Силы в зацеплении червячной передачи.

Рассмотрим направления сил в зацеплении червячной передачи (рис. 9.3) и формулы для их вычисления:

Окружная сила Ft 1 на червяке равна осевой силе Fa 2 на колесе, нонаправлена противоположно: . Осевая сила Fa 1равна окружной силе Ft 2на колесе, но противоположно направлена: . Радиальные силы червяка Fr 1и колеса Fr 2равны и направлены кцентру вращения: . Особенность червячной передачи – большие осе­вые силы.
Рис. 9.3. Силы в зацеплении червячной передачи

.

.

9.4. Виды разрушения и критерии работоспособности червячных пере­дач.

В червячной паре менее прочный элемент – зуб колеса, для него возможны все виды разрушений и повреждений, встречающиеся в зубчатых передачах.

Но чаще в червячных передачах наблюдают не выкрашивание зубьев, а заедание и износ. При мягком материале червячного колеса (оловянистые бронзы) заедание про­является в постепенном намазывании материала червяч­ного колеса на червяк. При этом передача ещё может работать длительно. При твёрдых материалах колёса (безоловяни­стые бронзы, чугун), заедание переходит в задир сбыстрым разруше­нием колеса.

Теория смазки говорит, что наиболее благоприятным условием смазки (жидкостного трения) является перпендикулярное направление скоро­сти скольжения к линии контакта. В этом случае смазка затягивается в зазор. При направлении скорости скольжения вдоль контактных линий происходит сухое трение, масляный слой образоваться не может.

В червячных передачах в средней поверхности колеса направление ско­рости υ _S практически совпадает с направлением контактных линий, т.е. смаз­ка затруднена. В этой зоне начинается заедание, которое распространяется на всю рабочую поверхность зуба.

Для предупреждения заедания ограничивают rонтактные напряжения и применяют специальные антифрикционные пары материалов: червяк изготавливают из стали с высо­кой твёрдостью, венцы колёс из бронзы или чугуна. Устранение заедания не предот­вращает абразивный износ зубьев. Интенсивность износа, как и заедание, зависит от кон­тактных напряжений.

Расчёт по контактным напряжениям для червячных передач – основной, по напряже­ни­ям изгиба – проверочный.

9.5. Материалы червячной пары и допускаемые напряже­ния.

Т.к.в червячном зацеплении преобладает трение скольже­ния, материалы червячной пары должны иметь низкий коэффициент трения, обладать хорошей износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию. Для этого в червячной паре сочетают разнородные материалы при малой ше­роховатости соприкасающихся поверхностей.

Различают три группыматериалов для изготовления венцов червячных колес.

Оловянистые бронзы имеют хорошие противозадирными свой­ствами и считаются луч­шим материалом для червячных колёс, но, вследствие дефицитности и высокой сто­имости олова их применение ограничивают наи­более ответственными передачами с большимискоростями скольжения 5…25 м / сек (I группа). При скоростях скольжения 2…5 м / сек (II группа) рекомен­дуют применять более доступные безоловянистые бронзы (например, Бр.АЖ 9-4), которые обладают повышенными механическими характеристика­ми, но имеют пониженные противозадирные свойства. Применение червячных колёс из серого чугуна также лимитируется заеданием и допускается только для ти­хоходных малонагруженных передач при скорости скольжения не более 2 м / сек (III группа).

Наилучшее качество работы червячной передачи обеспечивают червя­ки, изготовлен­ные как из цементируемых сталей (20Х,18ХГТ) с твёрдостью после термообработки HRC 58…62, так и из среднеуглеродистых сталей (45, 40Х, 40ХН) с поверхностной закал­кой до твёрдости HRC 45…55. С повыше­нием твёрдости рабочих поверхностей витков сопротивление заеданию уве­личивается. При этом требуемая шероховатость поверхности витков червя­ка равна R_a = 0,2 мкм, что достигается шлифованием и полированием.

Допускаемые контактные напряжения для оловянистых бронз опреде­ляют из условия сопротивления усталостному выкрашиванию рабочих по­верхностей зубьев, а для твёрдых бронз (безоловянистых) и чугунов принима­ют из условия сопротивления заеданию либо по эмпирическим формулам, либо численно в зависимости от скорости скольжения.

Допускаемые напряжения изгиба находят по эмпирическим формулам в зависимости от материала венца червячного колеса и характера нагрузки.

Контрольные вопросы и задания к Лекции 9 (Червячные передачи).

1. Какие различают виды червяков?

2. В каких случаях и почему целесообразно применять червячную пере­дачу?

3. Приведите классификацию червячной передачи.

4. Перечислите преимущества и недостатки червячной передачи.

5. Как определяется КПД червячной передачи?

6. Почему КПД червячной передачи меньше, чем у зубчатой?

7. Назовите критерии работоспособности червячной передачи?

8. Какие материалы рекомендуют для изготовления червяков и червяч­ных колес?

9. Какие силы действуют в зацеплении червячной пары и как их опреде­ляют?

10. Назовите особенности червячной передачи по сравнению с зубчатыми передачами.

11. Как производится тепловой расчет червячных редукторов?

12. Перечислите способы искусственного охлаждения червячной пере­дачи?

13. Перечислите виды разрушения червячных пар.

14. В чем смысл расчета червяка на жесткость?

15. При каких условиях работоспособность червячной передачи обеспе­чена?

.

.

Лекция 10. Ремённые передачи.