Теги; Червячные передачи, червячный вал, венец червячный, бронзовый червяк, винтовая передача, червячная передача, винт червячый, червячная шестерня, червяк редуктора червяк, шестерни, червячный венец, колесо червячное
Червячные передачи применяют для передачи вращательного движения между валами, у которых угол скрещивания осей обыч¬но составляет 0 = 90° (рис.2.5.1).
Изобретение относится к самоблокирующейся двойной червячной передаче с параллельными осями с двумя червями, имеющими эвольвентные зубцы елочки и линейным контактом обоих червей, а также с инструментами для изготовления этой шестерни. Особенностью таких зубчатых колес является очень большой угол наклона зуба, который позволяет использовать метод изготовления, используемый для спиральных зубчатых колес, прядильных машин или червей для обрезания этих конкретных передач.
Изобретение под рукой предназначено для обеспечения самоблокирующейся двойной червячной передачи, которая проста в изготовлении, и, кроме того, для обеспечения простого инструмента, предназначенного для создания простым и воспроизводимым методом двойного червячного редуктора с квазиэволюционным профилем для его зубов.
Рисунок 2.5.1. Червячная передача: 1 — червяк; 2 — венец червячного колеса.
В большинстве случаев веду¬щим является червяк, т. е. короткий винт с трапецеидальной или близкой к ней резьбой.
Для облегания тела червяка венец червячного колеса имеет зубья дугообразной формы, что увеличивает длину контактных линий в зоне зацепления.
Эта проблема решается с помощью конструкции с характеристиками, изложенными ниже, включая инструмент для изготовления двухчервячного механизма. Выгодные и практические усовершенствования конструкционных решений, описанных в этом изобретении, будут очевидны из последующего подробного описания. Это изобретение более подробно поясняется ниже с помощью прилагаемого чертежа, который показывает конструктивную версию.
Двойная червячная передача 10 показана на чертеже, которая предназначена для уменьшения вращательного движения и преобразования в движение вперед во время переднего хода и для самоблокировки во время обратного хода. Двойная червячная передача состоит из первого червя 1 и второго червя 2, каждый со спиральными или еловыми зубцами 3 и 4, в виде нескольких катушек.
Червячная передача — это зубчато-винтовая передача, дви¬жение в которой осуществляется по принципу винтовой пары.
6.1.2 Область применения червячных передач
Червячные передачи применяют при небольших и средних мощностях, обычно не превышающих 100 кВт. Приме¬нение передач при больших мощностях неэкономично из-за срав¬нительно низкого к. п. д. и требует специальных мер для охлажде¬ния передачи во избежание сильного нагрева. Червячные передачи широко применяют в подъемно-тран¬спортных машинах, троллейбусах и особенно там, где требуется высокая кинематическая точность (делительные устройства стан¬ков, механизмы наводки и т. д.). Червячные передачи во избежание их перегрева предпочти¬тельно использовать в приводах периодического (а не непрерыв¬ного) действия.
Классификация червячных передач
Черви 1 и 2 имеют интрузионные профили, которые могут быть изготовлены, по крайней мере, достаточно близко, с помощью токарного инструмента с закругленной режущей кромкой, который вставляется в конический и токарный станок. Таким образом, с помощью токарных инструментов с круглыми режущими кромками могут быть изготовлены черви, которые имеют зубную систему с точечным контактом, которая похожа на точечный контакт в шестернях Новикова.
Зубная система, которая эквивалентна эвольвентной системе зубов и зубной системе с точечным контактом, также может быть достигнута с круговым профилем только на одном червяке, в то время как другой может иметь профиль архимеда. Радиус кривизны для червяка с круговым профилем здесь должен быть на 10% меньше, чем соответствующий возвращаемый радиус кривизны для эвольвентных профилей.
6.1.3 Достоинства червячной передачи
1) Плавность и бесшум¬ность работы.
2) Компактность и сравнительно небольшая мас¬са конструкции.
3) Возможность большого редуцирования, т. е. получения больших переда¬точных чисел (в отдельных случаях в не силовых передачах до 1000).
4) Возможность получе¬ния самотормозящей передачи, т. е. допускающей передачу дви¬жения только от червяка к колесу. Самоторможение червячной передачи позволяет выполнить механизм без тормозного устрой¬ства, препятствующего обратному вращению колеса.
5) Высокая кинематическая точность.
Зубная система двух архимедовых червей, которые разрезаются токарными инструментами с прямыми резаками, имеет контактную точку в начале. Однако после короткого периода взлома контактное пятно принимает ту же форму, что и для эвольвентных червей. Вот почему использование таких червей возможно только при безусловном вступительном круге и низких требованиях к игре на зубы.
Геометрический расчет самоблокирующихся двойных червячных передач с точечными контактами рассматриваемого типа предполагает, что прямое движение шестерни обеспечивается в каждом рабочем режиме: во время движения, а также во время режима торможения. Λ1 = 90 ° -β1; λ2 = 90 ° -β2.
6.1.4 Недостатки червячной передачи
1) Сравнительно низкий к. п. д. вследствие сколь¬жения витков червяка по зубьям колеса.
2) Значительное выделе¬ние теплоты в зоне зацепления червяка с колесом.
3) Необходи¬мость применения для венцов червячных колес дефицитных ан¬тифрикционных материалов.
4) Повышенное изнашивание и склонность к заеданию.
Рабочие радиусы для червей могут быть определены следующими формулами. Чтобы контактная точка зубной системы находилась вне точки зацепления, необходимо выполнить следующие условия. Ниже следует определить толщину одного зуба червя на рабочих радиусах.
Который выражает все углы в лучистом. Если углы выражены в градусах, уравнение имеет следующий вид. Предполагается, что первый червь будет на 10% больше. Ширина технологических канавок предполагается следующей. Если задано центральное расстояние и передаточное отношение, геометрический расчет должен начинаться с выбора высоты. Для этого сначала вычисляется центральное расстояние для отдельного шага. Желаемый шаг тогда является частным от заданного расстояния центра и одного, рассчитанного для отдельного шага.
6.1.5 Классификация червячных передач
В зависимости от формы внешней поверхности червяка (рис.2.5.2) передачи бывают с цилиндрическим (а) или с глобоидным (б) червяком.
Глобоидная передача имеет повышенный к.п.д., более высо¬кую несущую способность, но сложна в изготовлении и очень чувствительна к осевому смещению червяка, вызванному изнашиванием подшипников.
Область применения червячных передач
При необходимости шаг до следующего подходящего значения можно округлить со следующим испытанием для выполнения требований самоблокировки. Пример геометрического расчета, если дистанция центра может быть выбрана свободно. Рассмотрим последовательность геометрических расчетов для самоблокирующейся шестерни с дополнительным центральным расстоянием, используя следующие начальные значения.
Конструктивные элементы червячной передачи
Мы можем определить угол между нормалью и осью вращения. Мы можем определить угол профиля в нормальном разрезе для первого червячного винта. Мы можем определить радиус базового круга для червячных винтов. Мы можем определить радиус базового круга для передач.
1. В зависимости от направления линии витка червяка чер¬вячные передачи бывают с правым и левым направлением линии витка.
2. В зависимости от числа витков (заходов резьбы) червяка передачи бывают с одновитковым или многовитковым червяком.
Рисунок 2.5.2. Схемы червячных передач
Достоинства червячной передачи
Мы можем определить поперечное сечение профиля для червей. Определим круговые радиусы для точек. Мы можем определить круговые радиусы для разрывов. Когда мы определяем радиусы для начальных кругов и проверяем, выполнено ли требование. Это требование предусматривает, что контактная точка для зубной системы находится вне точки взаимодействия.
Недостатки червячной передачи
Мы можем определить поперечное сечение угла зубной системы. Мы можем определить толщину осевого зуба на рабочем радиусе. Когда мы определяем толщину зубов червей в вертикальном направлении. Когда мы определяем высоту, где измеряется толщина зубов червей.
3. В зависимости от расположения червяка относительно колеса (рис. 2.5.3) передачи бывают: с нижним (а), боковым (б) и верхним (в) червяками. Чаще всего расположение червяка диктуется условиями компоновки изделия. Нижний червяк обыч¬но применяют при окружной скорости червяка u1?5 м/с во избежание потерь на перемешивание и разбрызгивание масла.
4. В зависимости от формы винтовой поверхности резьбы цилиндрического червяка передачи бывают: с архимедовым, конволютными и эвольвентным червяками. Каждый из них требует особого способа нарезания.
Мы определяем ширину технологических канавок. Когда мы определяем общую ширину червей. С определением потока. Пример геометрического расчета с заданным расстоянием центра. Будем учитывать последовательность геометрических вычислений для этого случая со следующими начальными значениями. Мы можем определить угол между нормалью и червем.
Когда мы определяем рабочие радиусы для червей. Определив поперечное сечение угла профиля червя. Когда мы определяем радиус действия для первого червя. Когда мы определяем радиус базового круга для червей. Когда мы определяем радиусы для начальных кругов для червей.
Рисунок 2.3.3 Виды расположения червяка
Эвольвентным червяк представляет собой цилиндрическое косозубое колесо с эвольвентным профилем и с числом зубьев, равным числу вит¬ков червяка.
Практика показала, что при одинаковом качестве изготовле¬ния форма профиля нарезки червяка мало влияет на работоспо¬собность передачи. Выбор профиля нарезки червяка зависит от способа изготовления и связан также с формой инструмента для нарезания червячного колеса.
Мы определяем угол системы зуба в поперечном сечении. С помощью и мы определяем новое значение угла наклона зуба и спирального угла спиральной линии для второго червя на рабочем радиусе. Проверка соблюдения требований привела к следующему. Если это требование не было выполнено, это означало бы, что шаг был закруглен неправильно.
Когда мы определяем нормальное сечение профиля для второго червя. Получив поперечное сечение профиля для второго червя. Получив круговые радиусы для точек. Давайте проверим, соблюдено ли требование, которое указывает, что контактная точка для зубной системы находится вне точки взаимодействия.
Наибольшее распро¬странение получили архимедовы червяки рис. 2.5.4.
Рисунок 2.5.4 Архимедов червяк
6.1.6 Основные геометрические соотношения в червячной передаче
Геометрические размеры червяка и колеса определяют по формулам, аналогичным формулам для зубчатых колес. В червячной передаче расчетным является осевой модуль червяка m, равный торцовому модулю червячного колеса. Значения расчетных модулей m выбирают из ряда: 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20 мм.
Когда мы определяем толщину осевого зуба по радиусу действия. Мы определяем толщину зуба червя в вертикальном направлении. Когда мы определяем высоту, где измеряется толщина зуба для червей. С и мы определяем ширину технологических канавок и ширину спиральных зубов для червей.
Определим коэффициент отношения осевого контакта. Прочность на изгиб рассчитывается следующим образом. Для расчета аппроксимации рассмотрим сечение зубца через плоскость, касательную к кругу зазоров. Введение Для инженеров-электриков и инженеров-механиков в процессе разработки приложений выбор мотор-редуктора может быть сложным и сложным процессом. Могут ли моторы и редукторы приобретаться отдельно, а затем подбираться для применения? Лучше ли задавать предварительно сконструированный мотор-редуктор?
6.1.7 Основные геометрические размеры червяка (рис. 2.5.6):
Рисунок 2.5.6 Геометрические параметры червяка
угол профиля витка в осевом сечении 2а = 40°
расчетный шаг червяка (2.5.1),
откуда расчетный модуль (2.5.2),
ход витка (2.5.3),
где z1 — число витков червяка;
- высота головки витка червяка и зуба колеса; 
- высота ножки витка червяка и зуба колеса;
- делительный диаметр червяка, т. е. диаметр такого цилиндра червяка, на котором толщина витка равна ширине впадины,
где q
— число модулей в делительном диаметре червяка или коэффициент диаметра червяка.
Чтобы червяк не был слишком тонким, q
увеличивают с уменьшением m
. Тонкие червяки при работе получают большие прогибы, что нарушает правильность зацепления.
Следуя двум методам выбора механизма редуктора, читатели получат контрольный список соображений, чтобы определить, какой из процессов будет наиболее полезен, и шаги для завершения процесса выбора мотор-редуктора. При выборе мотор-редуктора необходимо учитывать много факторов. Независимо от выбора редуктора и двигателя или выбора из предварительно сконструированных мотор-редукторов важно понимать проблемы применения. Эти проблемы включают требования к скорости и крутящему моменту в дополнение к механическим и тепловым ограничениям.
Некоторые из основных вопросов, которые следует учитывать, включают. Тип напряжения Скорость Лошадиная сила Эффективность Жизнестойкость Обслуживание Регулирование уровня шума Стартовый момент. Эти параметры наряду с некоторыми конкретными требованиями к проекту будут полезны при навигации по процессу выбора.
Значения коэффициентов диаметра червяка q выбирают из ряда: 7,1; 8,0; 9,0; 10,0; 11,2; 12,5; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,4; 25,0.
Длина нарезанной части червяка зависит от числа витков.
6.1.8 Основные геометрические размеры червячного колеса
Рисунок 2.5.7 Геометрические параметры червячного колеса
Основы двигателя Четыре основных типа двигателей будут покрыты. Чтобы правильно сравнить параметры двигателя, полезно построить матрицу выбора. Эта диаграмма является хорошей отправной точкой в процессе выбора двигателя. Важно определить, какой из параметров наиболее важен для рассматриваемого приложения. Для пользовательского дизайна параметры могут быть добавлены или удалены, чтобы предоставить лучший инструмент для конкретного выбора подходящей технологии двигателя.
После того, как ключевые параметры были взвешены и выбрана технология двигателя, следующим шагом будет процесс калибровки. При выборе типа двигателя следующим шагом будет выбор размера упаковки двигателя. Для данной выходной мощности разработчик должен проанализировать размер и скорость двигателя, необходимые для удовлетворения требований к выпуску. Небольшой двигатель, работающий на высокой скорости, может выдавать такое же количество мощности, как большой двигатель, работающий на низкой скорости.
диаметр вершин витков (2.5.4),
диаметр вершин витков (2.5.5),
делительный диаметр (2.5.6),
диаметр вершин зубьев (2.5.7),
диаметр впадин колеса (2.5.8)
межосевое расстояние — главный параметр червячной передачи
где -коэффициент смещения инструмента,
наибольший диаметр червячного колеса
Ширина венца червячного колеса зависит от числа витков червяка: В ГОСТе рекомендуются сочетания параметров z1, z2, q, m,обеспечивающие при стандартных межосевых расстояниях получение различных передаточных чисел u..
Дизайнер должен взвесить требования приложения к общей производительности типа двигателя, чтобы определить, какой размер кадра наилучшим образом соответствует потребностям приложения. Например, было проанализировано приложение, требующее 200-ваттный выход, для определения «сладкого пятна» или области, где максимальный размер и скорость двигателя были оптимизированы.
Мотор общего назначения может работать со скоростью 100 об / мин, чтобы соответствовать спецификации, но двигатель, вероятно, будет необоснован для большинства проектов как по размеру, так и по стоимости. Выбор двигателя в «сладком месте» позволяет дизайнеру выбирать идеальный размер моторного пакета, при этом проверяя стоимость проекта.
6.1.9 Конструктивные элементы червячной передачи
В большинстве случаев червяк изготовляют как одно целое с валом, для обеспечения жесткости червяка.
Для экономии бронзы зубчатый венец червячного колеса изготовляют отдельно от чугунного или стального диска:
1) колесо с напрессованным венцом. Эта конструкция применяется при небольшом диаметре колес в мелкосерийном производстве (рис. 2.5.8).
Рисунок 2.5.8 Колесо с напрессованным венцом
2) колесо с привернутым венцом. Такую конструкцию применяют при диметрах колеса более 400мм (рис.2.5.9)
Рисунок 2.5.9 Колесо с привернутым венцом
3) колесо с венцом, отлитым на стальном центре. Эту конструкцию применяют в серийном и массовом производстве (рис. 2.5.10)
Рисунок 2.5.10 колесо с отлитым венцом Теги; Червячные передачи, червячный вал, венец червячный, бронзовый червяк, винтовая передача, червячная передача, винт червячый, червячная шестерня, червяк редуктора червяк, шестерни, червячный венец, колесо червячное
4. Число зубьев червячного колеса Z 2 определяется по формуле:
Z 2 = Z 1 ·U, (87)
5. Коэффициент диаметра червяка q (количество модулей, которое укладывается в делительном окружном червяке) принимают q=8 или 10, а для слабонагруженных передач – Т 2 ≤ 300 Н∙м q=12 или 14.
6. Делительный угол подъёма витка червяка:
7. Коэффициент концентрации нагрузки K Нβ:
При постоянной нагрузке K Нβ =1, а при переменной
(89)
где Z 2 – число зубьев колеса;
Θ – коэффициент деформации червяка (таблица 16);
χ – коэффициент, учитывающий характер изменения нагрузки: при постоянной нагрузке χ=1, при переменной χ=0,6 и при значительных колебаниях χ=0,3.
Коэффициент динамической нагрузки принимают в пределах K Н V =1,0…1,3.
8. Крутящий момент на червяке:
где Р 1 – мощность на червяке, кВт;
ω 1 – угловая скорость червяка, рад/с.
9. Крутящий момент на червячном колесе:
Т 2 =Т 1 ∙u∙η, Н×м (90)
где u – передаточное число червячной передачи;
η – к.п.д. червячной передачи (принимают при: Z 1 =1; η=0,7…0,75; при Z 1 =2; η=0,75…0,82; при: Z 1 =4; η=0,82…0,92).
Таблица 16 - Коэффициент деформации червяка Ө в
зависимости от Z 1 и q
| Z 1 | q | |||
| 12,5 | ||||
10. Межосевое расстояние из расчёта на контактную прочность зубьев колеса:
мм (91)
где [σ] Н – допускаемое контактное напряжение зубьев колеса, Н/мм 2 ;
q – коэффициент диаметров червяка;
Z 2 – число зубьев колеса;
Т 2 – крутящий момент на колесе, Н×м.
Значения а W округлить по ГОСТ 2144-76.
1-й ряд – 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500;
2-й ряд – 140; 180; 225; 280; 355; 450.
11. Модуль червячной передачи:
Полученное значение округлить по стандарту до ближайшего из ряда:
1-й ряд – 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10; 12,5; 16,0; 20,0;
2-й ряд – 3,0; 3,5; 6,0; 7,0; 12,0.
12. Определить новое значение межосевого расстояния:
а w = , мм (93)
13. Проверочный расчет на контактную прочность выполнить по формуле:
, МПа (94)
Значение коэффициента динамической нагрузки К Н V выбираем по таблице 17 из соотношений:
Таблица 17 - Значение коэффициента К Н V
| V, м/с | |||||
| К Н V | 1,07 | 1,14 | 1,22 | 1,3 |
Окружная скорость червяка:
V=ω 1 · , м/с (95)
Делительный диаметр червяка:
d 1 =m · q, мм (96)
14. Проверочный расчёт зубьев колеса по напряжениям изгиба:
, МПа (97)
где К Fβ = К Нβ и К FV = К Н V коэффициенты (определены ранее);
значения коэффициента формы зубьев червячного колеса принимают из таблицы 18 в зависимости от эквивалентного числа зубьев , причём ;
d 2 – делительный диаметр колеса.
Таблица 18 – Значения коэффициента формы зуба Y F
| 1,98 | 1,88 | 1,85 | 1,80 | 1,76 | 1,71 | 1,64 | 1,61 | |
| 1,55 | 1,48 | 1,45 | 1,40 | 1,34 | 1,30 | 1,27 | 1,24 |
Допускаемое напряжение на изгиб для зубьев червячных колёс из бронзы: при работе зубьев одной стороной
при работе зубьев обеими сторонами (в реверсивной передаче)
, МПа (99)
где σ Т и σ b – соответственно предел текучести и предел прочности при растяжении из бронзы (см. таблицу 13).
Коэффициент долговечности (100)
где N 0 =10 6 , эквивалентное число циклов напряжений N Е определяется по формуле, где показатель степени m=9. Если N Е <10 6 , то принимают N Е =10 6 , а если N Е >25·10 6 , то принимают N Е =25·10 6 .
Допускаемое напряжение на изгиб [σ F2 ] для зубьев червячных колёс из чугуна при работе зубьев одной стороны [σ F2 ]= при работе зубьев обеими сторонами [σ F2 ]=
где σ bu – предел прочности чугуна при изгибе (см. таблицу 13).
15. Скорость скольжения червяка:
, м/с (101)
где m – модуль передачи, мм;
ω 1 – угловая скорость червяка, рад/с;
Z 1 – число витков червяка.
16. Коэффициент полезного действия червячной передачи с учётом потерь в опорах передачи:
, (102)
где γ – делительный угол подъёма витка червяка;
φ 1 – приведённый угол трения (выбирается из таблицы 19).
17. Размеры червяка:
Делительный диаметр червяка, d 1 =q·m, мм.
Диаметр вершин (внешний диаметр) d а1 = d 1 +2m, мм.
Диаметр впадин , мм (для архимедовых и конволютных)
, мм (103)
Длина нарезанной части В≥(С 1 +С 2 ·Z 2)·m+25, мм (104)
Условный угол обхвата 
, (108)
Таблица 19 - Приведённый коэффициент трения f 1 и угол трения φ 1 при работе червячного колеса из фосфорной бронзы по стальному червяку
| V C К | f 1 | φ 1 | V C К | f 1 | φ 1 |
| 0,01 | 0,11-0,12 | 6 0 17-6 0 51 | 2,0 | 0,035-0,45 | 2 0 00-2 0 35 |
| 0,10 | 0,08-0,09 | 4 0 34-5 0 06 | 2,5 | 0,030-0,040 | 1 0 43-2 0 17 |
| 0,25 | 0,065-0,075 | 3 0 43-4 0 17 | 3,0 | 0,028-0,035 | 1 0 36-2 0 00 |
| 0,5 | 0,055-0,065 |