Червячные передачи

Передачи со скрещивающимися осями.
Достоинства. Отличаются полностью бесшумной работой и большим передаточным отношением в одной паре, которое в среднем составляет 16 – 25
Недостаток. Низкий КПД, ограничивающий применение передач при значительных мощностях (большие потери на трение в зацеплении). Как следствие низкого КПД – при работе передачи под нагрузкой, выделяется большое количество тепла, которое надо отводить во избежание перегрева.
Это обстоятельство ограничивает мощность практически применяемых передач пределом 10-20 кВт. Средние значения КПД первичной передачи составляют 0,7 – 0,8

Для увеличения КПД передачи:
а) червяк должен иметь твердую, очень чисто обработанную поверхность зубьев (желательна полировка). Материалом для червяков служат высокоуглеродистые – калимые или мало-углеродистые цементированные стали, например, Ст.У-7; У-8, Сталь 50 или Сталь 20Х, Сталь 18ХГТ, Сталь 20ХНЗА;
б) венец червячного колеса должен быть изготовлен из антифрикционного материала – бронзы;
в) смазка должна быть обильной в закрытом пыленепроницаемом корпусе

Виды червяков
Чаще применяется архимедов червяк, который так называется потому, что в торцевом сечении зуб очерчен архимедовой спиралью, а в осевом – прямой, наклонной под углом зацепления α = 20°.
В конволютном червяке режущий инструмент (или наждачный круг) установлен вдоль оси спирали зуба; это удобно при массовом производстве червяков, так как позволяет производить одновременную шлифовку двух сторон профиля зубьев.
Эвольвентные червяки применяются сравнительно редко, в них зуб по боковым поверхностям очерчен эвольвентами

Расчетные геометрические зависимости

α к и α ч – диаметры делительных окружностей колеса в червяка;
t и m – шаг и модуль (осевой);
Zк; Zч – число зубьев колеса и число заходов червяка;
Zч = 1 ÷ 4, обычно Zч = 1 ÷ 2;
λ – угол спирали зуба червяка;
qч - относительный диаметр червяка

1 qч = 8 –13

Передаточное отношение

2

Угол наклона спирали нарезки зубьев

3

Диаметры

д1 д2

Межцентровое расстояние

5

Размеры зубьев

h ч = m;    h н = 1,2 m

6

КПД червячной передачи

Рассматривая червяк как винт с модульной нарезкой, пренебрегая за малостью потерями в опорах качения, на основании ранее выведенной формулы можно написать

7

ρ = arcсtg f – угол трения

1 – очень хорошие условия – η = 0,8 – 0,85.
2 – средние условия – η = 0,7 – 0,8.
3 – плохие условия (чугунное колесо) – η = 0,6 – 0,7

Наиболее выгоден угол λ, близкий к 45°, но при таких углах очень велики осевые нагрузки на подшипники колеса, поэтому практически принимают рабочую область углов λ в пределах, соответствующих Zч = 1 ÷ 4

Силы, действующие в зацеплении червячной передачи

Червячное колесо можно рассматривать как косозубую цилиндрическую шестерню, а схему сил в червячной передаче уподобить схеме сил в косозубых шестернях; отличие заключается лишь в том, что главная нормаль в червячной передаче смещена на угол трения ρ, который достаточно велик и им пренебрегать нельзя

Окружное усилие для колеса или осевое – для червяка

8

Осевое усилие для колеса или окружное – для червяка

9

Радиальное усилие

10

Главная нормаль

11

По силам: A, P и R рассчитываются валы и подшипники, сила Рn служит для расчета на прочность зубьев колеса