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);
Z_к; Z_ч — число зубьев колеса и число заходов червяка;
Z_ч = 1 ÷ 4, обычно Z_ч = 1 ÷ 2;
λ — угол спирали зуба червяка;
q_ч — относительный диаметр червяка

q_ч = 8 –13

Передаточное отношение

Угол наклона спирали нарезки зубьев

Диаметры

Межцентровое расстояние

Размеры зубьев

h _ч = m;    h _н = 1,2 m

КПД червячной передачи

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

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 Z_ч = 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

Осевое усилие для колеса или окружное — для червяка

Радиальное усилие

Главная нормаль

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