зуба.

В червячных же передачах линия скольжения и контакта в средней части зуба совпадают и перед зацеплением зубчатые червячные колеса как бы стирают смазку с поверхности червяка.

Из-за таких особенностей геометрии червячная передача имеет неблагоприятные условия работы. Чтобы уменьшить отрицательное влияние этого фактора:

1. тщательно подбирается материал, витки червяков выполняются из легированной стали (конструкционной), закаленной до высокой степени твердости (40 - 60)

2. венцы червячных колес выполняют из антифрикционных материалов (бронза, антифрикционный чугун). тело червяного колеса – чугун.

3. Червячные передачи требуют хорошей смазки, но они все равно греются, необходимо принимать меры по их охлаждению.

Способы охлаждения

1. Поверхность корпуса червячного редуктора ребристая.

2. На один из концов червяка ставится вентилятор.

3. В тяжело нагруженных редукторах масло из картера по специальному змеевику в зону охлаждения, потом охлаждение вновь передается в редуктор.

Исходя из этого, червячные передачи выходят из строя по следующим причинам:

1. Износ зубьев червячного колеса ограничивает срок службы больших червячных передач. Он увеличивается при неточном монтаже передачи, повышенной шероховатости червяка неправильно выбранной смазки.

2. Схватывание:

а) если червячные колеса из твердой бронзы, то схватывание происходит в ярко выраженной форме со значительным повреждением поверхности.

б) у мягких материалов схватывание в менее опасной форме, материал как бы помещается на червяк.

3. Усталостное выкрашивание редко, наблюдается у твердых стойких к заеданию бронз.

Усилие, действующее в зацеплении червячных передач.

Окружная сила на червячном колесе или осевая сила на червяке:

Осевая сила на червячном колесе или окружная сила на червяке.

γ – угол подъема линии витков червяка.

ρ=arctg(f) – приведенный угол трения, f – коэффициент трения.

Радиальная сила на червяке и червячном колесе

F_r1 = F_r2 = F_t2 tg(α)

α – угол зацепления, в стандартных червячных передачах α = 20º

Расчет червячных передач.

Расчеты червячных передач так же подразделяются на проектировочный и проверочный.

Проектировочный расчет червячной передачи

Производится из условий контактной прочности зубьев червячного колеса, определяется величина межосевого расстояния.

К – коэффициент нагрузки, предварительно принимается К = 1,2

После определения a_w находится модуль передачи.

Полученное значение m округляется до ближайшего большего стандартного значения.

по приведенным ранее зависимостям уточняем a_w, она должна быть так же стандартной.

По таблицам соответствия находиться сочетание a_w, m, q и (z₂ : z₁).

При совпадении параметров с табличными значениями можно продолжить дальнейшие расчеты, при несовпадении изменяется q и снова рассчитывается a_w.

По приведенным ранее зависимостям определяются остальные геометрические параметры передач.

Потом переходят у проверочным расчетам.