3.4 Силы в червячной передаче

Геометрическая картина зацепления в червячной передаче аналогична зацеплению эвольвентного зубчатого колеса с зубчатой рейкой.

Силовые факторы на червяке обозначаются индексом 1, на червячном колесе – 2.

Вращающий момент на червяке создает в точке контакта на витке червяка (и, соответственно, на зубе червячного колеса) нормальную силу, которую для удобства раскладываем на составляющие: окружную, радиальнуюи осевую.

Окружные силы на червяке и червячном колесе:

, ,

где ,– делительный диаметр червяка.

Так как окружная сила на червяке равна по величине и противоположно направлена осевой силе на червячном колесе, то:

Осевая сила на червяке и окружная сила на червячном колесе :

Угол трения в червячных передачах обычно незначителен (), при определении сил им пренебрегают. Поэтому:

Так как , то:

Рис. 3.5. Силы в червячной передаче

Радиальные силы на червяке и червячном колесе:

где – угол зацепления;.

Содержание

3.5 Критерии работоспособности червячных передач
3.6 Материалы червячной пары и допускаемые напряжения
3.6.1 Материалы червячных колес

3.5 Критерии работоспособности червячных передач

Работоспособность червячных передач определяется способностью противостоять негативным последствиям из-за трения в зацеплении. Так как колесо делают из более мягкого материала, работоспособность передачи определяется работоспособностью червячного колеса.

Основные причины выхода из строя червячных передач:

Износ – основная причина выхода из строя большинства червячных передач. Он очень сильно зависит от смазки, увеличивается при неточном монтаже зацепления, при загрязненном смазочном материале, при повышенной шероховатости червяка, а также при частых пусках и остановах передачи, когда условия смазки ухудшены.

Заедание – особо опасно, если колеса изготовлены из твердых материалов: безоловянных бронз и чугуна. Заедание сопровождается значительными повреждениями поверхностей и последующим быстрым изнашиванием зубьев частицами материала колеса, приварившимися к червяку.

Усталостное выкрашивание наблюдается главным образом у червячных колес из стойких к заеданиям бронз.

Пластическое разрушение рабочих поверхностей зубьев червячного колеса наблюдается при действии больших перегрузок.

Изломы зубьев колеса можно наблюдать главным образом после износа или вследствие ошибок изготовления.

Таким образом, основные критерии работоспособности червячных передач – износостойкость и контактная прочность. Кроме того, передачи рассчитывают на нагрев.

3.6 Материалы червячной пары и допускаемые напряжения

Требования к материалам червячной пары: высокие антифрикционные свойства, износостойкость, прочность, стойкость к заеданиям, хорошая прирабатываемость, повышенная теплопроводность для лучшего отвода тепла.

3.6.1 Материалы червячных колес

Так как выбор материала для колеса связан со скоростью скольжения, то предварительно определяют ожидаемое ее значение, м/с:

где – частота вращения колеса, об/мин;

–передаточное число;

–вращающий момент на колесе, Н∙м.

Материалы зубчатых венцов червячных колес по мере убывания антизадирных и антифрикционных свойств и рекомендуемым для применения скоростям скольжения можно условно свести к трем группам (табл. 3.1):

Группа I – оловянные бронзы; применяют при скорости скольжения > 5 м/с.