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.

Червячные передачи
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).

правая резьба червяка
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.

передача с глобоидными червяками
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.

Эвольвентный червяк
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

v_2={pi n_2 d_w2}/60={pi n_2 z_2 m}/60={n_2 z_2 p}/60={n_1 z_1 p}/60={n_1 d_w1 tg gamma_w}/60

откуда следует, что
d_w2/{d_w1 tg gamma_w}=z_2/z_1=n_1/n_2=i

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:

i=omega_1/omega_2=n_1/n_2=d_w2/{d_w1 tg gamma_w}=z_2/z_1=T_2/{T_1 eta}

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
u=z_2/z_1

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

i=omega_1/omega_2=n_1/n_2=d_w2/{d_w1 tg gamma_w}=z_2/z_1=T_2/{T_1 eta}

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.






Навигация
Болты
Винты, шпильки, штифты, прокладки
Пружины
Заклепки
Шпонки
Гайки
Резьба
Валы
Муфты
Подшипники
Виды соединений
Передачи
Материал
Дополнительные материалы
Госты метизов
Сварка
Мы в соцсетях
podshipniki.moscow применяемость подшипников
Сортовой металлопрокат: str-steel.ru в Москве с доставкой.