Геометрические параметры червячной передачи

 

Геометрические размеры червяка и колеса определяют по формулам, аналогичным формулам для зубчатых колес. В червячной передаче расчетным является осевой модуль червяка, равный торцовому модулю червячного колеса. Значения расчетных модулей и выбирают из стандартного ряда: 2; 2,5;3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20 мм.

 

Основными геометрическими размерами червяка являются:

делительный диаметр, то есть диаметр такого цилиндра червяка, на котором толщина витка равна ширине впадины: d = m∙q;

где q - коэффициент диаметра червяка.

 

С целью сокращения номенклатуры зуборезного инструмента значения q стандартизованы

расчетный шаг червяка: р = π∙m;

ход витка: р_h = p∙z₁,

где z₁ - число витков червяка: 1; 2 или 4;

высота головки витка червяка и зуба колеса: h_a1=h_a2=m;

высота ножки витка червяка и зуба колеса: h_f1=h_f2=1,2∙m;

угол профиля витка в осевом сечении: 2α = 40°;

диаметр вершин витков: d_a1 = d₁ + 2∙h_a1 = d₁ + 2∙m;

диаметр впадин витков: d_f1 = d – 2∙h_f1 = d₁ – 2,4∙m;

делительный угол подъема линии витка (ψ): tgψ = p_h/(π∙d₁) = z₁/q.

Иногда червячные передачи выполняют со смещением в целях доведения межосевого расстояния до стандартного или заданного значения.

Основные геометрические размеры венца червячного колеса определяют в среднем его сечении

делительный и совпадающий с ним начальный диаметр: d₂ = d_w2 = m∙z₂,

диаметр вершин зубьев: d_a2 = d₂ + 2∙m∙(1+ x),

где x - коэффициент смещения;

диаметр впадин зубьев: d_f2 = d₂ – 2∙m∙(1,2 – x),

наибольший диаметр червячного колеса: d_aM2 ≤ d_a2 + 6∙m/(z₁ + 2).

ширина венца червячного колеса зависит от числа витков червяка:

при z₁ = 1 и 2 b₂ = 0,355∙а_w,

при z₁ = 4 b₂ = 0,315∙a_w,

где а_w - межосевое расстояние

Червячное колесо является косозубым с углом наклона зуба - ψ. Точка касания начальных цилиндров червяка и червячного колеса является полюсом зацепления. Межосевое расстояние -главный параметр червячной передачи: a_w =0,5∙(d₁ + d₂ + 2∙ х ∙m).

Стандартные редуктора а_w: 40,50,63,80,100,125,140,160,l80,200,225,250,280,315,355,400,450,500 мм.

Передаточное число червячной передачи определяют по условию, что за каждый оборот червяка колесо поворачивается на угол, соответствующий числу зубьев, равному числу витков червяка:

u= n₁/n₂ = z₂/z₁.

где n₁, n₂ — частоты вращения червяка и колеса;

z₁ и z₂ — число витков червяка и число зубьев колеса.

Число заходов червяка -z₁ рекомендуют принимать в зависимости от передаточного числа u:

Во избежание подрезания ножки зуба колеса, в процессе нарезания зубьев, принимают z₂ > 26. Оптимальным является z₂ = 32...63. Для червячных передач стандартных редукторов передаточные числа выбирают из ряда: 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5;40; 50; 63; 80.

Силы в зацеплении червячной передачи

 

В приработанной червячной передаче, как и в других зубчатых передачах, силу со стороны червяка воспринимают не один, а несколько зубьев колеса. Для упрощения расчета силу взаимодействия червяка и колеса F_n принимают сосредоточенной и приложенной в полюсе зацепления П по нормали к рабочей поверхности витка. По правилу параллелепипеда F_n раскладывается по трем взаимно перпендикулярным направлениям на составляющие F_t1, F_r1, F_a1.

Окружная сила F_t2 на червячном колесе численно равна осевой силе F_a1, на червяке:

F_t2 = F_a1=2∙10³∙T₂/d₂,

где Т₂ - вращающий момент на червячном колесе, Н∙м; d₂ -делительный диаметр, мм.

Окружная сила F_r1 на червяке численно равна осевой силе F_a2 на червячном колесе.

F_t1 = F_a2 = 2∙10³∙T₁/d_w1 = 2∙10³∙T₂/(u∙η∙d_w1),

где T₁ — вращающий момент на червяке, Н∙м; η –КПД передачи; d_w1 – начальный диаметр в мм.

Радиальная сила F_r1 на червяке численно равна радиальной силе F_r2 на колесе:F_r1 = F_r2 = F_t2∙tgα. Направления осевых сил червяка и червячного колеса зависят от направления вращения червяка и направления линии витка. Направление силы F_t2 всегда совпадает с направлением вращения колеса, а сила F_t1 направлена в сторону, противоположную вращению червяка.

 

Материалы червячной пары

Червяк и колесо должны обладать достаточной прочностью и ввиду значительных скоростей скольжения в зацеплении образовывать антифрикционную пару с высокими показателями по износостойкости и сопротивляемости заеданию. Червяки изготовляют из среднеуглеродистых сталей марок 45, 50 или легированных сталей марок 40Х, 40ХН с поверхностной или объемной закалкой до твердости Н = 45...53 HRC_э. При этом необходима шлифовка и полировка рабочих поверхностей витков. Хорошую работу передачи обеспечивают червяки из сталей 15Х, 20Х с твердостью после цементации и закалки Н = 56... 63 HRC_э.

Зубчатые венцы червячных колес изготовляют преимущественно из бронзы, причем выбор марки материала зависит от скорости скольжения Vs. Материалы венцов червячных колес по мере убывания антизадирных и антифрикционных свойств и по рекомендуемым для применения скоростям скольжения можно условно свести к трем группам.

Группа I. Оловянные бронзы (марок Бр010Ф1, Бр010Н1Ф1 и др.) применяют при высоких скоростях скольжения (Vs = 5...25 м/с). Имеют хорошие антизадирные свойства, но имеют низкую прочность.

Группа II. Безоловянные бронзы и латуни применяют при средних скоростях скольжения

(V_s=3...5 м/с). Чаще других применяют алюминиевую бронзу марки БрА9ЖЗЛ. Эта бронза имеет высокую механическую прочность, но обладает пониженными антизадирными свойствами, поэтому ее применяют в паре с закаленными (Н > 45 HRC_э) шлифованными и полированными червяками.

Группа III. Серые чугуны марок СЧ15, СЧ20 применяют при малых скоростях скольжения

(V_s < 2...3 м/с). При выборе материала колеса предварительно определяют ожидаемую скорость скольжения V_s=0,45∙10³∙ n₁∙(T₂)^1/3,

где n₁- частота вращения червяка в мин^–1; T₂ - вращающий момент в Н∙м.

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: