Критерії роботоздатності та розрахунків

Наявність високих швидкостей ковзання у зачепленні ставить до матеріалів черв'ячної передачі такі вимоги, як високі антифрикційні властивості, стійкість проти спрацювання та стійкість до заїдання.

Черв'яки здебільшого виготовляють із якісних вуглецевих сталей (45, 50, 40Г2), а у передачах відповідального призначення – із лего­ваних сталей (40Х, 40ХН, 35ХГСА та ін.). Термообробка до твердості h₁ ≥(45.. 55) HRC і подальше шліфування та полірування робочих поверхонь витків черв'яка дозволяють суттєво підвищити несучу здатність та довговічність передачі, оскільки зменшують можливість заїдання робочих поверхонь у контакті. У допоміжних, невідпові–дальних та тихохідних передачах можуть використовуватись черв'яки з твердістю витків Н₁ = (300...320)НВ.

Вінці черв'ячних коліс виготовляють переважно з бронзи, а інколи з латуні та чавуну. Олов'яні бронзи БрО10НІФ1, БрО10Ф1 та інші є кращими матеріалами для вінців черв'ячних коліс при високих швидкостях ковзання (v_s > 5 м/с), однак вони дорогі та дефіцитні. Тому такі бронзи використовують лише для відповідальних черв'ячних передач. Менш дефіцитні і дешевші безолов'яні бронзи БрА10Ж4Н4, БрА9ЖЗЛ та ін. Вони мають достатньо високі показники міцності, але дещо гірші антифрикційні властивості і меншу здатність до пропрацьовування. Безолов'яні бронзи вимагають високих твердості та чистоти робочих поверхонь витків черв'яка і застосовуються при се­редніх швидкостях ковзання v_s = (2...5) м/с.

Для допоміжних, малонавантажених та тихохідних (v_s < 2 м/с) черв'ячних передач можливе виготовлення черв'ячного колеса із чавуну (СЧ15, СЧ18) або пластмас (текстоліту, поліамідів).

Конструктивно черв'яки виготовляють у більшості випадків ра­зом із валом як одну деталь (рис. 28.6, а)і лише у рідких випадках насадними (рис. 28.6, б).

З метою економії кольорових металів черв'ячні колеса виготовля­ють складеними з двох частин (рис. 28.6, в, г):бронзового вінця, який з'єднується з чавунним або сталевим колісним центром по відповід­ній посадці і закріплюється додатково гвинтами або болтами. Можли­ві інші варіанти з'єднання колісного центра з вінцем черв'ячного колеса. При малих діаметрах черв'ячних коліс або чавунних колесах застосовують суцільні черв'ячні

колеса (рис. 28.6, д).

Зубці черв'ячних коліс – найслабкіші елементи у черв'ячних передачах. Значні швидкості ковзання в зачепленні спричинюють спрацювання та заїдання. Ці явища посилюються невідповідними умовами змащування контакту, бо напрям швидкості ковзання утво­рює малий кут із напрямом лінії контакту витків та зубців.

Обмеження можливості виникненню заїдання в зачепленні може бути досягнуте не тільки вибором відповідних матеріалів черв'яка та колеса, але й обмеженням контактних напружень. Інтенсивність спрацювання зубців черв'ячного колеса також залежить від рівня кон­тактних напружень. Отже, для забезпечення тривалої роботоздатності черв'ячної передачі слід обмежити контактні напруження на активних поверхнях зубців черв'ячного колеса. Треба брати до уваги, що не­суча здатність черв'ячних передач із колесами, виготовленими з оло­в'яних бронз, обмежується втомною міцністю активних поверхонь зубців, а передач із колесами, виготовленими з безолов'яних бронз та чавунів,– заїданням. Імовірність поломок зубців черв'ячного коле­са від дії циклічних напружень згину суттєва тільки для маломодульних черв'ячних коліс.

Для черв'ячних передач виконують такі розрахунки:

1) розрахунок активних поверхонь зубців черв'ячного колеса на онтактні втому та міцність при дії максимального навантаження;

2) розрахунок зубців черв'ячного колеса на втому при згині та на міцність при згині максимальним навантаженням.