Классификация, достоинства, недостатки, области применения червячных передач
Червячные передачи применяют при небольших и средних мощностях, обычно не превышающих 50 кВт. Применение этих передач для больших мощностей ограничено из-за сравнительно низкого КПД и требует специальных мер для охлаждения передачи.
Червячные передачи широко применяют в станках, подъемно-транспортных машинах, приборах и т.д.
При проектировании передач сочетающих в себе зубчатые и червячные пары, червячную пару рекомендуют применять в качестве быстроходной ступени, т.к. при более высоких скоростях создаются лучшие условия для смазки.
Передаточное отношение (число) червячной передачи находят:
𝑢 = 
= 
где 
- число зубьев колеса;
- число заходов червяка.
Обычно = 1 ... 4, следовательно, червячные передачи имеют большие передаточные числа. В силовых червячных передачах передаточное число рекомендуют до 10…60; в приборах и делительных механизмах u до 300 и более.
КПД червячной передачи зависит от числа заходов червяка.
Достоинства передачи:
- плавность и бесшумность работы;
- компактность и сравнительно небольшая масса конструкции;
- возможность большого редуцирования;
- возможность осуществления самотормозящей передачи;
- большая кинематическая точность.
Недостатки:
- сравнительно низкий КПД;
- повышенный износ и склонность к заеданию;
- применение для колес дорогих антифрикционных материалов;
- повышенные требования к точности сборки.
Классификация червячной передачи:
1. В зависимости от формы внешней поверхности червяка передачи различают:
- с цилиндрическим червяком (рис.10.1);
- с глобоидным червяком (рис. 10.1).
|
| Рис. 10.1. Червячная пара с различным червяком |
2. В зависимости от формы профиля резьбы цилиндрического червяка различают червяки:
- архимедов (в осевом сечении имеет трапецеидальный профиль резьбы, в торцевом сечении очерчен архимедовой спиралью);
- конволютный (в торцевом сечении имеет трапецеидальный профиль резьбы);
- эвольвентный.
Наибольшее применение получили архимедовы червяки.
3. В зависимости от направления линии витка червяка различают червячные передачи:
- с правым направлением нарезки;
- с левым.
4. В зависимости от числа витков различают:
- однозаходные червяки.
5. В зависимости от расположения червяка относительно колеса различают передачи:
- с нижним;
- боковым;
- верхним расположением червяка.
Нижнее расположение обычно применяют при скорости скольжения до 4 м /с.
Виды разрушения и критерии работоспособности червячных передач.
В червячной паре менее прочным элементом является зуб колеса, для которого возможны все виды разрушений и повреждений, встречающиеся в зубчатых передачах.
Но чаще в червячных передачах наблюдают не выкрашивание зубьев, а заедание и износ. При мягком материале червячного колеса (оловянистые бронзы) заедание проявляется в постепенном намазывании материала червячного колеса на червяк. При этом передача еще может работать длительное время. При твердых материалах колеса (безоловянистые бронзы, чугун), заедание переходит в задир поверхности с последующим быстрым разрушением колес.
Теория смазки говорит о том, что наиболее благоприятным условием смазки (жидкостного трения) является перпендикулярное направление скорости скольжения к линии контакта. В этом случае смазка затягивается в зазор.
При направлении скорости скольжения вдоль контактных линий происходит сухое трение, масляный слой образоваться не может.
В червячных передачах в средней поверхности колеса направление скорости 
практически совпадает с направлением контактных линий, т.е. смазка затруднена. В этой зоне начинается заедание, которое распространяется на всю рабочую поверхность зуба.
Для предупреждения заедания ограничивают величину контактных напряжений и применяют специальные антифрикционные пары материалов: червяк изготавливают из стали с высокой твердостью, венцы колес из бронзы или чугуна. Устранение заедания не предотвращает абразивный износ зубьев.
Интенсивность этого износа также как и заедание зависит от величины контактных напряжений.
Поэтому расчет по контактным напряжениям для червячных передач является основным, по напряжениям изгиба - проверочным.