Швидкість ковзання у передачі
Під час роботи черв'ячної передачі витки черв'яка ковзають по зубах черв'ячного колеса.Швидкість ковзанняvs(рис. 18.9) спрямована по дотичній до гвинтової лінії ділильного циліндра черв'яка. Її визначають з паралелограма швидкостей (на рис. 18.9 v і v2 - окружні швидкості черв'яка і колеса, м/с):
Як очевидно з формули (18.16), завжди vs>v,.Велике ковзання в черв'ячній передачі викликає значні втрати в зачепленні, нагрівання
Мал. 18.9. Схема визначення швидкості ковзання в черв'ячної передачі
передачі, зношування зубів черв'ячного колеса, збільшує схильність до заїдання(див. § 12.2).
Підвищений зношування та заїдання в черв'ячних передачах пов'язані з несприятливим напрямом вектора швидкості ковзання vs щодо ліній контакту зубів колеса з витками черв'яка (див. рис. 18.11).
Найбільш сприятливою умовою для утворення рідинного тертя для поверхонь з лінійним початковим дотиком є перпендикулярний напрям вектора швидкості до лінії контакту ' (див. рис. 2.7,аі 28.6,б).В цьому випадку масло, що затягується в клиноподібний зазор між поверхнями, що труться, розділяє їх і сприймає частково або повністю діюче навантаження. Створюється безперервний масляний шар.
Якщо у поверхні з лінійним дотиком ковзання відбувається вздовж лінії контакту, масляний шар у зоні контакту утворитися не може; тут має місце сухе та напівсухе тертя — з'являються умови виникнення заїдання.
У черв'ячних передачах вид контактних ліній залежить від форми робочої поверхні витка черв'яка. На рис. 18.11 показана схема послідовного розташування(1.5)контактноїлінії зачеплення зуба колеса з витік архімедового черв'яка. Як видно, напрям контактної лінії у положенні2збігається з напрямом вектора швидкостіvsковзання, отже, у цій зоні контакту буде сухе тертя.
У зоніА(у середній частині зуба колеса), в якій напрямок вектора v. майже збігається з напрямком контактних ліній, утруднені умови змащення. Саме в цій зоні починається підвищене зношування і заїдання, які поширюються потім на всю робочу поверхню зуба колеса; ККД передачі знижується, обмежується її здатність навантаження.
Найбільш сприятливою зоною контакту є частина зуба колеса із боку виходу черв'яка із зачеплення. Тут вектор швидкостіvsмайже перпендикулярний лінії 5 контакту, і, отже, створюються сприятливі умови для утворення масляного шару.
У черв'ячній передачі з нелінійчастим черв'яком контактні лінії розташовані так, що при будь-якому положенні в процесі зачеплення вони залишаються майже перпендикулярними до вектора швидкостіvsковзання. Це забезпечує підвищену здатність такої передачі.
Точність черв'ячних передач. Для черв'ячних передач встановлено12 ступенів точності, для кожної з яких передбачені норми кінематичної точності, норми плавності, норми контакту зубів та витків. У силових передачах найбільше застосування мають 7-ма (при VS 2b. Оптимальним єz2= 32. 63).
Для черв'ячних передач стандартних редукторів передавальні числа вибирають із низки: 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100.
Сили в зачепленні
У приробленої черв'ячної передачі, як і зубчастих передачах, силу з боку черв'яка сприймає не один, а кілька зубів колеса. Дляспрощення розрахунку силу взаємодії черв'яка та колесаFn(рис. 18.10, а) приймають зосередженою та прикладеною в полюсі зачеплення П за нормаллю до робочої поверхні витка. За правилом паралелепіпедаFnрозкладають за трьома взаємно перпендикулярними напрямками на складовіFt1, Frl, Fa1.
Кільцева сила Fn на черв'ячному колесі чисельно дорівнює осьовій силі FaX на черв'яку:
деТ2- крутний момент на черв'ячному колесі, Н • м;d2 -мм.
Мал. 18.10. Схема сил, що діють у черв'ячному зачепленні
Кільцева сила Fn на черв'яку чисельно дорівнює осьовій силі Fa2 на черв'ячному колесі:
де Τ1 - крутний момент на черв'яку, Н-м; η - ККД;dwi - Bмм.Радіальна сила Fr1 на черв'яку чисельно дорівнює радіальній силі Fr2 на колесі(рис. 18.10, в):
Напрямки осьових сил черв'яка та черв'ячного колеса залежать від напрямку обертання черв'яка та напряму лінії витка. Напрямок силиFl2завжди збігається з напрямком обертання колеса, а силаFnспрямована у бік, протилежний до обертання черв'яка (рис. 18.10,6).
Матеріали черв'ячної пари
Черв'як і колесо повинні мати достатню міцність і через значні швидкості ковзання в зачепленні утворювати антифрикційну пару з високими зносостійкістю і опірністю заїдання.
Черв'яки виготовляють із середньовуглецевих сталей марок 45, 50 або легованих сталей марок 40Х, 40ХН з поверхневим або об'ємним гартуванням до твердості Н = 45. 53 HRC. При цьому необхідне шліфування та полірування робочих поверхонь витків. Добру роботу передачі забезпечують черв'яки з цементованих сталей марок 18ХГТ, 20Х з твердістю після загартування Н = 56. 63 HRC (див. табл.12.1).
Зубчасті вінці черв'ячних коліс виготовляють переважно з бронзи, причому вибір марки матеріалу залежить від швидкості ковзання Vj.
Група I. Олов'яні бронзи (марок БрО10Ф1, БрО10Н1Ф1 та ін) застосовуютьпри високих швидкостях ковзання(vs = 5. 25 м/с). Мають хороші антизадирні властивості, але мають невисоку міцність, порівняно дорогі і дефіцитні.
Група II. Безолов'яні бронзи та латуні застосовуютьпри середніх швидкостях ковзання (vsдо 3.5 м/с). Найчастіше застосовують алюмінієву бронзу марки БрА9ЖЗЛ. Ця бронза має високу механічну міцність, але має знижені антизадирні властивості, тому її застосовують у парі з загартованими (Н > 45 HRC) шліфованими і полірованими черв'яками.
Група III. Сірі чавуни марок СЧ15, СЧ20 застосовують прималих швидкостях ковзання (vs: