К. П. Д. червячных передач

Червячная передача является зубчато-винтовой, поэтому в ней имеются потери, свойственные как зубчатой передаче, так и передаче винт—гайка.

Общий К. П. Д. червячной передачи

η , (5.25)

где п — число пар подшипников в передаче; η_п — К. П. Д., учитывающий потери в одной паре подшипников: для подшипников качения η_п — 0,99—0,995; для подшипников скольжения

η_п = 0,97—0,99; η_р — К. П. Д., учитывающий гидравлические потери, связанные с перемешиванием и разбрызгиванием масла в корпусе передачи, при средних скоростях принимают η_р — 0,97—0,98;

η_п.з — К. П. Д., учитывающий потери в зубчатом зацеплении. Так как бронзовый зуб червячного колеса легко прирабатывается к виткам червяка, то принимают η_п.з = 0,97—0 98;

η_ВП — К. П. Д., учитывающий потери в винтовой паре, которые составляют главную часть всех потерь передачи. Определяют его по формуле, выведенной для винтовой пары:

Угол трения р зависит не только от материала червяка и зубьев колеса, шероховатости рабочих поверхностей, качества смазки, но и от скорости скольжения v_CK (табл. 5.1). Величина р значительно снижается при увеличении v_CK, так как при этом в зоне зацепления создаются благоприятные условия для образования масляного клина.

Таблица 5.1. Зависимость угла трения р от скорости скольжения v_CK при работе стального червяка с колесом из оловянной бронзы

Примечания: 1. Меньшие значения относятся к передачам с закаченными шлифованными червяками при обильной смазке.

2. При венце колеса из безоловянистой бронзы табличные значения увеличивают на 30—50%.

Учитывая, что tgY = z₁/q, заключаем, что уменьшение q в допустимых пределах обеспечивает повышение К. П. Д. червячной передачи.

При предварительных расчетах, когда размеры червячной передачи еще неизвестны, величину К. П. Д. принимают ориентировочно по табл. 5.2.

Таблица 5.2. Зависимость К. П. Д., ηчервячных передач от числа витков червяка z₁

После определения размеров передачи величину к. п. д. уточняют расчетом по формуле (5.25).

Червячные передачи, как уже указывалось, имеют сравнительно низкий К. П. Д., что ограничивает область их применения.

Силы в зацеплении

В приработанной червячной передаче, как и в зубчатых передачах, сила червяка воспринимается не одним, а несколькими зубьями колеса.

Для упрощения расчета силу взаимодействия червяка и колеса F_n (рис. 5.12, а) принимают сосредоточенной и приложенной в полюсе

Виток червяка

Рис. 5.12. Схема сил, действующих в червячном зацеплении

зацепления П по нормали к рабочей поверхности витка. По правилу параллелепипеда F_n раскладывают по трем взаимно перпендикулярным направлениям на составляющие F_a, F_n, F_a1. Для ясности изображения сил на рис. 5.12, б червячное зацепление раздвинуто.

Окружная сила на червяке F_t1 численно равна осевой силе на червячном колесе F_a2.

F_n = F_a2 = 2T₁/d₁, (5.25)

где T₁ — вращающий момент на червяке.

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

F_t2=F_a1 = 2T₂/d₂, (5.27)

где T₂ — вращающий момент на червячном колесе.

Радиальная сила на червяке F_r1 численно равна радиальной силе на колесе F_r2 (рис. 5.12, в):

F_r1 = F_r2 = F_t2 tga. (5.28)

Направления осевых сил червяка и червячного колеса зависят от направления вращения червяка, а также от направления линии витка. Направление силы F_t2 всегда совпадает с направлением скорости вращения колеса, а сила F_n направлена в сторону, противололожную скорости вращения червяка.