Червячная передача (рисунок 4.1) предназначена для преобразования вращательного движения при скрещивающихся осях элементов передачи. Наибольшее распространение получили передачи с цилиндрическим червяком, с углом скрещивания 900, которые называются ортогональными цилиндрическими червячными передачами.
Один из элементов называется червяком, имеющим вид винта, второй элемент – червячное колесо.
В червячной передаче, как в передачах с параллельными и пересекающимися осями контакт имеет линейный характер контакта, что важно для обеспечения нагрузочной способности.
Главным достоинством червячной передачи является высокий кинематический эффект, то есть в малом объеме можно получить большое передаточное число. Кроме того, червячная передача имеет высокую плавность и бесшумность работы. Важным достоинством червячной передачи является возможность получения самоторможения. Такое свойство используется в приводах легких грузоподъемных машин. При вращении червяка, соединенного с двигателем, груз поднимается. Когда двигатель выключается, червячная передача становится тормозом, груз остается в поднятом состоянии.
К недостаткам червячной передачи относится пониженный коэффициент полезного действия (КПД), и как следствие, повышенная тепловая напряженность.
Применяют червяки нескольких типов. Распространенными являются: архимедов, эвольвентный, конволютный. У архимедова червяка (рисунок 4.2) профиль в поперечном сечении очерчен спиралью архимеда. При нарезании червяка режущие кромки резца (рисунок 4.5) устанавливается в осевой плоскости А-А, поэтому витки в осевом сечении имеют прямобочный профиль. Архимедов червяк, как правило, не шлифуется.У эвольвентного червяка (рисунок 4.3) профиль в поперечном сечении очерчен эвольвентой. Винтовые поверхности витка нарезаются раздельно (рисунок 4.6) при установке режущей
кромки резца выше или ниже оси. В осевом сечении профиль имеет криволинейный характер. Такие червяки легко шлифуются. У конволютного червяка (рисунок 4.4) профиль в поперечном сечении очерчен удлиненной (или укороченной) эвольвентой. Способов установки резца при нарезании и здесь может быть несколько. Например, плоскость режущих кромок резца (рисунок 4.7) устанавливается по нормали к винтовой линии на делительном цилиндре и равноотстоящей от боковых поверхностей витка. В осевом сечении будет криволинейный профиль. Все три вида имеют, так называемую, линейчатую винтовую поверхность, поскольку образуются линейной режущей кромкой в том или ином сечении. Если, например, шлифовать конволютный червяк кругом с прямолинейной образующей, получится профиль, где ни в одном сечении не будет прямых линий. Такие червяки называют неленейчатыми. Для получения сопряженной поверхности на зубе колеса фреза должна быть изготовлена таким же способом.
ГОСТ 19036-94 регламентирует условное обозначение каждого типа червяков. Например, архимедов – ZA; эвольвентный – ZI; конволютный – ZN; нелинечатый, шлифованный конусным кругом, - ZT.
По нагрузочной способности перечисленные профили, практически, одинаковы, и выбирают тот или иной профиль, исходя из технологических соображений. Поэтому все рассуждения в литературе о червячных передачах базируются на геометрии архимедовых червяков как наиболее простых по форме.
Зубья червячных колес нарезают червячными фрезами, (рисунок 4.8) у которых режущие кромки повторяют геометрию и кинематику червяка – в этом залог получения линейного контакта в передаче. Не следует путать понятия «линейчатая поверхность» и «линейный контакт. Линейчатая поверхность предполагает наличие в одном из сечений прямой линии. Линейный контакт предполагает контакт по линии любой кривизны, в отличие от контакта точечного.
Для того, чтобы минимальным количеством фрез можно было нарезать максималь
ное количество червячных колес с различными параметрами, сочетание осевого модуля (m), коэффициент делительного диаметра червяка (q) и число витков червяка (Z1) регламентируется ГОСТ 19672-74.
Изменением положения фрезы относительно заготовки колеса можно вводить модификацию зацепления (рисунок 4.9). Для того чтобы вписаться в стандартное межосевое расстояние a'
w, фрезу сдвигают на величину xm (m – модуль, x- коэффициент сдвига инструмента). При этом изменяются размеры только колеса, червяк остается неизменным, поскольку он идентичен фрезе. Предпочтительным является положительное смещение, в сторону от центра колеса.
К разновидностям передач червячного типа относятся глобоидная и спироидная передачи. В глобоидной передаче (рисунок 4.10) не только колесо охватывает червяк, но и червяк охватывает колесо. За счет особенностей геометрии контакт передачи обладает более высокой нагрузочной способностью. Недостатком глобоидной передачи считается более сложная технология изготовления червяка.
В спироидной передаче (рисунок 4.11) цилиндрический червяк расположен со стороны торца спироидного колеса, где нарезаны спиральные зубья. Нагрузочная способность спироидной передачи соизмерима с глобоидной, но поскольку в спироидной передаче меньше скорость скольжения Vs, КПД будет выше, чем в передаче как с цилиндрическим, так и с глобоидным червяком. Технология изготовления червяка такая же, как и в обычной червячной передаче.
Червячные передачи часто используются в редукторах (рисунок 4.12) привода конвейеров, грузоподъемных машин, в транспортных средствах. Червячные передачи .используются в технологическом оборудовании.
Измерение размеров
5.1. Определить межосевое расстояния передачи aw путем косвенных измерений размеров корпуса (Приложение 2, рисунок П2.2). Рассчитанное по результатам измерений межосевое расстояние согласовать со стандартом ГОСТ 2144-76 (в редакции 92г) (Приложение 3, таблица П3.2) и занести в таблицу 1 отчета.
5.2. Сосчитать число зубьев червячного колеса Z2 и занести в таблицу 1 отчета.
5.3. Определить число витков (заходов) червяка Z 1(Приложение 2, рисунок П2.2).
5.4. Определить шаг винтовой линии червяка P. Для этого с целью увеличения точности замера измерить несколько шагов (Приложение 1, рисунок П1.3). Обратить внимание на необходимость установки ножек штангенциркуля в точки A и B. Получим шаг
,
где k – число замеренных шагов;
L – расстояние вдоль оси червяка между одноименными точками A 1-го и B k-го шагов.
5.5. Измерить наружный диаметр червяка da1.
