Червячные передачи Исполнитель

Червячные передачи

Цель занятая: изучить основные   параметры червячных передан, их особенности и условия применения.

План:

1.краткие сведения о   геометрии и способах  изготовления  червячных

Зацеплений

1.1. Червяки

1.2. Червячныепередачи со смещением

1.3. Точность изготовления.

2. Кинематика червячной передачи

2.1. Передаточноеотношение

2.2.скольжение в зацеплении

3. К.пд. Червячной передачи

{spoiler=Подробнее}

Червячная передача (рис. 11.1) относится к передачам зацепления с перекрещивающимися осями валов. Угол перекрещивания обычно

Равен 90°. Возможны и другие углы, отличные от 90°, однако такие пере-дачи-ветречаются редко.

Движение в червячных передачах осуществляется по принципу винто­вой пары. Винтом является червяк, а колесо подобно сектору, вырезан­ному из длинной гайки и изогнутому по окружности.

Рис. 11.1

Краткие сведения о геометрии и способах изготовления червячных зацеплений

В червячной передаче, так же как и в зубчатой, различают диаметры начальных и делительных цилиндров (рис. П.2):  d — начальные диаметры червяка и колеса;d₁, d₂ — делительные диаметры червяка и колеса.

В передачах без смещения d = d₁ ,  = d_2. Точка касания начальных цилиндров является полюсом зацепления.

Существенное отличие червячной передачи от зубчатой заключается в том, что окружные скорости червяка и колеса не совпадают как

Рис. 11.2

По величине, так и по направлению. Они направлены друг к другу под углом перекрещивания.

Шаг p_x винтовой нарезки червяка (см. Рис. 11.4) называется шагом зацепления, а отношение m= p_x/  —модулем зацепления в осевом сечении червяка.

Такие же измерения имеет и нарезка червячного колеса. Резьба червяка может быть однозаходной или многозаходной. Число заходов червяка обозначают z₁. На практике наиболее распространены z₁ =1; 2 и 4. Число зубьев колеса обозначают z₂ .

Червяки

Червяки различают по следующим признакам: по форме поверх­ности, на которой образуется резьба — цилиндрические (рис. 11.3, a) иглобоидные (рис. 11.3, б) *; по форме профиля резьбы — с прямолинейным (рис. 11.4, а) и криволи­нейным (рис. 11.4, б) профилем в осевом сечении.

До настоящего времени на практике наиболее распространены цилиндрические червяки с прямолинейным профилем в осевом сече­и. В торцевом сечении витки очерчены архимедовой спиралью, отсюда название — архимедов червяк. Архимедов червяк

Подобен ходовому винту с трапецеидальной резьбой. Поэтому его можно нарезать на обычных токарных или резьбофрезерных станках. Исследования показали, что работоспособность червячной передачи повышается с уменьшением шероховатости поверхности и повышением твердости резьбы червяка.

Для шлифования архимедовых червяков требуются специальные шлифовальные круги фасонного профиля, что затрудняет обработку и снижает точность изготовления. Поэтому архимедовы червяки

Изготовляют в основном с не­шлифованными витками. Для высокотвердых шлифуемых витков применяют конволютные и эвольвентные червяки. Конволютные чер­вяки имеют прямолиней­ный профиль в нормаль ном к витку сечении и могут шлифоваться кругами с прямолинейны ми образующими на резьбошлифовальных станках.

Эвольвентные червяки имеют эвольвентный профиль в торцевом сечении и, следовательно, подобны косозубым эвольвентным колесам, у которых число зубьев равно числу заходов червяка. Основным преимуществом эвольвентных червяков является возмож­ность шлифования витков плоской стороной круга. Однако малое число зубьев (заходов) и большой угол подъема  не позволяют произ­водить эту операцию на обычных зубошлифовальных станках. Для этого требуются специальные червячношлифовальные станки.

Рис. П.4

Способ изготовления является решающим при выборе профиля нарезки червяка, так как при одинаковом качестве изготовления скорма профиля мало влияет на работоспособность передачи. Выбор профиля нарезки червяка связан также с формой инструмента для нарезания червячного колеса.

Червячное колесо нарезается червячными фрезами. Червячная фреза для нарезки червячного колеса является копией червяка. Только фрезы имеют режущие кромки, а наружный диаметр больше на двой­ную величину радиального зазора в зацеплении. При нарезании заго­товка колеса и фреза совершают такое же взаимное движение, какое

Имеют червячное колесо и червяк в передаче. Такой метод нарезания колеса обусловливает необходимость введения стандарта на основные геометрические параметры червяка (*) для того, чтобы иметь ограниченный ряд стандарного инструмента.

Ниже рассматриваются основные геометрические параметры для передач с архимедовым червяком (см. Рис. П.4), справедливые также и для передач с конволютным червяком:  = 20° — профильный угол в осевом сечении; m= p_x/ — осевой модуль; q=d₁ /m— коэффи­циент диаметра червяка, равный числу модулей в диаметре делительной окружности червяка; по стандарту связан с величиной m (см. Табл.11.1); h_a= 1— коэффициент высоты головки; с* = 0,2 — коэффициент ра­диального зазора.для того чтобы исключить слишком тонкие червяки, стандарт предусматривает увеличение q с уменьшением m. При тонком червяке увеличивается прогиб червячного вала, что нарушает правильность зацепления.угол подъема винтовой линии (см.рис.1.3)  (11.1)

Диаметры (см. Рис. 11.4, а):

рис. 11.5

Длину нарезанной части червяка &1 определяют по условию исполь­зования одновременного зацепле­ния наибольшего числа зубьев ко­леса (см. Табл. 11.2).

Червячные колеса (рис. 11.5) ;  

По условию неподрезания зубьев    28.     (11.4)

Размеры b₂ и d_am2 соответствующие углу обхвата червяка колесом 22b₂/(d_a1— 0,5m), приведены в табл. 11.3.

Червячные передачи со смещением

Для нарезания червячных колес со смещением и без смещения на практике используют один и тот же инструмент. Поэтому червяк (копия инструмента) всегда нарезают без смещения *.

Смещение выполняют в целях округления дробных значений меж­осевых расстояний до значений, оканчивающихся на 0 или 5, а также вписывания в заданное или стандартное межосевое расстояние.

Стандартные межосевые расстояния установлены для стандартных редукторов: ям = 40; 50; 63; 80; 100; 125; ! 40; )60; !80; 200; 225; 250; 280; 315; 355; 400; 450; 500 мм.

Для нестандартных передач не обязательно придерживаться утих значений. Сле­дует иметь в виду, что межосевое расстояние можно округлить я за счет некоторого отклонения от передаточного числа, т. Е. За счет изменения z₂.

При заданном межосевом расстоянии a, коэффициент смешения

(11.5)

У червячного колеса со смещением:

Все другие размеры остаются неизменными.

По условию неподрезания и незаострения зубьев величину х на практике допускают в пределах ± 0,7 (реже ± 1).

Точность изготовления

Стандартом на червячные передачи (гост 3675—56) установлено 12 степеней точности. Степени 3, 4, 5 и 6-ю рекомендуют для передач, от которых требуется высокая кинематическая точность; степени 5, 6, 7, 8 и 9-ю — для силовых передач (табл. 11.4). Основы стандарта на точность червячных передач такие же, как и для зубчатых.

Таблица и.4 рекомендации по выбору степеней точности для силовых червячных передач

Особое внимание уделяют нормам точности монтажа передачи, так как в червячной передаче ошибки положения колеса относительно червяка более вредны, чем в зубчатых передачах. Как было отмечено, в зубчатых передачах осевое смещение колес и небольшие изменения межосевого расстояния не влияют на распределение нагрузки по длине зуба. В червячных передачах это влияние весьма существенно. Поэтому здесь устанавливают более строгие допуски на межосевое расстояние и на положение средней плоскости колеса относительно червяка. В конструкциях обычно предусматривают возможность регулировки положения средней плоскости колеса относительно червяка, а при монтаже это положение проверяют по пятну контакта (по краске).

Кинематика червячной передачи

В червячной передаче в отличие от зубчатой окружные скорости  и    не совпадают (см. Рис. 11.2). Они направлены под углом 90° и различны по величине. Поэтому червячная передача имеет следующие особенности: передаточное отношение не может быть выражено отно­шением     в относительном движении начальные цилиндры не обка­тываются, а скользят.

 передаточное отношение

При одном обороте червяка колесо повернется на угол, охватываю­щий число зубьев колеса, равное числу заходов червяка. Для полного оборота колеса необходимо z₂ /z₁ оборотов червяка, т. Е.

(11.7)

Число заходов червяка выполняет здесь роль числа зубьев шестерни в зубчатой передаче. Так как z₁ может быть небольшим и часто равным единице (чего не может быть у шестерни), то в одной червячной паре можно получить большое передаточное отношение. Это и является основным достоинством червячных передач.

В силовых червячных передачах наиболее распространены i=10 60 (80) *; в кинематических цепях приборов и делительных меха­низмов встречаются i до 300 и более.

Ведущим в подавляющем большинстве случаев является червяк.

Скольжение в зацеплении

При движении витки червяка скользят по зубьям колеса, как в винтовой паре. Скорость скольжения  направлена по касательной к винтовой линии червяка. Как относительная скорость она выра-

При более высоких 6 получается слишком большое расстояние между опорами червяка, что уменьшает его жесткость.

Жается через абсолютные скорости червяка и колеса, которые в дан­ном случае являются окружными скоростями  и  (см. Рис. 11.2 и 11.6):

(11.8)

Здесь  — угол подъемавинто­вой линии червяка. Так как прак­тически  < 30° (см. Ниже), то в червячной передаче  всегда значительно меньше , а  больше.

Большое скольжение а червячных передачах служит причиной пони­женного к. П. Д., повышенного износа и склонности к заеданию (основные недостатки череячных передач).

К. П. Д. Червячной передачи

К. П. Д. Червячной передачи, так же как и зубчатой, определяют по формуле (10.49). Различаются только формулы для определения потерь в зацеплении. По аналогии с винтовой парой для червячных передач запишем к. П. Д. Зацепления при ведущем червяке

(11.9)

К. П. Д. Увеличивается с увеличением числа заходов червяка увеличивается) и с уменьшением  коэффициента трения или угла трения.

Если ведущим является колесо, то вследствие изменения направ­ления сил получают     (11.10)*

При  = 0 передача движения в обратном направлении (от колеса к червяку) становится невозможной. Получаем самотормозя­щую червячную пару. Свойство самоторможения червячных передач используют в грузоподъемных и других механизмах. Следует учи­тывать, что согласно формуле (11.9) к. П. Д. Самотормозящей передачи очень низок и всегда меньше 0,5. Для надежности самоторможения рекомендуют  0,5 .

Опытом установлено, что при наличии удовлетворительной смазки величина коэффициента трения f зависит от величины скорости сколь­жения  (табл. 11.5).

С увеличением  снижается f. Это объясняется тем, что повышение  приводит к постепенному переходу от режимов полусухого и полу­жидкостного трения к жидкостному трению (см. Гл. 15, § 3).

Кроме скорости скольжения величина коэффициента трения зави­сит от шероховатости поверхностей зацепления, а также качества смазки. В соответствии с этим нижние значения в табл. 11.5 относятся к передачам с закаленными полированными червяками при хорошей смазке.

Для предварительных расчетов, когда размеры передачи ( и ) еще неизвестны, величину к. П. Д. Можно оценивать ориентировочно по средним значениям (табл. 11.6). После определения размеров пере­дачи величину выбранного к. П. Д. Проверяют расчетом.

Вывод: изучив данную тему, студенты усвоили материал о геометрии и способах изготовления червячных зацеплений, а также основные характеристики червячной передачи.

Контрольные вопросы:

1.   К кааим передачам относится червячная передача?

2.   По каким признакам различают червяки?

3.   Что является причиной    пониженного кпд,  повышенного износа    и склонности к заеданию?

4.   В каком случае кпд увеличивается?

{/spoilers}