Определение сил в зацеплении

Силы в зацеплении рассматривают приложенными в полюсе зацепления и задают тремя взаимноперпендикулярными составляющими: окружной F_t, радиальной F_r иосевой F_a (рис. 5.5). Для большей наглядности изображения сил червяк и червячное колесо на рисунке условно выведены из зацепления.

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

F_t2 = F_a1 =2 ∙ 10³ T₂ / d₂ . (5.23)

Окружная сила F_t1на червяке, равная осевой силе F_a2 на червячном колесе:

F_t1 = F_a2 = 2 ∙10³ T₁ / d_w1 . (5.24)

Радиальная сила F_r2 на колесе, равная радиальной силе F_r1 на червяке:

F_r2 = F_r1 = F_t2 ∙ tg α . (5.25)

В этих формулах α = 20^о – угол профиля витка червяка; размерность крутящих моментов соответственно на червяке и червячном колесе T₁и T₂– H∙м, делительного диаметра колеса d₂ и начального диаметра червяка d_w1 – мм, окружной F_t,радиальной F_r иосевой сил F_a – H.

Направления окружной радиальной и осевой сил в зацеплении червячной передачи зависят от направления (по часовой или против часовой стрелки) подводимого к червяку момента и направления (правостороннего или левостороннего) линий витков червяка. Если нет заранее оговоренных рекомендаций в связи с особыми условиями работы передачи, червяк обычно делают с правосторонней нарезкой витков червяка.

Направления действия сил в зацеплении объясняются на примере, приведенном на рис. 5.5, б, при подводимом к червяку моменте, направленном против часовой стрелки, и правостороннем направлении линий витков червяка. Момент вращает червяк против часовой стрелки. Витки червяка заставляют вращаться червячное колесо также против часовой стрелки. Червячное колесо создает сопротивление вращению червяка, поэтому окружная составляющая F_t1 силы, приложенная от колеса к червяку, направлена против направления движения червяка. Ей равна по модулю и противоположна по направлению (согласно третьему закону Ньютона) прикладываемая к червячному колесу от червяка осевая составляющая F_a2 силы. Червячное колесо заставляет вращаться окружная составляющая F_t2силы. Следовательно, направление этой составляющей совпадает с направлением вращения. Составляющая F_a1, действующая на червяк, равна по модулю и противоположна составляющей F_t2. Радиальные составляющие F_r2и F_r1 равны и противоположны друг другу.

Рис. 5.5. Силы в червячной передаче

Рис. 5.6. Направления действия сил в червячной передаче
в зависимости от направления вращения червяка и червячного колеса