Червячная передача в реальной практике инженера, как ни странно, является наиболее часто востребованной, смещая на второй план и зубчатую, и цепную, и ременную передачи. Причинами такого положения дел являются простота и общая итоговая дешевизна изготовления.
Червячная передача работает плавно и бесшумно. Минусом червячной передачи является низкий КПД и, как следствие, нагревание (иногда достаточно сильное) при работе.
Не рекомендуется, чтобы передаваемая мощность червячной ередачи превышала 60 кВт. Преимущественно принимают передаточное число u = 10 ÷ 80. Смещение (корригирование) осуществляют у червяка и главным образом с целью получения стандартного межосевого расстояния; смещением удается варьировать числа зубьев колеса при одинаковом межосевом расстоянии с точностью ±2 единицы.
Передачи с однозаходным червяком вызывают большие потери на трение. Червяки с z=1 применяют при кратковременных периодах работы в кинематических
(отсчетных) передачах, так как однозаходные червяки точней многозаходных. Направление витков следует назначать правое; левое направление витков применяют лишь в особых случаях.
Число зубьев червячного колеса Z2 выбирают в зависимости от
передаточного отношения и числа заходов червяка. В силовых передачах надо стремиться к такой заходности червяка, чтобы Z2 = 30÷70. При z2 близком к нижнему пределу, несколько уменьшаются габариты передачи; но одновременно снижается ее
КПД, так как приходится ставить червяки с малым числом заходов z1, поэтому z2=30÷50 рекомендуется лишь при сравнительно небольших передаваемых мощностях. При больших мощностях надо стремиться повышать КПД, увеличивая Z2 до 60÷70.
Применять z2 > 80 не рекомендуется, так как в этом случае обычно решающей становится прочность зубьев на изгиб (особенно для бронз с высокой износоустойчивостью). Брать Z2 < 28 не следует во избежание подреза зуба; при меньшем числе зубьев применяют смещение исходного
контура (инструмента), как у цилиндрических зубчатых колес.
Для изготовления элементов зацепления червячной передачи нужны токарный и зубофрезерный станки. Червяк легко изготовит токарь средней квалификации, а зубофрезеровщику нужно будет нарезать всего одно червячное колесо (при изготовлении зубчатой передачи нужно нарезать шестерню и колесо). В идеале профиль, диаметр, шаг и число заходов червячной фрезы для нарезания зубьев колеса должны быть точно такими же, как и у червяка. То есть - фреза должна быть своеобразной копией червяка.
Червячные передачи бывают с цилиндрическими архимедовыми, цилиндрическими эвольвентными, цилиндрическими конволютными и вогнутыми глобоидными червяками. Здесь будет рассмотрена получившая наиболее широкое распространение червячная передача с архимедовым червяком.
Для унификации (минимизации номенклатуры) зубонарезного инструмента и повышения взаимозаменяемости червяков и колес значения межосевых расстояний aw и номинальных значений передаточных чисел u червячных передач регламентируются ГОСТ 2144-76, а значения модулей m и коэффициентов диаметра червяка q - ГОСТ 19672–74.
Червяки традиционно изготавливают из закаленной конструкционной стали, а зубчатые венцы колес - чаще всего из бронзы или чугуна.
Материалы червяка делят на группы: 1) нетермообрабатываемые, 2) улучшаемые, 3) поверхностно-закаливаемые, 4) цементуемые под закалку, 5) подвергаемые азотированию и хромированию. Наиболее применяемый материал - сталь 18ХГТ, твердость поверхности после цементации и закалки 56...63 HRC, Используют также стали 40Х, 40ХН, 35ХГСА с поверхностной закалкой до твердости 45...55 HRC. Во всех этих случаях необходимы шлифование и полирование червяка. Применение азотируемых сталей 38Х2МЮА, 38Х2Ю позволяет исключить шлифование червяка. Мало- и среднеуглеродистые легированные стали марок 20Х, 12ХН3А, 25ХГТ, 38ХМЮА применяют для червяков высоконагруженных передач, работающих в реверсивном режиме. Червяки улучшенные и без термообработки применяют лишь во вспомогательных малонагруженных передачах.
Червячное колесо обычно выполняют составным: венец - из антифрикционных, относительно дорогих и малопрочных материалов; центр - из стали; при небольших нагрузках - из чугуна. Материалы венцов червячных колес разделяют на группы (в порядке снижения сопротивляемости заеданию и усиленному износу); 1) оловянистые бронзы (БрО10Ф1, БрО10Н1Ф1, Бр05Ц5С6 и др.); 2) безоловянистые бронзы и латуни (БрА9ЖЗЛ, БрА10Ж4Н4Л, ЛАЖМц66-6-3-2 и др.); 3) чугуны (СЧ15, СЧ20 и др.). Чем выше содержание олова в бронзе, тем она дороже, но тем выше сопротивление заеданию.
При выборе материала колеса ориентируются на ожидаемую скорость vs скольжения в зацеплении, м/с:
vs= 0,45 · 10-3 · n1· 3√T2
где,
vs - скорость скольжения, м/с; n1 – частота вращения червяка, мин-1; T2 – вращающий момент на червячном колесе, Н·м.
Рекомендуется применять:
- БрО10Н1Ф1 при vs< 25 м/с;
- БрО10Ф1 при vs< 12 м/с;
- БрО5Ц5С5 при vs< 8 м/с;
- БрА9ЖЗЛ при vs< 5 м/с;
- БрА10Ж4Н4Л при vs< 5 м/с;
- СЧ15...СЧ20 при vs< 2 м/с.
Наиболее полной программой для расчета червячных передач является библиотека "Валы и механические передачи 2D" в КОМПАС-3D. При запуске программы можно выбрать расчет червяка или червячного колеса.
При выполнении геометрического расчета можно выбрать расчет "По коэффициенту смещения червяка" или "По межосевому расстоянию". Выбираем по коэффициенту смещения. В противном случае надо будет указать желаемое межосевое расстояние.
В следующем окне необходимо задать число заходов червяка, число зубьев колеса, модуль, коэффициент диаметра червяка, вид червяка и т.д.
Расчет можно выполнить по модулям с исходным контуром по ГОСТ 19036-94,
по мелким модулям по исходному контуру по ГОСТ 20184-81. Возможно выполнение расчета и с нестандартными модулем, коэффициентом диаметра червяка и исходным контуром.
При корректном вводе данных вы получите описание контролируемых параметров и качества зацепления.
Также можно посмотреть результаты расчета в виде таблицы и даже ее распечатать.
Далее можно выполнить проверочный расчет на прочность, выбрав материал колеса из библиотеки материалов. Можно задать и свой материал.
Результат расчета формируется в виде таблицы, которую можно просмотреть и распечатать.
Далее можно выполнить расчет на теплостойкость и получить результат в виде таблицы.
По результатам расчета формируется чертеж червяка или червячного колеса со всеми необходимыми для изготовления данными согласно требований соответствующих ГОСТов.
Также в разделе "Цилиндрическая шестерня с внешним зубом" можно выполнить расчет "Ортогональной передачи с цилиндрическим червяком и эвольвентным косозубым колесом".
В статье показана возможность и целесообразность использования червячных передач, содержащих цилиндрический червяк и эвольвентное косозубое колесо, для механизмов, в которых одно из звеньев передачи должно совершать винтовое движение.
Если вы не используете КОМПАС-3D в своей работе, то вам может помочь программа, выполненная на 6-и листах файла MS Excel, которую можно найти в сети.
Уникальность программы состоит в том, что она, представляя собой три независимых блока, позволяет выполнить «прямой» проектный, «обратный» проектный и «ремонтный» расчеты!
«Прямой» проектный расчет в Excel размещен на листе «Проект-1».
По 9-и исходным данным программа выдает 57 расчетных параметров и на листе «Проект-1 (табл.)» автоматически cформирует таблицы к чертежам червяка и червячного колеса.
Пользователь выбирает режим работы передачи, расчетный ресурс, передаточное число, материал червячного колеса, вводит значения частоты вращения червяка и вращающего момента на валу червячного колеса и через мгновение получает выполненный расчет червячной передачи.
«Обратный» проектный расчет червячной передачи размещен на листе «Проект-2».
По 12-и исходным данным программа рассчитывает 46 параметров и на листе «Проект-2 (табл.)» также автоматически формирует таблицы к чертежам червяка и червячного колеса.
В отличие от первого варианта расчета в данном случае пользователь может, задав основные геометрические параметры передачи, определить ее нагрузочную способность – рассчитать максимально допустимый момент на валу червячного колеса
«Ремонтный» расчет передачи в Excel размещен на листе «Ремонт».
По 6-и данным, полученным в результате замеров вышедшей из строя червячной передачи, программа вычисляет 20 геометрических параметров и на листе «Ремонт(табл.)» автоматически сформирует таблицы к чертежам.
Получив эти данные, можно воспользоваться расчетом «Проект-2» и определить нагрузочные возможности ремонтируемой червячной пары.
Программа содержит ограниченное число модулей (только модули первого ряда) и ограничена рекомендуемыми параметрами для расчетов. Все превышения, в том числе по расчетам, будут подсвечены красным цветом. При этом не стоит забывать стандартные правила работы с расчетными таблицами и ячейками в MS Excel, т к это может привести к неправильным расчетам.
Похожие документы:
расчет грузовых винтов
пример выполнения чертежа ходового винта
| 
