11. Геометричні і кінематичні параметри черв'ячних передач

Черв'ячна передача (рисунок 11.1) відноситься до передач зачеплення з перехресними осями валів. Кут перехрещування частіше буває 90°. Можливі й інші кути, відмінні від 90°, однак такі передачі застосовують рідко.

Рух у черв'ячних передачах перетворюється за принципом гвинтової пари чи за принципом нахиленої площини.

У черв'ячній передачі, так само як і в зубчастій, розрізняють діаметри початкових і ділильних циліндрів (рисунок 11.2): d_ω1, d_ω2 – початкові діаметри черв'яка і колеса; d₁, d₂, – ділильні діаметри черв'яка і колеса. У передачах без зміщення d_ω1=d₁, d_ω2=d₂. Точка торкання початкових циліндрів є полюсом зачеплення.

Черв'яки. Розрізняють за наступними ознаками: формі поверхні, на якій утворюються різьблення - циліндричні (рисунок 11.3, а) і глобоїдні (рисунок 11.3, б); формі профілю різьблення - із прямолінійним (рисунок 11.4, а) і криволінійним (рисунок 11.4, б) профілем в осьовому перерізі. Найбільш поширені циліндричні черв'яки. У черв'яків із прямолінійним профілем в осьовому перерізі в торцевому перетині витки обкреслені архімедовою спіраллю, звідси назва – архімедів черв'як. Архімедів черв'як подібний ходовому гвинту з трапецеїдальним різьбленням. Його можна нарізати на звичайних токарським чи різефрезерному верстатах. Тому перші черв'ячні передачі виконували з архімедовими черв'яками, що широко застосовують і в даний час.

Дослідження показали, що працездатність черв'ячної передачі підвищується зі зменшенням шорсткості поверхні і підвищенням твердості різьблення черв'яка (див. нижче). Останнім часом усе ширше стали застосовувати шліфовані високотверді черв'яки при HRC45. Для шліфування архімедових черв'яків вимагаються спеціальні шліфувальні круги фасонного профілю, що утрудняє обробку і знижує точність виготовлення. Тому архімедові черв'яки виготовляють в основному з нешліфованими витками при НВ350. Для високотвердих витків, що шліфуються, застосовують евольвентні черв'яки.

Евольвентні черв'яки мають евольвентний профіль у торцевому перетині і, отже, подібні косозубчастим евольвентним колесам, у яких число зубів дорівнює числу заходів черв'яка. Основна перевага евольвентних черв'яків – можливість шліфування витків плоскою стороною круга.

Черв'ячне колесо нарізують черв'ячними фрезами. Черв'ячна фреза для нарізки черв'ячного колеса є копією черв'яка. Тільки фреза має крайки, що ріжуть, і зовнішній діаметр більше на подвійний розмір радіального зазору в зачепленні. При нарізуванні заготівка колеса і фреза роблять такий же взаємний рух, яке мають черв'ячне колесо і черв'як у передачі. Такий метод нарізування колеса автоматично забезпечує спряженість профілів черв'яка і черв'ячного колеса й у той же час обумовлює необхідність введення стандарту на основні геометричні параметри черв'яка (а, т, q, z₁, , с^*) для того, щоб мати обмежений ряд стандартного інструмента.

На рисунку 11.4: а=20° – профільний кут (в осьовому перерізі для архімедових черв'яків і в нормальному перетині зуба рейки, сполученої з нарізкою евольвентного черв'яка); т=ρ/π – осьовий модуль. Різьблення черв'яка може бути однозахідним чи багатозахідним. Число заходів черв'яка позначають z₁.

За стандартом z₁=1; 2; 4. Рекомендують: z₁=4 при передатному відношенні i=8...15; z₁=2 при i=15...30; z₁=1 при i>30.

Ділильний діаметр черв'яка зв'язаний з модулем коефіцієнтом діаметра черв'яка q=d₁/m. Значення т и q стандартизовані. Найбільше часто зустрічаються значення:

m = 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5 мм;

q =8; 10*; 12,5**; 16; 20

* За винятком m=2; ** За винятком т = 2,5.

У цьому діапазоні для кожного значення модуля передбачені черв'ячні фрези при всіх зазначених значеннях q і z₁.

Для того щоб виключити занадто тонкі черв'яки, стандарт передбачає збільшення q зі зменшенням т. При тонкому черв'яку збільшується прогин черв'ячного вала, що порушує правильність зачеплення. Рекомендують: q0,25z₂.