Силы в червячной передаче
Геометрическая картина зацепления в червячной передаче аналогична зацеплению эвольвентного зубчатого колеса с зубчатой рейкой.
Силовые факторы на червяке обозначаются индексом 1, на червячном колесе – 2.
Вращающий момент 
на червяке создает в точке контакта на витке червяка (и, соответственно, на зубе червячного колеса) нормальную силу 
, которую для удобства раскладываем на составляющие: окружную 
, радиальную 
и осевую 
.
Окружные силы на червяке и червячном колесе:
, 
,
где 
, 
– делительный диаметр червяка.
Так как окружная сила на червяке равна по величине и противоположно направлена осевой силе на червячном колесе, то:
.
Осевая сила на червяке 
и окружная сила на червячном колесе 
:
.
Угол трения 
в червячных передачах обычно незначителен ( 
), при определении сил им пренебрегают. Поэтому:
.
Так как 
, то:
.
 |
| Рис. 3.5. Силы в червячной передаче |
Радиальные силы на червяке и червячном колесе:
,
где 
– угол зацепления; 
.
Критерии работоспособности червячных передач
Работоспособность червячных передач определяется способностью противостоять негативным последствиям из-за трения в зацеплении. Так как колесо делают из более мягкого материала, работоспособность передачи определяется работоспособностью червячного колеса.
Основные причины выхода из строя червячных передач:
· Износ – основная причина выхода из строя большинства червячных передач. Он очень сильно зависит от смазки, увеличивается при неточном монтаже зацепления, при загрязненном смазочном материале, при повышенной шероховатости червяка, а также при частых пусках и остановах передачи, когда условия смазки ухудшены.
· Заедание – особо опасно, если колеса изготовлены из твердых материалов: безоловянных бронз и чугуна. Заедание сопровождается значительными повреждениями поверхностей и последующим быстрым изнашиванием зубьев частицами материала колеса, приварившимися к червяку.
· Усталостное выкрашивание наблюдается главным образом у червячных колес из стойких к заеданиям бронз.
· Пластическое разрушение рабочих поверхностей зубьев червячного колеса наблюдается при действии больших перегрузок.
· Изломы зубьев колеса можно наблюдать главным образом после износа или вследствие ошибок изготовления.
Таким образом, основные критерии работоспособности червячных передач – износостойкость и контактная прочность. Кроме того, передачи рассчитывают на нагрев.