Детали машин и основы конструирования Коническо-цилиндрические редукторы Зубчатые передачи Пример расчета волновой передачи Конструирование валов

ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И КИНЕМАТИКА ПЕРЕДАЧ

Червячные передачи применяют в случаях, когда геометрические оси ведущего и ведомого валов перекрещиваются (обычно под прямым углом).

По форме червяка различают передачи с цилиндрическими и с глобоидными (вогнутыми) червяками. Первые, в свою очередь, подразделяются на передачи с архимедовыми, конволютными и эвольвентными червяками. Здесь рассмотрены только передачи с архимедовыми червяками (в осевом сечении профиль витка трапецеидальный; в торцовом сечении витки очерчены архимедовой спиралью).

Червячные передачи выполняют в виде редукторов, реже — открытыми.

Червячные редукторы наиболее распространенных типов приведены в гл. II.

Передаточное отношение червячной передачи

где w1, n1 и w2,  n2 — угловые скорости, рад/с, и частоты вращения, об/мин, соответственно червяка и червячного колеса; z2 — число зубьев червячного колеса; z1 — число витков заходов) червяка.

По ГОСТ 2144-76 (передачи червячные цилиндрические) предусмотрено два ряда передаточных чисел и в пределах 8 — 80, осуществляемых при z1 = 1,2 или 4 (червяки с z1 = 3 в ГОСТ не включены) и z2 = 30¸ 80:

1-й ряд: 8; 10; 12,5; 16; 20; 25: 31,5; 40; 50; 63; 80:

2-й ряд: 9: 11,2; 14; 18; 22,4; 28; 35,5; 45; 56; 71.

Первый ряд следует предпочитать второму. Отклонение фактического и от стандартного допускается не более 4%.

Для получения больших и применяют двухступенчатые передачи (см. гл. II).

С увеличением числа витков z1 возрастает угол подъема витка червяка и повышается КПД передачи. Применение однозаходных червяков без крайней необходимости не рекомендуется. Рекомендуют назначать: z1 = 4 при u = 8¸15; z1 =2 при u = 15 ¸ 30 и z1= 1 при и > 30.

В ряде случаев целесообразно провести параллельно два расчета передачи при разных числах зубьев колеса и заходов червяка и затем уже, исходя из полученных габаритов и КПД передачи, выбрать оптимальный вариант. Например, при и = 16 следует произвести расчеты, принимая z1 = 2, z2 = 32 и z1 = 4, z2 = 64 (в учебных проектах можно допустить z1 = 3 и z2 = 48).

§ 4.2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПЕРЕДАЧИ

Ниже рассмотрены передачи без смещения с архимедовым червяком, имеющим угол профиля в осевом сечении a = 20о. Основные параметры передач даны в табл. 4.1.

Червяк. Обозначения основных размеров червяка приведены на рис. 4.1. Связь между расчетным шагом червяка р1, модулем т и ходом витка червяка pz1 выражается формулой

4.1. Основные параметры цилиндрических червячных передач, выполненных без смещения (по ГОСТ 2144 — 76*)

4.2. Сочетания модулей т и коэффициентов q лиаметра червяка

(по ГОСТ 2144-76*)

т, мм

q

m, мм

q

m, мм

q

m, мм

q

1,6

10,0

12,5

16,0

20,0

3,15

8,0

10,0

12,5

16,0

20,0

6,30

8,0

10,0

12,5

14,0

16,0

20,0

12,50

8,0

10,0

12,5

16,0

20,0

2,0

8,0

10,0

12,5 16,0

20,0

4,00

8,0

10,0

12,5

16,0

20,0

16,00

8,0

10,0

12,5

16,0

8,00

8,0

10,0

12,5

16,0

20,0

2,50

8,0

10,0

12,5

16,0

20,0

20,00

8,0

10,0

12,5

16,0

5,00

8,0

10,0

12,5

16,0

20,0

10,00

8,0

10,0

12,5

16,0

20,0

Примечание. Для модулей т £ 10 допускается q = 25.

Применять червяки с левым направлением нарезки без специальных оснований не следует.

Делительный диаметр червяка, совпадающий в некорригиро-ваиных передачах с начальным диаметром, берут кратным осевому модулю червяка:

d1 = dw1 = qm, (4.3)

где q = d1 /m — коэффициент диаметра червяка.

Для сокращения числа размеров фрез для нарезания червячных колес в стандарте ограничены значения q (табл. 4.2).

Делительный угол подъема витка червяка g связан с z1 и q соотношением

С увеличением q увеличивается жесткость червяка, но уменьшается угол g и снижается КПД передачи. Поэтому целесообразно ориентироваться на минимальные значения q, однако с обеспечением достаточной жесткости.

При больших z2 возрастает расстояние между опорами червяка; для обеспечения достаточной жесткости червяка приходится увеличивать q или т.

Значения g в зависимости от q и z приведены в табл. 4.3.

4.3. Значения угла подъема g на делительном цилиндре червяка

z1

Коэффициент q

8

10

12,5

14

16

20

1

7o07'

5o43'

4o 35'

4o 05'

3o 35'

2o 52'

2

14o02'

11o19'

9o 05'

8o 07'

7o 07'

5o 43'

3

20o33'

16o42'

13o 30'

12o 06'

10o 37'

8o 35'

4

26o34'

21o48'

17o 45'

15o 57'

14o 02'

11o 19'

Диаметр вершин витков червяка (при коэффициенте высоты головки, равном единице)

da1 = d1 + 2 т = т (q + 2) (4.5)

Диаметр впадин витков червяка (при коэффициенте радиального зазора 0,2 m)

df1 = d1 – 2,4 m = т (q – 2,4) (4.6)

Длину нарезанной части червяка b1 , принимают:

при z1 = 1 или 2 b1 ³ (11 + 0,06 z2) m;

при z1=3 или 4 b1 ³ (12,5 + 0,09 z2) m.

 Для шлифуемых и фрезеруемых червяков величина b1, полученная по указанным соотношениям, должна быть увеличена при m < 10 мм на 25 мм; при т = 10¸16 мм на 35 — 40 мм и при т > 16 мм на 50 мм.

Червячное колесо. Сечение червяка и червячного колеса плоскостью, перпендикулярной к оси червяка, показано на рис. 4.2.

Делительный диаметр червячного колеса

Диаметр вершин зубьев червячного колеса (при коэффициенте высоты головки, равном единице)

da2 = d2 + 2т = m(z2 + 2). (4.9)

Диаметр впадин зубьев червячного колеса (при радиальном зазоре 0,2т)

d f 2 =d2 — 2,4m = m(z2 — 2,4). (4.10)

Наибольший диаметр червячного колеса

Ширину венца колеса b2 рекомендуется принимать по соотношениям

Условный угол обхвата 2d червяка венца колеса определяется точками пересечения дуги окружности диаметром d¢ = da1 — 0,5 m с контуром венца (см. рис. 4.2):

Коэффициент полезного действия червячного редуктора с учетом потерь в зацеплении, в опорах и на разбрызгивание и перемешивание масла

где r' — приведенный угол трения, определяемый опытным путем.

КПД возрастает с увеличением числа витков червяка (увеличивается g) и с уменьшением коэффициента трения f ' или утла трения r'.

При предварительном определении КПД, когда параметры передачи еще неизвестны, для стального червяка и бронзового венца колеса можно принимать f ' » 0,04¸0,06, при стальном червяке и чугунном венце f ' » 0,08¸0,12 (большие значения для открытых передач).

При более точных расчетах редукторов рекомендуется принимать  значения f ¢ и r'  в зависимости от скорости скольжения vs по табл. 4.4.

Скорость скольжения (м/с), которая представляет собой геометрическую разность окружных скоростей червяка и колеса, определяют по формулам

или

где v1 = 0,5 w1d110-3 и v2 = 0,5 w2d210-3 - окружные скорости червяка и колеса, м/с: w1 и w2 — угловые скорости червяка и колеса, рад/с; dt и d2 — делительные диаметры червяка и колеса, мм.

Для ориентировочной оценки КПД червячного редуктора можно воспользоваться данными, приведенными в гл. 1.

Вследствие низкого КПД червячных передач их применяют, как правило, для передачи мощности не свыше 45 кВт и лишь в исключительных случаях до 120—150 кВт.

Курсовой проект по деталям машин должен содержать следующие виды документов: а) чертежи деталей; б) чертежи общих видов сборочных единиц (узлов); в) чертеж общего вида изделия, который объединяет габаритный и монтажный чертежи; г) спецификации изделия и сборочных единиц ; д) расчетно-пояснительную записку.
Типовые задания на курсовое проектирование деталей машин