Червячные передачи. Общая характеристика

Представление о работе червячной передачи можно получить, рассматривая кинематику резьбовой пары. Рассмотрим винт с трапецеидальной резьбой и сцепляющийся с ним сегмент гайки (рис 9.1).

. При вращении винта сегмент гайки будет совершать поступательное движение в направляющих. Если взять сегмент гайки достаточно большой длины и согнуть его в кольцо, то получим зубчатое колесо, сцепляющееся с винтом и при вращении винта совершающее вращательное движение относительно своей оси. Такой механизм и называется червячной передачей (рис 9.2). Винт в ней называется червяком (ч), а колесо – червячным колесом (ч.к.). Движение червячной передачи преобразуется по принципу винтовой пары. В червячной передаче движение передаётся между скрещивающимися осями. Угол перекрещивания практически всегда равен 90⁰. Этот вариант и будет рассматриваться в дальнейшем. Ведущим звеном обычно является червяк, но может быть и червячное колесо.

Червячные передачи по сравнению с зубчатыми передачами обладают следующими достоинствами:

1. Плавность и малошумность в работе;

2. Высокое передаточное отношение;

3. Возможность самоторможения (из-за трения движение от червячного к червяку не передаётся). Это свойство используется в подъёмных механизмах.

Недостатки червячной передачи:

1. Большие потери на трение, следовательно, большое тепловыделение и необходимость охлаждения;

2. Необходимость применения цветных металлов для снижения трения. Они дороги, следовательно, стоимость передачи высокая;

3. Сложность конструкции и, следовательно, повышенные эксплуатационные расходы. Это обусловлено необходимостью соблюдения высокой точности изготовления и сборки, а также необходимостью регулировки.

Типы червячных передач

Червячные передачи бывают двух типов:

а) цилиндрические (с цилиндрическим червяком) (рис. 9.3, а);

б) глобоидные (с глобоидным червяком) (рис. 9.3, б).

В глобоидных передачах червяк как бы охватывает червячное колесо и увеличивает площадь контакта. При этом растёт нагрузочная способность в 2…4 раза. Технология изготовления этих передач значительно сложнее, поэтому их применение ограничено.

Цилиндрические червячные передачи в зависимости от формы зуба червяка бывают:

а) с архимедовым червяком;

б) с конволютным червяком;

в) с эвольвентным червяком.

Червяк, торцовым профилем которого является архимедова спираль,называется архимедовым червяком и его обозначают ZA. В осевом сечении он имеет трапецеидальный профиль и представляет собой обычный винт (рис 9.4).

Конволютный червяк (обозначение ZN₁) в осевом сечении очерчен выпуклым профилем, в нормальном сечении А-А квинтовой линии – прямолинейный, а в торцовом сечении имеет профиль удлинённой эвольвенты.

Эвольвентный червяк (обозначаютZ₁) в осевом сечении также имеет выпуклый профиль, а в торцовом сечении – эвольвентный.

Он представляет собой, по существу, косозубое зубчатое колесо с очень большим углом наклона и малым числом зубьев. Архимедовы червяки имеют стандартный угол профиля a=20⁰ в осевом сечении, конволютные в нормальном, а у эвольвентных – в нормальном сечении косозубой рейки, сцепляющейся с червяком. Нагрузочная способность червяков всех форм приблизительно одинаковая. Архимедов червяк может быть нарезан на обычных токарных и резьбофрезерных станках (не требуется специальных станков), однако шлифование его затруднено, так как необходим круг специального профиля. Поэтому архимедовы червяки широко применяют в передачах, где твёрдость червяка НВ<350. Конволютные червяки используют редко. Для их шлифования также требуется специальное профилирование шлифовального круга. Эвольвентные червяки применяют при необходимости высокой твёрдости (HR_С > 45) и малой шероховатости поверхности. Они нарезаются и шлифуются инструментом с плоскими кромками путём обкатки, подобно зубчатым колёсам на специальных станках. Червячные колёса нарезаются червячными фрезами, которые являются копией червяка.