Виды червячных передач – Червячная передача — Википедия

Червячная передача — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Червя́чная переда́ча (зубчато-винтовая передача) — механическая передача, осуществляющаяся зацеплением червяка и сопряжённого с ним червячного колеса[1].

Червяк представляет собой винт со специальной резьбой, в случае эвольвентного профиля колеса форма профиля резьбы близка к трапецеидальной[2]. На практике[2] применяются однозаходные, двухзаходные и четырёхзаходные червяки.

Червячное колесо представляет собой зубчатое колесо. В технологических целях червячное колесо, как правило[2], изготавливают составленным из двух материалов: венец — из дорогого антифрикционного материала (например, из бронзы), а сердечник — из более дешёвых и прочных сталей или чугунов.

Входной и выходной валы передачи скрещиваются, обычно (но не всегда) под прямым углом.

Передача предназначена для существенного увеличения крутящего момента и, соответственно, уменьшения угловой скорости. Ведущим звеном является червяк. Червячная передача без смазки и вибрации обладает эффектом самоторможения и является необратимой: если приложить момент к ведомому звену (зубчатому колесу), из-за сил трения передача работать не будет. Передаточные отношения червячной передачи закладываются в пределах от 8 до 100, а в некоторых случаях — до 1000

[1].

Червячная передача обладает эффектом самоторможения и является необратимой, что делает ее идеальной для тяжелых рулевых механизмов, как показано здесь, на старом паровом грузовике Foden Механический счётчик имеет червячную передачу Гитарные колки также имеют червячную передачу
  • Достоинства:
    • Плавность работы;
    • Малошумность;
    • Большое передаточное отношение одной пары, — червячные редукторы с большим передаточным числом значительно компактнее и легче, чем эквивалентные шестеренчатые, и менее материалоёмки;
    • Самоторможение — при некоторых передаточных отношениях;
    • Повышенная кинематическая точность.
  • Недостатки:
    • Повышенные требования к точности сборки, необходимость точной регулировки;
    • При некоторых передаточных соотношениях передача вращения возможна только в одном направлении — от винта к колесу. (для некоторых механизмов может считаться достоинством).
    • Существенное взаимное проскальзывание рабочих поверхностей, отсюда:
      • Высокие требования к геометрической точности и прочности поверхностей трения;
      • Сравнительно низкий КПД (целесообразно применять при мощностях менее 100 кВт)
      • Большие потери на трение с тепловыделением, необходимость специальных мер по интенсификации теплоотвода;
      • Повышенный износ и склонность к заеданию.
      • Необходимость компенсации осевых усилий, возникающих в опорах червячного вала.

Указанные недостатки обусловлены связанной с геометрией передачи невозможностью получения жидкостного трения[3].

Червяки различают по следующим признакам:

  • по форме образующей поверхности
  • по направлению линии витка
  • по числу заходов резьбы
    • однозаходные
    • многозаходные
  • по форме винтовой поверхности резьбы
    • с архимедовым профилем
    • с конволютным профилем
    • с эвольвентным профилем
    • трапецеидальный

Зубчатые колёса различают по следующим признакам:

  • по профилю зуба
    • прямой — (контакт по точке, малонагруженные передачи)
    • вогнутый — «охватывающий» червяк (контакт по линии)
    • роликовый — зубья вырожденного сектора заменены гребневым роликом
  • по типу зубчатого колеса
    • полное колесо (с передачей непрерывного вращения)
    • зубчатый сектор (с поворотом сектора на ограниченный угол)
    • вырожденный сектор с роликом (в паре с глобоидальным червяком — рабочая длина сектора меньше рабочей длины червяка, возможна передача большого момента)

Червячная передача главным образом применяется в червячных редукторах.

Достаточно часто червячные передачи используются в системах регулировки и управления — самоторможение обеспечивает фиксацию положения, а большое передаточное отношение позволяет достичь высокой точности регулирования (управления) и(или) использовать низкомоментные двигатели. Весьма распространенное применение пары типа «глобоидальный червяк с роликовым сектором» — рулевое управление автомобилей.

Благодаря этим же характеристикам червячные передачи и червячные редукторы широко применяются в подъёмно-транспортных машинах и механизмах (например, лебёдках).

Часто в виде червячной пары изготавливаются механизмы натяжения струн (колковая механика) музыкальных инструментов, например, гитары.

[4] В данном применении полезным оказывается эффект самоторможения (необратимость).

  • Скойбеда А. Т. и др. Детали машин и основы конструирования: Учебник. / Скойбеда А. Т., Кузьмин А. В., Макейчик Н. Н. Под общ. ред. А. Т. Скойбеды. — Мн.:Вышэйшая школа, 2000. — С. 335—363. — 584 с. — 3000 экз. — ISBN 985-06-0081-0

ru.wikipedia.org

1.2 Виды червячных передач

Червячные передачи по форме червяка делят на цилиндрические и глобоидные (рис. 2). Глобоидные червяки обладают на 30-60% большей несущей способностью, чем цилиндрические, но сложнее в изготовлении.

а

б

Рис. 2. Червячная передача с цилиндрическим (а) глобоидным (б) червяком

По расположению червяка относительно червячного колеса различают передачи с верхним, нижним и боковым расположением червяка. Передачи с нижним расположением червяка работают в лучших условиях смазки, так как червяк погружен в масло, но выше потери энергии из-за гидродинамического сопротивления масла.

По форме профиля витков – архимедовы, конволютные, эвольвентные, нелинейчатые.

а

б

в

Рис. 3. Основные типы цилиндрических червяков

Архимедовы червяки ZA (рис. 3а) представляют собой винты с резьбой трапецеидального профиля. Они имеют прямобочный профиль в осевом сечении. Эти червяки просты в изготовлении при нарезании, но сложны при шлифовании. Поэтому их применяют для тихоходных, несильно нагруженных передач (до 1-2 кВт), не требующих шлифования червяка.

Область применения передач с архимедовыми червяками сокращается.

Конволютный червяк ZN (рис. 3б) имеет выпуклый профиль в осевом сечении и прямобокий профиль в сечении нормальном винтовой линии. Такие червяки легче нарезаются червячными фрезами. Шлифование также затруднено.

Эвольвентный червяк ZI (рис. 3в) представляет собой косозубое колесо с малым числом зубьев и очень большим углом их наклона. Профиль зуба в торцевом сечении очерчен эвольвентой. Несмотря на более сложный профиль эвольвентные червяки считаются наиболее технологичными, так как для изготовления требуется меньший набор фрез и шлифовальных дисков, чем для изготовления червяков другого типа. Применяется в средне- и высокоскоростных передачах, для которых требуется шлифование червяка.

Нелинейчатые червяки – образованные конусом (ZK) или тором (ZT

). Они имеют вогнутый профиль. Рабочие поверхности витков нелинейчатых червяков получают шлифованием конволютных червяков с высокой точностью конусным или тороидным кругом. Передачи с нелинейчатыми червяками отличаются повышенной нагрузочной способностью, по сравнению с другими типами червяков.

2. Проектирование червяной передачи

2.1 Исходные данные для проектирования:

– вращающий момент на колесе, Н∙м;

– частота вращения колеса, мин-1;

– передаточное число;

– время работы передачи (ресурс), ч;

Условия работы.

2.2 Материалы червяка и колеса

2.2.1 Выбор типа червячной передачи

В червячных редукторах общепромышленного применения используются передачи с цилиндрическим червяком.

Наиболее технологичными являются эвольвентные червяки (ZI), а перспективными – нелинейчатые: образованные конусом (ZK) или тором (ZT).

Передачи с архимедовыми червяками (ZA) применяются для передач малой мощности (до 1-2 кВт) и непродолжительной работы.

Для силовых передач следует применять эвольвентные и нелинейчатые червяки.

2.2.2 Выбор материала зубчатого венца червячного колеса

Так как выбор материала для колеса связан со скоростью скольжения, то предварительно определяют ожидаемое ее значение, м/с:

.

Материалы зубчатых венцов червячных колес по мере убывания антизадирных и антифрикционных свойств и рекомендуемым для применения скоростям скольжения можно условно свести к трем группам (табл. 1):

Группа I – оловянные бронзы; применяют при скорости скольжения > 5 м/с.

Группа II – безоловянные бронзы и латуни; применяют при скорости скольжения = 2–5 м/с.

Группа III – мягкие серые чугуны; применяют при скорости скольжения < 2 м/с и в ручных приводах.

Таблица 1

Материалы венцов червячных колес

Группа

Материал

Способ отливки

, МПа

, МПа

I

БрО10Н1Ф1

25 м/с

центробежный

285

165

БрО10Ф1

12 м/с

в кокиль

245

195

в песок

215

135

БрО5Ц5С5

8 м/с

в кокиль

200

90

в песок

145

80

II

БрА10Ж4Н4

5 м/с

центробежный

700

460

в кокиль

650

430

БрА10Ж3Мц1,5

5 м/с

в кокиль

550

360

в песок

450

300

БрА9Ж3Л

5 м/с

центробежный

530

245

в кокиль

500

230

в песок

425

195

ЛЦ23А6Ж3Мц2

4 м/с

центробежный

500

330

в кокиль

450

295

в песок

400

260

III

СЧ15

СЧ20

2 м/с

в песок

320 МПа

360 МПа

Примечание: при серийном и массовом производстве рекомендуется литье в кокиль или центробежный способ отливки, при единичном производстве – литье в песчаные формы.

studfile.net

Общие сведения о червячных передачах. Геометрия и кинематика червячной передачи. Виды червячных передач.

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 14Следующая ⇒

Червячные передачи применяют для передачи вращательного движения между валами, оси которых перекрещиваются в пространстве. В большинстве случаев угол перекрещивания равен 90° (рис. 48). Ведущим является червяк 1, представляющий собой зубчатое колесо с малым числом (zl=1…4) зубьев (витков), похожее на винт с трапецеидальной или близкой к ней по форме резьбой. Для увеличения длины контактных линий в зацеплении с червяком зубья червячного колеса 2 в осевом сечении имеют форму дуги.

Червячная передача это зубчато-винтовая передача, движение в которой преобразуется по принципу винтовой пары с присущим ей повышенным скольжением.

В зависимости от формы внешней поверхности червяка передачи бывают с цилиндрическим (а) или с глобоидным (б) червяком (рис. 48).

Качественные показатели глобоидной передачи выше, но она сложна в изготовлении, сборке и чувствительна к осевому смещению червяка, вызываемому, например, изнашиванием подшипников. На практике чаще всего применяют передачи с цилиндрическими червяками.

Рисунок 48 – Червячные передачи с цилиндрическим и глобоидным червяком

Достоинствачервячных передач.

1.Возможность получения большого передаточного числа и в одной ступени (до 80).

2.Компактность и сравнительно небольшая масса конструкции.

3.Плавность и бесшумность работы.

4.Возможность получения самотормозящей передачи, т.е. допускающей движение только от червяка к колесу. Самоторможение червячной передачи позволяет выполнить механизм без тормозного устройства, препятствующего вращению колес (например, под действием силы тяжести поднимаемого груза).

5.Возможность получения точных и малых перемещений.

Недостатки.

1.Сравнительно низкий КПД вследствие повышенного скольжения витков червяка по зубьям колеса и значительное в связи с этим выделение теплоты в зоне зацепления.

2.Необходимость применения для венцов червячных колес дорогих антифрикционных материалов.

3.Повышенное изнашивание и склонность к заеданию.

4.Необходимость регулирования зацепления (средняя плоскость венца червячного колеса должна совпадать с осью червяка).

Применение.Червячные передачи широко применяют в транспортных и подъемно–транспортных машинах при небольших и средних мощностях (механизм подъема лифта, лебедки, тали, трансмиссии транспортных машин и др.), а также с целью получения малых и точных перемещений (делительные устройства станков, механизмы настройки, регулировки и др.).

Вследствие отмеченных недостатков нерационально применять червячные передачи в условиях непрерывного действия при мощностях более 30кВт. При работе в повторно–кратковременных режимах они могут оказаться эффективными и при больших мощностях.

Виды червячных передач. Качество и работоспособность червячной передачи зависят от формы, твердости, шероховатости и точности изготовления винтовой поверхности витка червяка.

Различают линейчатые и нелинейчатые червяки в зависимости от того, могут или не могут винтовые поверхности витков червяка быть образованы прямой линией. Нарезание линейчатых винтовых поверхностей осуществляют на универсальных токарно-винторезных станках, когда прямолинейная кромка резца воспроизводит эвольвентную, конволютную или архимедову поверхность. Нелинейчатую винтовую поверхность получают дисковыми фрезами конусной или тороидальной формы.

В соответствии с этим червячные передачи бывают с эвольвентными, архимедовыми, конволютными и нелинейчатымичервяками. Получение того или иного вида винтовой поверхности у витков червяка зависит от способа нарезания.

Рисунок 49 – Геометрия эвольвентного червяка

Эвольвентный червякполучают при установке прямолинейной кромки резца в плоскости, касательной к основному цилиндру с диаметром d (рис. 49). Левую и правую стороны витка нарезают соответственно резцами 1 и 2 (см. также сечения В–В и Б–Б). В торцовом сечении (сечении, перпендикулярном оси червяка) профиль витка червяка очерчен эвольвентой, в осевом сечении (А–А) – криволинейный (выпуклый). Эвольвентный червяк представляет собой цилиндрическое косозубое колесо эвольвентного профиля с числом зубьев, равным числу витков червяка, и с большим углом наклона зубьев.

С целью получения высокой поверхностной твердости витков и повышения тем самым качественных показателей передачи применяют термическую обработку с последующим шлифованием рабочих поверхностей витков. Эвольвентные червяки могут быть с высокой точностью прошлифованы плоской поверхностью шлифовального круга.

Производительные способы нарезания и простота шлифования обусловливают высокую технологичность эвольвентных червяков.

Архимедов червякполучают при расположении режущих кромок резца в плоскости, проходящей через ось червяка. Архимедовы червяки имеют в осевом сечении прямолинейный профильс углом 2α, равным профильному углу резца (рис. 50,а). В торцовом сечении профиль витка очерчен архимедовой спиралью.

Боковые поверхности витков архимедовых червяков могут быть прошлифованы только специально профилированным по сложной кривой шлифовальным кругом. Поэтому упрочняющую термообработку и последующее шлифование не выполняют и применяют архимедовы червяки с низкой твердостью в тихоходных передачах с невысокими требованиями к нагрузочной способности и ресурсу.

 

Рисунок 50 – Архимедов червяк (а) и конволютный червяк (б)

Конволютный червяк получают при установке режущих кромок резца в плоскости, касательной к цилиндру с диаметром dx(0<dx<db) и нормальной к оси симметрии впадины. В этой плоскости червяки имеют прямолинейный профиль впадины (рис. 50,б). Конволютные червяки имеют в осевом сечении выпуклый профиль,в торцовом сечении профиль витка очерчен удлиненной эвольвентой.

Недостатком передач с конволютными червяками является сложная форма инструмента для шлифования червяков и невозможность получения точных фрез для нарезания зубьев червячных колес. Передачи с конволютными червяками так же, как и с архимедовыми, имеют ограниченное применение, в основном в условиях мелкосерийного производства.

Нелинейчатые червяки нарезают дисковыми фрезами конусной или тороидальной формы. Витки таких червяков во всех сечениях имеют криволинейный профиль: в сечении, нормальном к оси симметрии впадины, выпуклый(рис. 51,а), в осевом сечении вогнутый (рис. 51,б).

Рабочие поверхности витков нелинейчатых червяков с высокой точностью шлифуют конусным или тороидным кругом. Передачи с нелинейчатыми червяками характеризует повышенная нагрузочная способность, их считают перспективными.

Рисунок 51 – Нелинейчатые червяки

 

 

Кинематика передачи.Передаточное число и червячной передачи определяют по условию, что за каждый оборот червяка колесо поворачивается на угол, охватывающий число зубьев колеса, равное числу витков червяка.

Полный оборот колесо совершает за z2 и оборотов червяка:

, (101)

где , п2частоты вращения червяка и колеса;

d и d2делительные диаметры червяка и колеса;

γ1 – делительный угол подъема линии витка;

и z2 – число витков червяка и число зубьев колеса.

Во избежание подреза основания ножки зуба в процессе нарезания зубьев принимают z2≥ 26. Оптимальным является z2=32…63. Для червячных передач стандартных редукторов пе­редаточные числа выбирают из ряда: …31,5; 40; 50; 63; 80

18 Общие сведения о планетарных передачах. Конструкции планетарных зубчатых передач. Достоинства планетарных зубчатых передач.

Планетарные передачи — колеса с перемещенными осями. Подвижные колеса – сатиллиты (спутник). Подвижные колеса катятся по центральным колесам (солнечным) , имея с ними внешнее с корончатым колесом внутреннее зацепление. оси сатиллитов закрепляются в подшипниках . Планетарные передачи имеют ряд преимуществ перед обычными:

1)большие передаточные отношения при малых габаритах и массе.

2)возможность сложения или разложения механической мощности.

3)легкое управление и регулирование скоростей.

4)малый шум в следствии замыкания сил.

В планетарных передачах широко применяется внутреннее зубчатое зацепление с углом αw=300. Для обеспечения сборки планетарных передач необходимо соблюдать условия соосности , сборки и соседства.Зубчатые колеса планетарных передач расчитываются по тем же законам , что и колеса обычных цилиндрических передач.




infopedia.su

1.4 Виды червячных передач

Червячные передачи по форме червяка делят на цилиндрические и глобоидные (рис. 1.2). Глобоидные червяки обладают на 30-60% большей несущей способностью, чем цилиндрические, но сложнее в изготовлении.

а

б

Рис. 2. Червячная передача с цилиндрическим (а) глобоидным (б) червяком

По числу заходов червяки могут быть одно-, двух- и четырехзаходными.

По форме профиля витков – архимедовы, конволютные, эвольвентные, нелинейчатые.

а

б

в

Рис. 1.3 Основные типы цилиндрических червяков

Архимедовы червяки ZA (рис. 1.3а) представляют собой винты с резьбой трапецеидального профиля. Они имеют прямобочный профиль в осевом сечении. Эти червяки просты в изготовлении при нарезании, но сложны при шлифовании. Поэтому их применяют для тихоходных, несильно нагруженных передач (до 1-2 кВт), не требующих шлифования червяка.

Область применения передач с архимедовыми червяками сокращается.

Конволютный червяк ZN (рис. 1.3б) имеет выпуклый профиль в осевом сечении и прямобокий профиль в сечении нормальном винтовой линии. Такие червяки легче нарезаются червячными фрезами. Шлифование также затруднено.

Эвольвентный червяк ZJ (рис. 1.3в) представляет собой косозубое колесо с малым числом зубьев и очень большим углом их наклона. Профиль зуба в торцевом сечении очерчен эвольвентой. Несмотря на более сложный профиль эвольвентные червяки считаются наиболее технологичными, так как для изготовления требуется меньший набор фрез и шлифовальных дисков, чем для изготовления червяков другого типа. Применяется в средне- и высокоскоростных передачах, для которых требуется шлифование червяка.

Нелинейчатые червяки – образованные конусом (ZK) или тором (ZT). Они имеют вогнутый профиль, за счет этого у них больше площадь контакта с зубьями колеса, и, следовательно, выше нагрузочная способность, по сравнению с другими типами червяков. Рабочие поверхности витков нелинейчатых червяков получают шлифованием конволютных червяков с высокой точностью конусным или тороидным кругом.

1.5 Степень точности червячных передач

Степень точности

Скорость скольжения, м/сек

Изготовление, обкатка

Применение

7

10

Червяк закален, шлифован, полирован. Колесо нарезается шлифованными червячными фрезами. Обкатка под нагрузкой.

Передачи с повышенными скоростями и малым шумом, с повышенными требованиями к габаритам.

8

5

Допускается червяк с HB350, нешлифованный. Колесо нарезается шлифованной червячной фрезой. Рекомендуется обкатка под нагрузкой.

Передачи среднескоростные, со средними требованиями по шуму, габаритам и точности.

9

2

Червяк с HB350, нешлифованный. Колесо нарезается любым способом.

Передачи низкоскоростные, кратковременно работающие, ручные с пониженными требованиями.

1.6 Типы червячных редукторов

Основное распространение имеют одноступенчатые червячные редукторы. Редукторы выполняют со следующими вариантами расположения червяка и червячного колеса:

а

б

в

Рис. 1.4 Основные схемы одноступенчатых червячных редукторов

  • Червяк под колесом (рис. 1.4а) – применяют при окружных скоростях червяка до 4…5 м/сек, смазка – окунанием червяка. Условия смазки и теплоотдачи через масло – хорошие. Недостаток этой схемы – недостаточно хорошие условия в отношении утечки масла через подшипниковые узлы червяка.

  • Червяк над колесом (рис. 1.4б) – предпочтительная конструкция, применяемая в быстроходных передачах во избежание излишних потерь на разбрызгивание масла, смазка – окунанием колеса. Условия смазки несколько хуже, чем в предыдущей схеме. Не рекомендуется применять такую схему при работе с частыми пусками и остановками.

  • Колесо имеет вертикальную ось, червяк располагается сбоку горизонтально (рис. 1.4в). Данную схему стараются не применять из-за опасности утечки масла через подшипниковые узлы. Но иногда она требуется для оборудования с вертикальной осью вращения исполнительных механизмов (например, привода поворотных платформ, потолочных вентиляторов). Условия смазки и теплоотдачи – хорошие.

studfile.net

11 Виды разрушений червячных передач » СтудИзба

Лекция №10

Виды разрушений червячных передач

Основные виды разрушений и червячных передач те же, что и у зубчатых передач:

1.       Усталостные поломки зубьев червячного колеса, так как они изготавливаются из менее прочного материала (бронза, чугун), чем червяк (сталь). Сплошной спиральный виток червяка прочнее отдельных зубьев червячного колеса.

2.         Усталостное выкрашивание наблюдается также только на зубьях червячного колеса.

3.                   Износ поверхности значительно сильней, чем в зубчатых передачах, так как скорости скольжения велики, а условия смазки неудовлетворительны.

Так, в точке 2 (рис. 10.1) скорость скольжения VS2 параллельна линии контакта, поэтому отсутствует гидродинамический эффект, масляная плёнка в этой точке разрывается и имеет место сухое или ограниченное трение. В зубчатых передачах такого нет, так как скорость скольжения перпендикулярна линии контакта (прямозубые передачи) или почти перпендикулярна (косозубые передачи).

4.       Заедание (схватывание) значительно по тем же причинам. Поэтому материалы червяка и червячного колеса должны составлять антифрикционную пару, например сталь-бронза и должна быть высока чистота обработки поверхности. Заедание проявляется при легком материале (оловянистые бронзы) колеса в форме постепенного намазывания его материала на червяк. При твёрдом материале (чугун) колеса происходит задир.

         Наиболее часто наблюдается изнашивание и заедание, однако, достоверных методов расчета этих явлений до сих пор нет, поэтому расчеты производят на первые два вида разрушений по напряжениям изгиба и контактным напряжениям.

           Выбор материала для изготовления червяка и червячного колеса определяется, в основном, скоростью скольжения зубьев и витков. Архимедовы и конволютные червяки для передач с N<3 кВт не шлифуют и изготавливают обычно из улучшаемых сталей (Ст35, Ст45, 35ХМ и др.) с твердостью НВ<350. Для передач с большей мощностью используют эвольвентные червяки в паре с бронзовым колесом. Червяк изготавливают из сталей 40ХН, 12ХН3А, 20ХН3А, 30ХГСА и др. с твердостью поверхности HRC 45…50. Могут изготавливать из 18ХГТ, 20Х с цементацией поверхности до HRC 56…63 или 40Х с закалкой до HRC 50…55. После термообработки рабочие поверхности червяка шлифуют и полируют. В передачах малой мощности применяют колеса из неметаллических материалов. В открытых передачах при малых скоростях V<2 м/с колеса изготавливают  из чугунов СЧ12-28; СЧ15-32 и др. Колеса закрытых передач при V£5 м/с изготавливают из безоловянистых бронз БрА9ЖЗЛ, БрА10Ж4Н4Л и др., литейных латуней ЛАЖМц 66-6-3-2 (Cu 66%; Al 6%; Fe 3%; Mu 2%; остальные 23% Zn), ЛМцС 58-2-2 и др. при V£12 м/с – из малооловянистых бронз БрО6Ц6С3, БрО5Ц5С6 и др. При V£25 м/с из высокооловянных бронз, содержащих также фосфор, свинец, сурьму и никель БрО10Ф1, БрОНФ и др.

             В связи с тем, что для изготовления венцов червячных колес используют дефицитный цветной металл, лишь колеса малых диаметров (до 100мм) изготовляют цельными. Колеса большого диаметра – преимущественно бандажированные. Напрессованные венцы крепят дополнительно болтами, винтами или заклепками. Венцы стандартных колес отливают из бронзы заливкой на ступицу. Червяки бандажированными делают очень редко.

             Допускаемые контактные напряжения определяются по зависимости

.

Кривая усталости для бронз только начиная с числа циклов 25·107 приближается к горизонтали (рис.10.2). Справочные данные по результатам испытаний даются для базового числа циклов NH0=107, так как чтобы достичь NHE=25·107 необходимо вал с частотой n=1000 об/мин вращать 160 суток.  Поэтому может быть и меньше единицы.

Расчётное число циклов перемен нагружений определяется только для зубьев червячного колеса

NHE=60ncth ,

так как только у них наблюдается выкрашивание.

Допускаемые изгибные напряжения определяются аналогично по зависимости

.

Напряжения sFlimbдаются для базового числа циклов NF0=106 (рис. 10.3),тогда

     , причём

Расчётное число циклов перемен напряжений NFE=60ncth – определяют только для зубьев червячного колеса, т.к. только они имеют усталостные поломки.

Форма зубьев червячного колеса очень сложная. Зуб выполнен по дуге с наклоном к оси колеса под углом g (рис. 10.4). Линия контакта криволинейная и точное определение её длины затруднительно. Это заставляет при выполнении расчетов на прочность вносить упрощения и допущения. Одно из основных – замена реального червячного колеса при расчетах на прочность эквивалентным цилиндрическим колесом.

В качестве эквивалентного принимают косозубое цилиндрическое колесо, радиальные размеры которого соответствуют размерам червячного колеса в среднем сечении, угол наклона зуба равен углу подъёма витка червяка              bV‘= gW;  dV‘= d2mtV‘ = mzV‘= z2bV‘= ÈAB= 2d d1/2 = d d1.

Размеры эквивалентного колеса используют для расчетов на контактную прочность. Для расчетов на изгибную прочность используют следующие размеры биэквивалентного прямозубого колеса:

     

  

Проверочный расчет на контактную прочность выполняется по формуле Герца — Беляева

.

При расчете червячную передачу заменяют зацеплением эквивалентного косозубого колеса с рейкой, параметры зуба которой соответствуют параметрам витков червяка в осевой плоскости. Для архимедова червяка сечение боковой поверхности витка осевой плоскостью – прямолинейное, следовательно, r1=. Наклон зубьев рейки и колеса gW. Радиус кривизны поверхности зуба червячного колеса в сечении, перпендикулярном поверхности зуба, как и для косозубого колеса

Приведённый радиус кривизны

Распределённая нагрузка ,

где

— как для косозубых колес.

В червячной передаче учитывают, что реальная длина линии контакта меньше длины дуги AB и вводят коэффициент ku=0,75, тогда

, а

;

При следующих значениях параметров  ku=0,75; 2d=1000ea=1,6;  g=100

     

Для бронзовых и чугунных колёс

Расчёты приближённые, поэтому запасы прочности большие и масса велика.

При проектировочном расчёте предварительно задаётся величина d1 из условия прочности вала червяка на кручение и определяется

.

Полученные значения  и d2 уточняются после выбора стандартных значений m и q.

Расчет червячной передачи по напряжениям изгиба

Для прямозубых зубчатых колёс условие прочности по изгибным напряжениям

Для червячного колеса (рис. 10.6)

 

 гдеи- учитывают наличие перекрытия и реальную длину линии контакта;

Тогда условие прочности для червячного колеса запишется

,

где Yb=cos2gw – коэффициент, учитывающий отличия в работе биэквивалентного прямозубого колеса и реального червячного колеса, или

Для средних приведенных значений d=500;ea=1,6; ku= 0,75 получим

Для проектировочного расчета модуль определяют по зависимости m=d2/z2.

Здесь d2 принимают из проектировочного расчета на контактную выносливость, а z2= z1U, где z1 – число заходов.

Тепловой расчет червячного редуктора

                         Механическая энергия, затрачиваемая на преодоление сил трения в червячном редукторе, превращается в тепло. Повышение температуры приводит к снижению вязкости в смазке и её защитных свойств, что приводит к вероятности задиров. Условие теплового расчета tm£ [tm], где [tm] = 80…95 0C,  для авиационных масел [tm] =110 0C – допускаемая температура масла.

Мощность теплового потока выделяемого в результате работы сил трения

.

Мощность, отводимая в результате охлаждения определяется по зависимости

.

Здесь kT=12…19 Вт/м2·С0– коэффициент теплоотдачи от поверхности корпуса редуктора; А – поверхность охлаждения, [м2]; (tmt0) – разность температур масла и окружающего воздуха [0C] , где t0=20 0С.

Таким образом, в связи с наличием трения тепло подводится, а из-за теплоотдачи отводится. С течением времени установится постоянная температура вследствие теплового баланса, т.к. Pr=Pотв .  Следовательно можно записать

1000P1(1-h)=kTA(tmt0).

Из последнего уравнения находят

.

 Если оказалось, что tm> [tm], то используют следующие мероприятия:

  1. Снижают потери на трение;
  2. Увеличивают поверхность охлаждения за счет оребрения;
  3. Применяют искусственное охлаждение – обдув, водяное охлаждение масляной ванны, циркуляционная смазка. За счет этого kT можно увеличить в 10 и более раз.

studizba.com

Виды червячных передач

Червячные передачи по форме червяка делят на цилиндрические и глобоидные (рис. 1.2). Глобоидные червяки обладают на 30-60% большей несущей способностью, чем цилиндрические, но сложнее в изготовлении.

а б
Рис. 2. Червячная передача с цилиндрическим (а) глобоидным (б) червяком

По числу заходов червяки могут быть одно-, двух- и четырехзаходными.

По форме профиля витков – архимедовы, конволютные, эвольвентные, нелинейчатые.

  а б в  
Рис. 1.3 Основные типы цилиндрических червяков

Архимедовы червяки ZA (рис. 1.3а) представляют собой винты с резьбой трапецеидального профиля. Они имеют прямобочный профиль в осевом сечении. Эти червяки просты в изготовлении при нарезании, но сложны при шлифовании. Поэтому их применяют для тихоходных, несильно нагруженных передач (до 1-2 кВт), не требующих шлифования червяка.

Область применения передач с архимедовыми червяками сокращается.

Конволютный червяк ZN (рис. 1.3б) имеет выпуклый профиль в осевом сечении и прямобокий профиль в сечении нормальном винтовой линии. Такие червяки легче нарезаются червячными фрезами. Шлифование также затруднено.

Эвольвентный червяк ZJ (рис. 1.3в) представляет собой косозубое колесо с малым числом зубьев и очень большим углом их наклона. Профиль зуба в торцевом сечении очерчен эвольвентой. Несмотря на более сложный профиль эвольвентные червяки считаются наиболее технологичными, так как для изготовления требуется меньший набор фрез и шлифовальных дисков, чем для изготовления червяков другого типа. Применяется в средне- и высокоскоростных передачах, для которых требуется шлифование червяка.

Нелинейчатые червяки – образованные конусом (ZK) или тором (ZT). Они имеют вогнутый профиль, за счет этого у них больше площадь контакта с зубьями колеса, и, следовательно, выше нагрузочная способность, по сравнению с другими типами червяков. Рабочие поверхности витков нелинейчатых червяков получают шлифованием конволютных червяков с высокой точностью конусным или тороидным кругом.

 


Похожие статьи:

poznayka.org

Червячная передача.

Червячная передача состоит из винта, называемого червяком, и червячного колеса, представляющего собой разновидность косозубого колеса (рис. 1). Червячные передачи относятся к зубчато-винтовым. Если в зубчато-винтовой передаче углы наклона зубьев принять такими, чтобы зубья шестерни охватывали ее вокруг, то эти зубья превращаются в витки резьбы, шестерня — в червяк, а передача — из винтовой зубчатой в червячную. Преимущество червячной передачи по сравнению с винтовой зубчатой в том, что начальный контакт звеньев происходит по линии, а не в точке. Угол скрещивания валов червяка и червячного колеса может быть каким угодно, но обычно он равен 90°. В отличие от косозубого колеса обод червячного колеса имеет вогнутую форму (см. рис. 1), способствующую некоторому облеганию червяка и соответственно увеличению длины контактной линии. Направление и угол подъема зубьев червячного колеса такие же, как и у витков резьбы червяка. Резьба червяка может быть однозаходной или многозаходной, а также правой или левой. Наиболее распространена правая резьба с числом заходов z1=1…4.

Рис. 1

Различают два основных вида червячных передач: цилиндрические, или просто червячные, передачи (с цилиндрическими червяками) (рис. 2) и глобоидные (с глобоидными червяками) (рис. 3).

Рис. 2

В зависимости от формы профиля резьбы цилиндрических червяков различают червяки:

  • архимедовы,
  • конволютные,
  • эвольвентные,
  • с вогнутым профилем витков
  • .

Архимедов червяк (рис. 4, а) в осевом сечении имеет трапецеидальный профиль резьбы. В торцовом сечении витки резьбы очерчены архимедовой спиралью, откуда этот червяк и получил свое название. Конволютный червяк имеет трапецеидальный профиль резьбы в нормальном сечении витков. Эвольвентный червяк (рис. 4, б) характеризуется эвольвентным профилем резьбы в сечении. В машиностроении наиболее распространены архимедовы червяки, так как технология производства их проста и хорошо разработана. Архимедовы червяки применяют обычно без шлифовки. При необходимости шлифовки рабочих поверхностей витков резьбы предпочитают конволкгные и эвольвентные червяки, шлифовка которых по сравнению с архимедовым червяком проще и дешевле. Червяки с вогнутым профилем витков резьбы (рис. 4, в) имеют большую поверхность контакта с зубьями червячных колес, и поэтому, надо полагать, в будущем они найдут широкое применение. В передачах с архимедовыми, конволютными и эвольвентными червяками профиль зубьев червячных колес эвольвентный (рис. 14, а, б). Следовательно, в сечении, проходящем через ось червяка и среднюю плоскость колеса, зацепление червячной передачи представляет собой эвольвентное зацепление зубчатого колеса с зубчатой рейкой (рис. 4, а, б). Это зацепление может быть без смещения или со смещением. Наиболее распространены червячные передачи без смещения. Червячные передачи со смещением применяют при необходимости вписания в заданное или стандартное межосевое расстояние.

Рис. 3

Червячные передачи со смещением, так же как и зубчатые со смещением, выполняют путем радиального смещения режущего инструмента относительно заготовки червячного колеса при нарезании. Дня нарезания червячных колес без смещения и со смещением пользуются одним и тем же инструментом, а так как червячная фреза и червяк должны иметь точно одинаковые размеры, то червячная передача со смещением выполняется за счет колеса.

Рис. 4

Глобоидные червяки в осевом сечении имеют обычно трапецеидальный профиль резьбы (рис. 4, г). В передачах с этим червяком профиль зубьев червячных колес тоже трапецеидальный. Иногда применяют глобоидные червяки с вогнутым профилем витков. Так как в глобоидной передаче по сравнению с червячной цилиндрической число зубьев колеса и витков резьбы червяка, находящихся в зацеплении, больше, то несущая способность ее значительно выше (в 1,5..,4 раза) Однако глобоидные передачи требуют повышенной точности изготовления и монтажа и повышенного охлаждения (редукторы с глобоидными передачами при своих малых габаритах сильно нагреваются). Поэтому их применяют редко и притом при тяжелых нагрузках и установившихся режимах работы.

Ведущее звено червячной передачи в большинстве случаев — червяк, а ведомое — червячное колесо. Термины, определения и обозначения для червячных передач с постоянным передаточным отношением примем по ГОСТ 18498—73. В отличие от косозубой передачи в червячных передачах расчетным модулем m червячного колеса и червяка служит р/π, где р — делительный окружной шаг зубьев колеса или делительный осевой шаг витков червяка (рис. 4, а, б, в) называемый расчетным шагом. Для червяков и колес червячных цилиндрических передач модули m мм, нормализованы ГОСТ 19672-74 (СГ СЭВ 267-76) (частичное извлечение): 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0.

Очевидно, что для червяка р является шагом резьбы. Имея в виду, что за один оборот червяка червячное колесо поворачивается по начальной окружности на размер, равный ходу резьбы червяка z1p, и учитывая формулы, можем написать, что окружная скорость червячного колеса


откуда следует, что

где dw2, z2 и n2 — соответственно начальный диаметр, число зубьев и частота вращения колеса;
dw1 и n1 — то же, червяка;
γw — начальный угол подъема резьбы червяка;
z1 — число заходов резьбы червяка.

Передаточное отношение червячной передачи в соответствии с формулами:


где ω1 и ω2 — угловые скорости червяка и колеса;
Т2 и Т1 — крутящие моменты, передаваемые соответственно червячным колесом и червяком;
η — к. п. д. передачи.
Передаточное число червячной передачи u определяется по формуле

Если ведущее звено — червяк, то передаточное отношение i и передаточное число u имеют одинаковое значение. Для червячных передач, так же как и для зубчатых, номинальные значения передаточных чисел u стандартизованы ГОСТ 2185—66, СГ СЭВ 221-75.

Из анализа формулы


следует, что по сравнению с обыкновенными зубчатыми передачами передаточное отношение (передаточное число) червячной передачи может быть значительно большим. Так, например, при однозаходном червяке (z1=1) и червячном колесе с z2=100 передаточное число передачи u=100. При одном и том же передаточном числе червячная передача гораздо компактнее обыкновенной зубчатой передачи. Возможность осуществления большого передаточного числа при одной ступени передачи, компактность, плавность и бесшумность работы — основные достоинства червячных передач. Благодаря этим достоинствам червячные передачи широко применяют в подъемно-транспортных машинах, различных станках и некоторых других машинах. Передаточное число червячной передачи принимают обычно в пределах u=8…90, но в специальных установках оно доходит до u=1000 и более.

В червячной передаче помимо потерь передаваемой мощности, свойственных зубчатой передаче, имеются потери мощности, свойственные винтовой паре. Следовательно, к. п. д. червячной передачи значительно меньше, что является основным недостатком червячных передач. К недостаткам относятся также склонность витков резьбы червяка и зубьев колеса к заеданию и необходимость применения для венцов червячных колес дорогих антифрикционных материалов. Из-за этих недостатков червячные передачи применяют значительно реже зубчатых и только для передачи небольших и средних мощностей, обычно до 50 кВт и реже — до 200 кВт.


metiz-bearing.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *