Реферат на тему червячные передачи

Обновлено: 11.05.2024

Сейчас мы рассмотрим червячную передачу. Червя́чная переда́ча (зубчато-винтовая передача) — механическая передача, осуществляющаяся зацеплением червяка и сопряжённого с ним червячного колеса.

Иначе говоря по принципу винтовой пары с присущим ей повышенным скольжением.
Червячные передачи применяют для передачи вращательного движения между валами, оси которых перекрещиваются в пространстве. Наиболее часто угол перекрещивания Θ составляет 90°. Ведущим (в большинстве случаев) является червяк, представляющий собой зубчатое колесо с малым числом (z1 = 1. 4) зубьев (витков), похожее на винт Архимеда с трапецеидальной или близкой к ней по форме резьбой.
Червячное колесо выполняется косозубым. Для увеличения длины контактных линий в зацеплении с червяком зубья червячного колеса в осевом сечении имеют форму дуги.
Червячные передачи – это передачи зацеплением с непосредственным контактом витков червяка и зубьев червячного колеса. Червяк 1 – это винт с трапецеидальной или близкой к ней по форме резьбой. Червячное колесо является косозубым зубчатым колесо с зубьями особой дуговой формы. Такая форма зубьев обеспечивает увеличение их длины и прочности зубьев на изгиб.
Червячные передачи применяют при необходимости передачи движения между перекрещивающимися (как правило взаимно перпендикулярными) валами. При вращении червяка его витки плавно входят в зацепление с зубьями колеса и приводят его во вращение. Передачи используют в станках, автомобилях, подъемно-транспортных и других машинах.

Достоинства и недостатки червячных передач.
Достоинства:

Возможность получения большого передаточного числа в одной ступени;

Большое передаточное отношение одной пары, - червячные редукторы с большим передаточным числом значительно компактнее и легче, чем эквивалентные шестеренчатые, и менее материалоёмки;

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.

Указанные недостатки обусловлены связанной с геометрией передачи невозможностью получения жидкостного трения,

повышенные требования к точности сборки, необходимость регулировки;

Конструкция червячной передачи.

c:\users\sasha\desktop\bfzpqt0srn4.jpg

а – цилиндрическая; б – глобоидная; в – сечения цилиндрических червяков:
АА – поперечное; ББ – перпендикулярное к направлению впадины;
ГГ – перпендикулярное к направлению витка

Функционирование и применение.

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 (червячному 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

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. В данном применении полезным оказывается эффект самоторможения (необратимость).

Критерии работоспособности передачи и материалы.

Критерии работоспособности червячных передач

Причины выхода из строя червячных передач ( в порядке убывания частоты проявления отказов):
Износ зубьев колеса ограничивает срок службы большинства передач. Интенсивность износа увеличивается при загрязненном смазочном материале, при неточном монтаже зацепления, при повышенной шероховатости рабочей поверхности червяка,

Заедание при твердых материалах колес происходит в ярко выраженной форме со значительными повреждениями поверхностей и последующим быстрым изнашиванием зубьев частицами колеса, приварившимися к червяку. При мягких материалах колес заедание проявляется в менее опасной форме, возникает перенос ("намазывание") материала колеса на рабочую поверхность червяка.

Усталостное выкрашивание наблюдается только на поверхности зубьев колес, изготовленных из материалов, стойких против заедания.

Пластическая деформация рабочих поверхностей зубьев колеса возникает при действии больших перегрузок.

Усталостная поломка зубьев колеса имеет место после значительного их износа.

Усталостная поломка витков или тела червяка и усталостный разрыв венца колеса по впадине зуба возникают редко.
Материалы червяка и червячного колеса.
Изготовление и червяка и колеса из твердых материалов не обеспечивает достаточной износостойкости и сопротивления заеданию. Поэтому одну из деталей передачи выполняют из антифрикционного материала (материала, хорошо сопротивляющегося заеданию и износу).
Для червяка характерны относительно малый диаметр и значительное расстояние между опорами, его жесткость и прочность обеспечивают за счет изготовления его из стали. Поскольку при приработке на червяк возлагается роль формообразующего элемента, его прочность и твердость поверхности должны быть выше соответствующих свойств колеса.

Материалы червяка делят на группы:

4)цементуемые под закалку,

5)подвергаемые азотированию и хромированию.
Наиболее применяемый материал - сталь 18ХГТ, твердость поверхности после цементации и закалки 56…63 HRCэ. Используют также стали 40Х, 40ХН, 35ХГСА с поверхностной закалкой до твердости 45…55HRCэ. Во всех этих случаях необходимы шлифование и полирование червяка. Применение азотируемых сталей 38Х2МЮА, 38Х2Ю позволяет исключить шлифование червяка. Червяки улучшенные и без термообработки применяют лишь во вспомогательных, малонагруженных передачах.

Классификация.

Червяки различают по следующим признакам:
по форме образующей поверхности

по направлению линии витка

по числу заходов резьбы

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)

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)

Особенности, устройство и применение червячных передач, служащих для преобразования вращательного движения между валами со скрещивающимися осями. Материалы червячной передачи. Достоинства и недостатки червячных передач, требования к точности сборки.

Рубрика Производство и технологии
Вид реферат
Язык русский
Дата добавления 20.12.2020
Размер файла 139,8 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

1. Червячные передачи

2. Материалы червячной передачи

3. Достоинства и недостатки червячных передач

Червячной передачей называется механизм, служащий для преобразования вращательного движения между валами со скрещивающимися осями. Обычно червячная передача состоит из червяка и сопряженного с ним червячного колеса. Угол скрещивания осей обычно равен 90°, не ортогональные передачи встречаются редко. Червячные передачи относятся к передачам с зацеплением, в которых движение осуществляется по принципу винтовой пары. Поэтому червячные передачи относят к категории зубчато-винтовых.

1. Червячные передачи

Червячная передача (или зубчато-винтовая передача) (рис. 1) -- механизм для передачи вращения между валами посредством винта (червяка 1) и сопряженного с ним червячного колеса 2. Червяк и червячное колесо, образуют совместно высшую зубчато-винтовую кинематическую пару, а с третьим, неподвижным звеном, низшие вращательные кинематические пары. Отсюда следует, что червячная передача обладает свойствами как зубчатой (червячное колесо на своем ободе несет зубчатый венец), так и винтовой (червяк имеет форму винта) передач. На рис.1.1 показан привод от электродвигателя 3, соединенного муфтой 2 с ведущим валом червячного редуктора.

Рис. 1. Червячные передачи: 1 -- червяк; 2-- червячное колесо

Рис.1.1. Привод червячного редуктора

Классификация червячных передач:

Червяки различают по следующим признакам:

-по форме образующей поверхности: цилиндрические, глобоидные

-по направлению линии витка: правые, левые

-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 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)

2. Материалы червячной передачи

Для изготовления червяков применяют все три типа сталей, распространенных в машиностроении:

1. Качественные среднеуглеродистые стали марок 40, 45, 50. Из них изготавливают малоответственные червяки.

2. Среднеуглеродистые легированные стали марок 40Х, 45Х, 40ХН, 40ХНМА, 35ХГСА. Из этих сталей изготавливают червяки ответственных передач.

3. Мало- и среднеуглеродистые легированные стали марок 20Х, 12ХН3А, 25ХГТ, 38ХМЮА. Из этих сталей изготавливают червяки высоконагруженных передач, работающие в реверсивном режиме.

3. Достоинства и недостатки червячных передач

Достоинства и недостатки

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

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.

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.

В червячной передаче имеет место молекулярно-механическое изнашивание. При больших контактных напряжениях или удельных давлениях происходит разрушение защитных плёнок и пластическое деформирование, в результате силы молекулярного сцепления приводят к схватыванию. Процесс возникновения и развития повреждений поверхностей трения вследствие схватывания в технике называется заеданием. Ускоренное повышение температуры во время схватывания прямо пропорционально скорости скольжения, коэффициенту трения, контактному напряжению, а также обратно пропорционально суммарной скорости контактирующих точек относительно зоны контакта и приведённому радиусу кривизны.

Работоспособность червячной передачи ограничивается:

1) стойкостью рабочих поверхностей зубьев;

2) изгибной прочностью зубьев;

3) предельной допустимой температурой масла или корпуса;

4) прочностью и жесткостью червяка.

В червячной паре менее прочным элементом является зуб колеса, для которого возможны все виды разрушений и повреждений, встречающиеся в зубчатых передачах.

При работе передачи контактные линии перемещаются относительно витков червяка и зубьев колеса. Угол наклона контактных линий к вектору скорости скольжения имеет большое значение для работоспособности червячной передачи, т.к. от этого угла зависит характер трения. Если угол наклона контактных линий к вектору скорости скольжения мал, то условия для гидродинамической смазки неблагоприятны, т.к. слой смазочного материала течет вдоль линий контакта и масляный клин не способен создать подъемную силу, чтобы предотвратить соприкосновение трущихся поверхностей, следовательно, в этом случае будет полужидкостное трение.

Если скорость скольжения направлена поперек линии контакта, то возникает режим жидкостного трения. Это реализуется у глобоидных передач. Поэтому их нагрузочная способность в 1,5 раза выше, чем цилиндрических передач с червяками, витки которых очерчены линейными поверхностями. Близкими к глобоидным по нагрузочной способности являются червячные цилиндрические передачи с вогнутым профилем витков червяка.

Большая скорость скольжения и трение служат причиной низкого к.п.д. червячных передач, их повышенного износа и склонности к заеданию.

1. Справочник по машиностроительным материалам, т. 1, Москва 1959 г.

2. Детали машин. Расчет и конструирование. Справочник, 3 издание, том 1, Москва, 1969 г.

3. Решетов Д.Н. Детали машин, 3 издание, Москва 1974 г.

4. Часовников Л.Д. Передачи зацеплением, 2 издание, Москва 1969 г.

Подобные документы

Червячной передачей называется механизм, служащий для преобразования вращательного движения между валами со скрещивающимися осями. Описание конструкции и назначение узла. Достоинства червячных передач. Расчёт размерной цепи вероятностным методом.

курсовая работа [778,6 K], добавлен 03.01.2010

Параметры цилиндрических косозубых колес. Конструкции и материалы зубчатых колес, их размеры и форма. Конические зубчатые передачи и ее геометрический расчет. Конструкция и расчет червячных передач. Основные достоинства и недостатки червячных передач.

реферат [2,0 M], добавлен 18.01.2009

Основные элементы, входящие в состав червячной передачи. Форма зубьев червячных колес. Определение передаточного отношения червячной передачи, ее главные достоинства и недостатки. Износостойкость передач, использование алюминиево-железной бронзы.

презентация [239,8 K], добавлен 17.05.2012

Классификация механических передач вращательного движения, определение их главных характеристик. Сущность и основные виды ременных передач, их достоинства и недостатки. Особенности конструкции, работы и расчета клиноременных и поликлиноременных передач.

презентация [512,2 K], добавлен 25.08.2013

Условия работоспособности и характерные виды разрушения зубьев. Цилиндрические и конические зубчатые передачи: силы в зацеплении, сопротивление контактной усталости. Характеристика, материалы, тепловой расчет и расчет на прочность червячных передач.

курсовая работа [1,3 M], добавлен 23.11.2009

Применение механической передачи. Назначение, особенности конструкции, преимущества и недостатки, устройство и действие фрикционной, цепной, зубчатой, червячной и ременной передач. Передаточное число, ведущие, промежуточные и ведомые части передач.

презентация [4,4 M], добавлен 13.04.2014

Достоинства червячных передач: компактность, плавность, кинематическая точность, самоторможение при обратной передаче движения. Применение шлицевого (зубчатого, пазового) соединения в общемашиностроительных конструкциях. Протягивание и строгание шлицев.

В наиболее распространённых Ч. п. используются цилиндрические червяки; червяки с витками на тороидной поверхности применяются в глобоидных передачах (См. Глобоидная передача). В зависимости от числа заходов резьбы (ниток нарезки) различают одно-, двух- и четырёхзаходные червяки; по форме профиля витка — архимедовы, с вогнутым профилем и др. червяки. Витки архимедовых червяков в осевом сечении очерчены трапецией и легко изготовляются точением. Перспективны червяки с вогнутым профилем витков резьбы, обеспечивающим меньшие контактные напряжения и лучшие условия для образования масляного клина.

Содержание работы

1. Конструкция
2. Функционирование
3. Достоинства и недостатки
4. Классификация
5. Применение

Файлы: 1 файл

Копия (2) ТИТУЛЬНИК .docx

Барановический Государственный Профессиональный Лицей Машиностроения

На тему: Червячные передачи

Барановичи:

Червячная передача

Червя́чная переда́ча (зубчато-винтовая передача) — механическое устройство для передачи вращения между скрещивающимися (обычно под прямым углом) валами посредством червяка (винта) и сопряжённого с ним червячного колеса. Червяк (см. рис. 2, в при ст. Детали машин) представляет собой винт с трапецеидальной или близкой к ней резьбой (См. Резьба), а червячное колесо является зубчатым колесом (См. Зубчатое колесо), зубья которого имеют особую дугообразную форму. Червячное колесо охватывает червяк на некоторой дуге (обычно до 100°). Ведущим в Ч. и. является обычно червяк, ведомым — червячное колесо; в редких случаях (для повышающих передач) ведущим может быть червячное колесо. В наиболее распространённых Ч. п. используются цилиндрические червяки; червяки с витками на тороидной поверхности применяются в глобоидных передачах (См. Глобоидная передача). В зависимости от числа заходов резьбы (ниток нарезки) различают одно-, двух- и четырёхзаходные червяки; по форме профиля витка — архимедовы, с вогнутым профилем и др. червяки. Витки архимедовых червяков в осевом сечении очерчены трапецией и легко изготовляются точением. Перспективны червяки с вогнутым профилем витков резьбы, обеспечивающим меньшие контактные напряжения и лучшие условия для образования масляного клина. Для силовых передач (См. Силовая передача) предпочтительны эвольвентные червяки, профиль витка которых в поперечном сечении очерчен по эвольвенте (см. Эволюта и эвольвента). Передаточное число Ч. п. i = z2/z1, где z1 — число заходов резьбы червяка, z2 — число зубьев червячного колеса. Обычно передаточное число Ч. п. равно 8—100 (в ряде случаев, например в приводах станочных столов большого диаметра, до 1000). Благодаря возможности получения больших передаточных чисел при сравнительно небольшом габарите передачи Ч. п. применяются вПриводах машин, устройствах управления и др. Достоинства Ч. п. — плавность и бесшумность работы. Ч. п. могут быть самотормозящими, т. е. передающими вращение только от червяка к колесу, что иногда даёт возможность выполнить механизм без тормозного устройства. Недостаток Ч. п. — значительное относительное скольжение сопряжённых элементов — витков червяка и зубьев колеса. Это вызывает усиленное тепловыделение, повышенный износ и склонность к заеданию, определяет сравнительно низкий кпд (в среднем 0,7—0,75 в однозаходной передаче, 0,8— 0,85 в двухзаходной, 0,86—0,92 в четырёхзаходной). Для уменьшения износа и повышения сопротивляемости заеданию червячные колёса изготовляют из материалов с высокими антифрикционными свойствами, главным образом из бронзы: оловянистой (при скоростях скольжения 5—35 м/сек) и алюминиево-железистой (при скоростях скольжения до 10 м/сек). Для экономии цветных металлов их делают составными: бронзовый венец (обод) устанавливается на стальную или чугунную ступицу. При скоростях скольжения до 2 м/сек и больших диаметрах колёса можно отливать целиком из чугуна. В приборах и небольших силовых передачах могут использоваться колёса из текстолита, полиамидов и т.п. Червяки обычно изготовляют из качественных углеродистых или легированных сталей, термически обработанных до высокой твёрдости. Для повышения качества поверхности червяки шлифуют и полируют. Пониженный кпд и значительное тепловыделение ограничивают применение Ч. п. областью небольших и ср. мощностей (обычно до 50, реже до 200 квт). Они используются в подъёмно-транспортных машинах, металлорежущих станках, автомобилях, троллейбусах, металлургических машинах, гидротехнических сооружениях и т.д. Основное применение имеют закрытые хорошо смазываемые Ч. п. в виде червячных Редукторов.

Содержание

  • 1. Конструкция
  • 2. Функционирование
  • 3. Достоинства и недостатки
  • 4. Классификация
  • 5. Применение

Конструкция

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

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

Функционирование

Передача предназначена для существенного увеличения к рутящего 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 (червячному колесу), из-за сил трения передача работать не будет. Передаточные отношения i червячной передачи закладываются в пределах от 8 до 100, а в некоторых приложениях — до 1000 [1] .

Достоинства и недостатки

  • Достоинства:
    • Плавность работы
    • Бесшумность
    • Большое передаточное отношение в одной паре
    • Самоторможение
    • Повышенная кинематическая точность
    • Сравнительно низкий КПД (целесообразно применять при мощностях не более 100 кВт)
    • Большие потери на трение (тепловыделение)
    • Повышенный износ и склонность к заеданию
    • Повышенные требования к точности сборки, необходимость регулировки
    • Необходимость специальных мер по интенсификации теплоотвода

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

    Классификация

    Червяки различают по следующим признакам:

    • по форме поверхности, на которой образуется резьба
      • цилиндрические
      • глобоидные
      • правые
      • левые
      • однозаходные
      • многозаходные
      • с архимедовым профилем
      • с конволютным профилем
      • с эвольвентным профилем

      Зубчатые колёса различают по следующим признакам:

      Применение

      Основная статья: Червячный редуктор

      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.

      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).

      Червячная передача относится к передачам зацеплением с перекрещивающимися осями валов.

      Основные достоинства червячных передач: возможность получения больших передаточных чисел в одной паре, плавность зацепления, возможность самоторможения. Недостатки: сравнительно низкий к.п.д., повышенный износ и склонность к заеданию, необходимость применения для колес дорогих антифрикционных материалов.

      Червячные передачи дороже и сложнее зубчатых, поэтому их применяют, как правило, при необходимости передачи движения между перекрещивающимися валами, а также там, где необходимо большое передаточное отношение.

      Критерием работоспособности червячных передач является поверхностная прочность зубьев, обеспечивающая их износостойкость и отсутствие выкрашивания и заедания, а также изгибная прочность. При действии в червячном зацеплении кратковременных перегрузок проводится проверка зубьев червячного колеса на изгиб по максимальной нагрузке.

      Для тела червяка осуществляется проверочный расчет на жесткость, а также проводится тепловой расчет.

      Проектирование осуществляется в два этапа: проектировочный – из условий контактной выносливости определяются основные размеры передачи и проверочный – при известных параметрах передачи в условиях ее работы определяются контактные и изгибные напряжения и сравниваются с допускаемыми по выносливости материала.

      Определяются силы, нагружающие подшипники и производится подбор подшипников по грузоподъемности.

      1.1 Выбор электродвигателя

      1.1.1 Для выбора электродвигателя определяются требуемая его мощность и частота вращения.

      Согласно исходным данным на проектирование, требуемую мощность для выполнения технологического процесса можно найти из формулы:

      где Рвых – мощность на выходном валу привода, Вт;

      Ft – тяговое усилие, Н;

      V – скорость движения рабочего органа, м/с;

      1.1.2 Определение общего К.П.Д. привода

      Тогда в соответствии с кинематической цепочкой передачи мощности общий К.П.Д. всего привода рассчитывается по формуле:

      Таким образом, из расчета общего К.П.Д. стало видно, что в процессе работы привода только 74% мощности от двигателя будет поступать к барабану лебедки.

      Определим требуемую мощность двигателя для нормальной работы лебедки:

      Принимаем двигатель мощностью 2,2 кВт.

      1.2 Расчет частоты вращения вала электродвигателя

      Поскольку на данном этапе еще неизвестны передаточные числа передач привода и не известна частота вращения вала двигателя, возникает возможность рассчитать желаемую частоту вращения вала электродвигателя.

      Для этого проведены следующие расчеты.

      1.2.1 Определение частоты вращения выходного вала привода

      Согласно исходным данным угловая скорость выходного вала рассчитывается по формуле:

      где ω – угловая скорость, с -1 ;

      Dб – диаметр барабана, м;

      v – скорость движения рабочего органа, м/с.

      Найдем частоту вращения, зная угловую скорость по формуле:

      1.2.2 Определение желаемого передаточного числа привода

      Из анализа кинематической схемы привода электролебедки видно, что общее передаточное число его (uобщ) образуется за счет передаточного числа редуктора червячной передачи.

      Принимаем uчп = 50. Взаимосвязь между частотами вращения вала электродвигателя nдв и выходного вала nз определяется зависимостью:

      тогда желаемая частота вращения вала электродвигателя составит:

      nдв = 38,2×50 = 1910 об/мин.

      Согласно имеющейся номенклатуре двигателей наиболее близким к желаемой частоте вращения является двигатель с синхронной частотой вращения, равной 1500 об/мин. С учетом вышеизложенного, окончательно принимаем двигатель марки: 90L4/1395. серии АИР, который обладает следующими характеристиками:

      1.3 Кинематические расчеты

      Общее передаточное число:

      Определим все кинематические характеристики проектируемого привода, которые понадобятся в дальнейшем для детальной проработки передачи. Определение частоты и скоростей вращения. Частоты вращения всех валов легко рассчитать, начиная, от выбранной частоты вращения вала электродвигателя с учетом того, что частота вращения каждого последующего вала определяется через частоту вращения предыдущего по формуле (2.7) с учетом передаточного числа:

      ui–(i+1) – передаточное отношении между i и i+1 валами.

      Моменты на валах редуктора:

      Необходимо помнить, что при работе червячной передачи в контакте витков червяка и зубьев червячных колес присутствует трение скольжения. Поэтому для снижения сил трения и повышения К.П.Д. передачи червяк изготавливают из стали, а червячное колесо из бронзы, латуни, серого чугуна.

      2.1 Выбор материала и режима термической обработки для червяка.

      При выборе конкретного материала и режима термической обработки для червяка необходимо учитывать стоимость и дефицитность материала. Материалом для червяка являются конструкционные качественные среднеуглеродистые или низколегированные стали: сталь 35, сталь 40, сталь 45, 40Х, 40ХМ.

      Выбираем сталь 40ХН, твердостью HRC50-56 σт=750 МПа, улучшение и закалка токами высокой частоты.

      2.2 Выбор материала для червячных колес

      Основным критерием для выбора материала червячных колес является скорость скольжения витков червяка по зубьям червячного колеса. Скорость скольжения ориентировочно может быть рассчитана по формуле (3.14).

      где Vs - скорость скольжения, м/с;

      n2 – частота вращения вала червячного колеса;

      u - передаточное число червячной передачи;

      Т2 - крутящий момент на валу червячного колеса. 992,6

      Принимаем: бронзу БрО10Ф1, способ отливки центробежное литье, σв = 215 МПа, σт = 135 МПа.

      В данном разделе осуществляется расчет допускаемых напряжений материала червяка и червячного колеса. В понятие допускаемых напряжений вкладывается следующие смысл: если в работающей передаче в червячном зацеплении возникают напряжения меньше допустимых, то она будет работать весь установленный период службы, в противном случае превышение напряжений в рабочей передаче выше допустимых вызовет либо существенное сокращение срока службы, либо ее аварийную поломку. Анализ работы закрытых червячных передач показывает, что наиболее нагруженными являются поверхности зубьев в месте их соприкосновения основаниями ножек зубьев. Поэтому все закрытые передачи проверяются по условию не превышения допустимых контактных напряжений [σ]н и допустимых изгибных напряжений [σ]F

      3.1 Расчет допустимых контактных напряжений

      Условный предел контактно-износной выносливости [σ]но, относящийся к условной базе Νно= 10×10 6 цикл.

      Расчет допустимых контактных напряжений производят по формуле (4.1).

      где [σ]н - допустимые контактные напряжения МПа;

      Cv - коэффициент интенсивности износа зубьев, зависящий от скорости скольжения;

      [σ]но =(0,75…0,9)σв - условный предел контактно-изноской выносливости;

      Кн1 - коэффициент долговечности, учитывающий срок службы передачи.

      Так как скорость скольжения Vs=7 м/c, то Cv = 0,83

      Коэффициент долговечности рассчитаем по формуле (3.16)

      где Nно 10×10 6 цикл, условная база контактно-усталостного испытания материалов червячного колеса.

      Νн- число циклов контактного напряжения зубьев червячного колеса определяется по формуле (4.3).

      где Lh- моторесурс (чистое время работы);

      n2 - частота вращения вала червячного колеса, об/мин;

      Крев - коэффициент реверсивности;

      Крев = 0,5 - при реверсивном режиме (зубья червячного колеса работают обеими сторонами).

      Моторесурс рассчитывают по формуле (3.18):

      где Lгод - количество лет работы привода;

      Kгод = - коэффициент годового использования;

      Kсут = - коэффициент суточного использования;

      ПВ = - коэффициент продолжительности включения в течение часа. Из исходных данных имеем:

      Отсюда по формуле (4.4) находим моторесурс:

      Рассчитаем по формуле (4.3) Nн - число циклов контактного напряжения зубьев червячного колеса.

      Nн = 3811×60×40,2×0,5 = 4595583,6 цикл ≈ 4,6×10 6

      Найдем по формуле (4.2) коэффициент долговечности:

      3.2 Расчет допустимых напряжений изгиба

      Допускаемые напряжения изгиба вычисляют для материала зубьев червячного колеса:

      Здесь NFL=25×10 7 , тогда KFL=0,815, а [σ]F =0,815×0,22×215=38,5 МПа.

      4.1 Определение межосевого расстояния

      Межосевое расстояние рассчитывается по формуле (5.1)

      где аω - межосевое расстояние, мм;

      Т2 - крутящий момент на валу червячного колеса, Н∙м;

      [σ]но- допустимое контактное напряжение червячной передачи;

      Округляем до стандартного. Принимаем аω =160мм.

      4.2 Подбор основных параметров передачи

      Число витков червяка выбирается с учетом передаточного числа передачи.

      Число зубьев червячного колеса находится из соотношения:

      где z1 - число витков червяка, z1 = 1;

      u - передаточное отношение;

      коэффициента диаметра червяка. q=2aω/m - z2.

      Принято: m=6,8; q=7,1.

      Коэффициент смещения инструмента находится из формулы (5.3).

      По расчету коэффициент смещения инструмента получается |x| ≤ 1, поэтому значения aω, m, q и z2 не меняем.

      4.3 Фактическое передаточное число

      Фактическое передаточное число с учетом найденных значений чисел зубьев определяется по формуле (5.4).

      4.4 Геометрические размеры червяка и колеса

      4.4.1 Основные размеры червяка

      Делительный диаметр, размеры в мм:

      Диаметр вершины витков:

      Делительный угол подъема витков червяка:

      Длина нарезаемой части червяка принимаем:

      4.4.2 Основные размеры червячного колеса

      Делительный и начальный диаметры:

      Диаметр вершины зубьев:

      4.5 К.П.Д. передачи

      Коэффициент полезного действия находится по формуле (5.22).

      где ρ' - приведенный угол трения с учетом потерь мощности в зацеплении, опорах и на перемешивание масла р'=1,2°.

      4.6 Силы в зацеплении

      Вследствие того, что оси червяка и червячного колеса перекрещиваются, и что передача в целом находится в силовом равновесии, легко установить зависимости для определения сил в зацеплении.

      Окружная сила на колесе равна осевой силе на червяке:

      где Т2 - крутящий момент, Н×м.;

      d2 - делительный диаметр червячного колеса, м.

      Окружная сила на червяке, в зацеплении равна осевой силе на колесе:

      где α = 20° - стандартный угол зацепления.

      Frl = Fr2 = 4075×tg20°/cos8,0° = 1500 Η.

      4.7 Проверочный расчет червячной передачи на контактную прочность

      Окончательно проверить правильность размеров в практикуемой передаче по контактным напряжениям, которые не должны превышать допустимого значения, определенного в п.4.1.

      Скорость скольжения витков червяка по зубьям червячного колеса:

      где v1 - окружная скорость на червяке, м/с;

      где n1 – частота вращения червяка;

      d1 - делительный диаметр червяка, м;

      Расчетное контактное напряжение находят из:

      где d2 - делительный диаметр колеса, м;

      Т2 - крутящий момент, Н×м.

      kβ- коэффициент концентрации нагрузки по длине рассчитывается по формуле:

      где θ - коэффициент деформации червяка принимают по табл. 6.2 [9, с. 74],

      x- вспомогательный коэффициент, зависящий от характера изменения нагрузки, х=0,3.

      Тогда по формуле 5.20

      Как видно из расчета таблицы 5.9, требуется искусственное охлаждение редуктора.

      Условия эффективной смазки червячных передач: достаточное покрытие рабочих поверхностей зубьев и подшипников масляным слоем, отвод такого количества тепла, которое требуется для предотвращения чрезмерного нагрева, малое сопротивление смазочной среды.

      Смазка передачи осуществляется окунанием. Способ – картерный непроточный. Сорт масла – Автотракторное АК-15 ГОСТ 1862-63.

      6.1 Исходные данные для расчета

      Вращающий момент на быстроходном валу редуктора Т1 = 14,0 Н×м, на тихоходном валу Т2 = 550 Н×м. силы в червячном зацеплении редуктора:

      Размеры червяка d1 = 50 мм, df1 = 34 мм. Размеры червячного колеса d2 = 270 мм.

      При расчете валов редуктора необходимо учитывать консольную нагрузку и считать ее приложенной в середине посадочной консольной части вала.

      На быстроходном валу радиальную консольную нагрузку определяем по формуле.

      На тихоходном валу радиальную нагрузку определяем по формуле (7.2):

      В соответствии с конструкцией редуктора заданного типа из эскизной компоновки и ориентировочного расчета валов получим необходимые расстояния до опор валов и приложенных нагрузок.

      6.2 Приближенный расчет быстроходного вала

      Материал вала – сталь 40ХН, для которой предел выносливости после улучшения:

      σ-1 = 0,35×920 + 100 = 422 МПа.

      Допускается напряжение изгиба при симметричном цикле напряжений:

      где [n] = 1,7 - – допускаемый коэффициент запаса прочности для опасного сечения;

      Kσ = 2,0 – допускаемый коэффициент концентрации напряжений;

      Kpn = 1 – коэффициент режима нагрузки при расчете на изгиб.

      6.2.1 Составить расчетную схему (рисунок 7.1) быстроходного вала в соответствии со схемой действия сил и эскизной компоновкой.

      Строим эпюры изгибающих моментов.

      В вертикальной плоскости YOZ рисунок 7.1.

      а) определим опорные реакции от действия сил Ft1:

      б) проверим правильность определения реакций:

      Реакции определены верно.

      в) строим эпюру изгибающих моментов, для этого определим их значения в характерных сечениях вала:

      - в сечении А М = 0;

      - в сечении B М = Ray×125×10 -3 = 350×95×10 -3 = 43,8 Н×м;

      - в сечении С М = 0.

      Следовательно, максимальный изгибающий момент будет в сечении В. Откладываем его на сжатом волокне вала (рис. 7.1.г.).

      В горизонтальной плоскости XOZ (рис. 7.1.д)

      а) определим опорные реакции от действия сил Fr1, Fa1, Fк1 из условия статики как сумма моментов относительно левой А и правой С опор.

      б) проверим правильность определения реакций

      то есть реакции определены верно.

      в) строим эпюру изгибающих моментов определяя их значение в характерных сечениях вала:

      - в сечении А М = 0;

      - в сечении В действуют изгибающие моменты от реакций RAX и Fa1, М= RAX×125×10 -3 = 444,5×125×10 -3 = 55,6 Н×м; М= Fa1×25×10 -3 = 4075×25×10 -3 = 101,9 Н×м.

      - в сечении С М= Fk1×85×10 -3 = 300×85×10 -3 = 25,5 Н×м;

      - в сечении D М = 0.

      В сечении В направления изгибающих моментов совпадают по направлению. Откладываем значение М вверх от оси, а затем из этой же точки откладываем Мвверх, т.е.

      М= М + М= 55,6 +101,9 = 157,5 Н×м;

      г) проверим правильность определения момента в сечении В от сил
      Fk1 и Rcx:

      М= Rcx×125×10 -3 + Fk1×210×10 -3 = 755,5×125×10 -3 + 300×210×10 -3 = 157,5 Н×м.

      д) строим эпюру крутящих моментов (рис. 8.1.ж).

      Передача его происходит вдоль вала до середины червяка от середины ступицы муфты Т1 = 14,0 Н×м.

      6.2.2 Определим наибольшие напряжения изгиба и кручения для опасных сечений

      Суммарный изгибающий момент в сечении равен:

      где df1 – диаметр впадин витка червяка, м.

      где Т1 – крутящий момент на валу, Н×м.

      Определим эквивалентное напряжение по энергетической теории прочности и сравним его значение с допустимым:

      Изгибающий момент в сечении:

      Напряжение изгиба определяется по формуле 8.5

      Напряжение кручения находится по формуле 8.6.

      что гораздо меньше [σn]-1 = 124 МПа.

      6.3 Приближенный расчет тихоходного вала

      Примем материал для изготовления вала - сталь 40ХН, для которой σв = 920 МПа. Тогда допускаемое напряжение изгиба будет равняться по формуле 7.4.

      σ-1 = 0,43×920+100 = 495,6 МПа;

      6.3.1 Составим схему нагружения вала (рисунок 7.2) в соответствии со схемой действия сил и эскизной компоновки

      Строим эпюры изгибающих моментов.

      В вертикальной плоскости YOZ (рисунок 7.2 в)

      б) проверим правильность определения реакций.

      ΣY = RKY – Ft2 – RMY + Fk2 =3921 – 4075 - 2776 + 2930 = 0,

      т.е. реакции определены верно по величине и по направлению.

      в) строим эпюру изгибающих моментов (рисунок 7.2 г), определяя их значения в характерных сечениях вала:

      - в сечении K M= 0;

      - в сечении LM= RKY×70×10 -3 = 4089×70×10 -3 = 286,2 Н×м;

      - в сечении MM= Fk2×70×10 -3 = 2930×90×10 -3 = 263,7 Н×м;

      - в сечении N M= 0.

      Откладываем найденные значения моментов на сжатом волокне вала. В горизонтальной плоскости XOZ (рисунок 7.2 д).

      а) определим опорные реакции от действия сил Fr2 и Fa2

      б) проверим правильность определения реакций.

      т.е. реакции определены верно.

      в) строим эпюры изгибающих моментов (рисунок 7.2 е), определяя их значения в характерных сечениях вала:

      - в сечении K M= 0;

      - в сечении LM= RKX×70×10 -3 = 1425×70×10 -3 = 99,75 Н×м;

      Значение моментов от силы Fа2 и RKX не совпадают по направлению, поэтому откладываем значения момента Mвниз от оси, а значение момента Mвверх из этой точки, т.е. от значения M=99,75 Н×м.

      г) проверим правильность определения момента Mот действия сил RМX.

      д) строим эпюру крутящих моментов (рисунок 7.2 ж). Передача его происходит вдоль вала до середины червячного колеса:

      6.3.2 Вычислим наибольшее напряжение изгиба и кручения для опасных сечений

      Суммарный изгибающий момент

      Диаметр вала в опасном сечении ослаблен шпоночным пазом. При известных значениях его размеров осевой момент сопротивления Wn и

      полярный момент сопротивления Wk определяем согласно формулам:

      Геометрические оси валов при этом скрещиваются под углом 90°. Ведущим элементом здесь обычно является червяк (как правило, это винт с трапецеидальной резьбой), ведомым — червячное колесо с зубьями особой формы, получаемыми в результате взаимного огибания с витками червяка. При вращении червяка вокруг своей оси его витки перемещаются вдоль образующей своей цилиндрической поверхности и приводит во вращательное движение червячное колесо.

      Прикрепленные файлы: 1 файл

      Червячные передачи.docx

      Общие сведения, устройство передачи, материалы, область применения, достоинства и недостатки.

      Червячная передача (рис. 1) — механизм для передачи вращения между валами посредством винта (червяка 1) и сопряженного с ним червячного колеса 2.

      Рис. 1. Червячные передачи: 1 — червяк; 2— червячное колесо

      Геометрические оси валов при этом скрещиваются под углом 90°. Ведущим элементом здесь обычно является червяк (как правило, это винт с трапецеидальной резьбой), ведомым — червячное колесо с зубьями особой формы, получаемыми в результате взаимного огибания с витками червяка. При вращении червяка вокруг своей оси его витки перемещаются вдоль образующей своей цилиндрической поверхности и приводит во вращательное движение червячное колесо. Для увеличения длины контактных линий в зацеплении с червяком зубья червячного колеса имеют дугообразную форму.Червячные передачи относят к передачам зацеплением. Червячная передача — это зубчато-винтовая передача, движение в которой осуществляют по принципу винтовой пары, которой, как известно, присуще повышенное скольжение.Различают два вида червячных передач: цилиндрические (с цилиндрическими червяками, см. рис. 1, а, в); глобоидные (с глобоидньши червяками, см. рис.1, б).

      Червячную передачу, у червяка и колеса которой делительные и начальные поверхности цилиндрические, называют цилиндрической червячной передачей.В зависимости от направления линии витка червяка червячные передачи бывают с правым (предпочтительнее для применения) и левым направлением линии витка.В зависимости от расположения червяка относительно колеса передачи бывают с нижним, верхним и боковым червяками. Расположение червяка определяет общая компоновка изделия и принятый способ смазывания зацепления. При картерном способе смазывания и окружной скорости червяка v1 является архимедовой спиралью. Этот червяк подобен винту с трапецеидальной резьбой;

      - эвольвентный червяк (ZI) (рис. 2, 6); имеет эвольвентный профиль витка в его торцовом сечении (как у косозубого колеса);

      Рис. 2. Конструкции цилиндрических червяков: а — архимедов; б — эвольвентный

      - конволютный червяк (ZN); торцовый профиль витка является удлиненной или укороченной эвольвентой. 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.

      В машиностроении из цилиндрических червяков наиболее распространены архимедовы червяки. Их можно нарезать на обычных токарных или резьбофрезерных станках. Однако шлифование его витков затруднено, что снижает точность изготовления и нагрузочную способность червячной передачи. Эвольвентные червяки можно шлифовать, что повышает точность изготовления, обеспечивает более полный контакт витков червяка с зубьями колеса, более высокую нагрузочную способность передачи. Но для изготовления эвольвентных червяков требуются специальные шлифовальные станки. Эвольвентные червяки применяются сравнительно редко. Конволютные червяки шлифуют плоским торцом шлифовального круга на обычных резьбошлифовальных станках. Глобоидные червяки появились сравнительно недавно и вследствие повышенной нагрузочной способности получают все большее распространение, но в изготовлении и монтаже значительно сложнее и сильно нагреваются. Поэтому по-прежнему преимущественное распространение имеют цилиндрические червяки с прямолинейным профилем в осевом сечении.

      Зубья на червячном колесе чаще всего нарезают червячной фрезой, которая представляет собой копию червяка, с которым будет зацепляться червячное колесо. При нарезании заготовка колеса и фреза совершают такое же взаимное движение, какое имеют червяк и червячное колесо при работе.

      По числу витков червяки делят на однозаходные и многозаходные, по направлению витка — левые или правые. Наиболее распространено правое направление с числом витков червяка , зависящим от передаточного числа ; выбирают так, чтобы обеспечить число зубьев колеса : .

      Очевидно, что однозаходный червяк даёт наибольшее передаточное отношение. Однако, с увеличением числа заходов (витков) червяка угол подъема винтовой линии возрастает, что повышает КПД передачи, что связано с уменьшением трения за счёт роста угла трения. Поэтому однозаходные (одновитковые) червяки не всегда рекомендуется применять.

      Для увеличения КПД передачи:

      1) червяк должен иметь твердую, очень чисто обработанную поверхность зубьев (желательна полировка). Материалом для червяков служат высокоуглеродистые – калимые или малоуглеродистые цементированные стали, например, Ст.У-7, У-8, Ст.50 или Ст.20Х, Ст.18ХГТ, Ст.20ХНЗА;

      2) венец червячного колеса должен быть изготовлен из антифрикционного материала - бронзы;

      3) смазка должна быть обильной в закрытом пыленепроницаемом корпусе.

      В большинстве случаев червяки изготовляют за одно целое с валом, реже — отдельно от вала, а затем закрепляют на нем.

      Рис. 3. Основные разновидности червяков и принцип образования профиля: а — архимедов; б — конвалютный; в — эвольвентный

      Червячное колесо 2 (см. рис. 1, а) в отличие от косозубых зубчатых колес имеет вогнутую форму зуба, способствующую облеганию витков червяка.Направление и угол подъема зубьев червячного колеса соответствуют направлению и углу подъема витков червяка.

      Червячные колеса нарезают червячными фрезами и в редких случаях резцами, укрепленными на вращающейся оправке (летучими резцами).

      Червячные колеса изготовляют цельными (см. рис. 1, а, б) или сборными (на рис. 1, в показан венец червячного колеса). Минимальное число зубьев колеса определяют из условия отсутствия подрезания и обеспечения достаточной поверхности зацепления. Для силовых передач рекомендуется принимать , во вспомогательных кинематических передачах . Максимальное число зубьев не ограничено, но в силовых передачах чаще принимают 50—60 (до 80). В кинематических передачах z2 может доходить до 600—1000.

      Червячную передачу, показанную на рис. 4, называют глобоидной.

      Витки ее червяка расположены на глобоидной (торовой) поверхности. Эта передача появилась сравнительно недавно, имеет повышенную нагрузочную способность (в 1,5—2 раза больше, чем у обычных червячных передач), так как линия контакта в глобоидных передачах располагается благоприятно, что улучшает условия для образования масляных клиньев, и в зацеплении находится большее число зубьев колеса и витков червяка.Глобоидные передачи требуют повышенной точности изготовления и монтажа.

      Червячные передачи, как и зубчатые, могут быть корригированными.

      Корригирование червячных передач осуществляется так же, как и зубчатых, т. е. радиальным смещением инструмента относительно оси заготовки при нарезании.Корригирование передачи осуществляют только за счет колеса. Корригированные колеса нарезают на тех же станках и тем же инструментом, что и некорригированные. Корригирование в основном применяют для вписывания передачи в заданное межосевое расстояние.В машиностроении преимущественно применяют некорригированные червячные передачи.

      Материалы червячной передачи.

      Материалы в червячной передаче должны иметь в сочетании низкий коэффициент трения, обладать повышенной износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию. Обычно это разнородные материалы.Червяки изготовляют в основном из сталей марок 40, 45, 50 (реже из сталей 35, Ст5) с закалкой до HRC 45-55; 15Х, 20Х, 40Х, 40ХН, 12ХНЗ, 18ХГТ с цементацией и закалкой до HRC 58—63.Червячные колеса (или их венцы) изготовляют только из антифрикционных сплавов.При скоростях скольжения до 2 м/с и больших диаметрах колес для их изготовления можно использовать чугуны марок СЧ15, СЧ20, СЧ25; до 6 м/с — применяют алюминиево- железистые бронзы БрА9Ж4 (при этом червяк должен иметь твердость не менее HRC 45), до 25 м/с и длительной работе без перерыва применяют оловяниетую бронзу БрОЮФ, оловянно-никелевую бронзу БрОНФ.

      Для получения высоких качественных показателей передачи применяют закалку до твердости HRCЭ, шлифование и полирование витков червяка. В старых редукторах нашли применение эвольвентные червяки типа ZI, а перспективными являются нелинейчатые: образованные конусом типа ZK или тором типа ZT (по изобретению проф. Г. Ниманна). Рабочие поверхности витков нелинейчатых червяков шлифуют с высокой точностью конусным или тороидным кругом. Передачи с нелинейчатыми червяками характиризует повышенная нагрузочная способность. Термообработку – улучшение применяют для передачи малой мощности до 1,1 кВт.

      Таким образом, для силовых передач следует применять эвольвентные нелинейчатые червяки.

      Конструктивные элементы червячной передачи.

      В большинстве случаев червяк изготовляют как одно целое с валом. При конструировании червяка желательно иметь свободный выход инструмента при нарезании и шлифовании витков (шероховатость рабочих поверхностей витков Rа Такую конструкцию применяют при небольших диаметрах колес в мелкосерийном производстве.

      2. С привернутым венцом — бронзовый венец с фланцем крепят болтами к центру. Фланец выполняют симметрично относительно венца для уменьшения деформаций зубьев. Эту конструкцию применяют при больших диаметрах колес ( мм).

      3. С венцом, отлитым на стальном центре — стальной центр вставляют в металлическую форму (кокиль) , в которую заливают бронзу для получения венца. Эту конструкцию применяют в серийном и массовом производстве.

      Крепление венца к ступице должно обеспечивать фиксацию как от проворота (осевая сила червяка = окружной силе колеса), так и от осевого "снятия" венца (окружная сила червяка = осевой силе колеса).Во всех рассмотренных конструкциях чистовое обтачивание заготовки колеса и нарезание зубьев производят после закрепления венца на центре. Центр может состоять из диска и ступицы, размеры их элементов определяют по соотношениям, рекомендуемым для цилиндрических зубчатых колес.Червячное зацепление чувствительно к осевому смешению колеса. Поэтому в червячных передачах предусматривают регулирование положения средней плоскости венца колеса относительно оси червяка. Регулирование выполняют осевым перемещением вала с закрепленным на нем колесом. Перемещение вала осуществляют постановкой под фланцы привертных крышек подшипников набора тонких ( мм) металлических прокладок или применением винтов, воздействующих на подшипники через нажимные шайбы.

      Достоинства червячных передач:

      - возможность получения больших передаточных чисел (одной парой — от 8 до 100, а в кинематических передачах — до 1000);

      - плавность и бесшумность работы;

      - возможность выполнения самотормозящей передачи (ручные грузоподъемные тали);

      - демпфирующие свойства снижают уровень вибрации машин;

      - возможность получения точных и малых перемещений;

      - компактность и сравнительно небольшая масса конструкции передачи.

      - в отличие от эвольвентных зацеплений, где преобладает контактное качение, виток червяка скользит по зубу колеса. Следовательно, червячные передачи имеют "по определению" один фундаментальный недостаток: высокое трение в зацеплении;

      - сравнительно невысокий КПД (0,7—0,92), в самотормозящих передачах — до 0,5 вследствие больших потерь мощности на трение в зацеплении;

      - сильный нагрев передачи при длительной работе вследствие потерь мощности на трение, который вызывает значительное выделение тепла, которое необходимо отводить от стенок корпуса. Это обстоятельство ограничивает мощность практически применяемых передач пределом 10-20 кВт, зато для малых мощностей эти передачи нашли самое широкое применение;

      - необходимость применения для колеса дорогих антифрикционных материалов;

      - повышенное изнашивание и заедание;

      - необходимость регулировки зацепления.

      Кроме того, помимо достоинств и недостатков, червячные передачи имеют важное свойство: движение передаётся только от червяка к колесу, а не наоборот. Никакой вращающий момент, приложенный к колесу, не заставит вращаться червяк. Именно поэтому червячные передачи находят применение в подъёмных механизмах, например в лифтах. Там электродвигатель соединён с червяком, а трос пассажирской кабины намотан на вал червячного колеса во избежание самопроизвольного опускания или падения.Это свойство не надо путать с реверсивностью механизма. Ведь направление вращения червяка может быть любым, приводя либо к подъёму, либо к спуску той же лифтовой кабины.Червячные передачи применяют в механизмах деления и подачи зуборезных станков, продольно-фрезерных станков, глубоко расточных станков, грузоподъемных и тяговых лебедках, талях, механизмах подъема грузов, стрел и поворота автомобильных и железнодорожных кранов, экскаваторах, лифтах, троллейбусах и других машинах.Червячные передачи во избежание их перегрева предпочтительно использовать в приводах периодического, а не непрерывного действия.

      В червячной передаче имеет место молекулярно-механическое изнашивание. При больших контактных напряжениях или удельных давлениях происходит разрушение защитных плёнок и пластическое деформирование, в результате силы молекулярного сцепления приводят к схватыванию. Процесс возникновения и развития повреждений поверхностей трения вследствие схватывания в технике называется заеданием. Ускоренное повышение температуры во время схватывания прямо пропорционально скорости скольжения, коэффициенту трения, контактному напряжению, а также обратно пропорционально суммарной скорости контактирующих точек относительно зоны контакта и приведённому радиусу кривизны.

      Читайте также: