Гост 19650-97

Конструкция

Червячная передача получила свое название по ведущей детали, передающей крутящий момент. Ведомая деталь имеет зуб с косой нарезкой. По ободу радиальное занижение поверхности. Это увеличивает линию контакта нити резьбы и зуба.

Оси вращение деталей располагаются под углом. Обычно это 90°, но может быть 45°. Применяется такое расположение деталей в сильно нагруженных тихоходных передачах, со скоростью движения точки на наружной поверхности менее 5 м/сек.

При взаимодействии передачи поверхность резьбы не толкает зубья в направлении вращения, а скользит по эвольвенте, как бы отодвигая ее. В результате возникает сильное трение и нагрев деталей в месте контакта.

Червячная пара должна хорошо смазываться, охлаждаться и обладать антифрикционными свойствами. Материал червяка изменять нельзя, он нарезается из хромистой стали и проходит закалку, шлифовку поверхности резьбы или шугаровку – обработку пластиной с малой глубиной реза. Инструмент скорее продавливает поверхность резьбы, чем режет ее. Создается на верхнем слое наклеп, упрочняющий рабочую поверхность, делающий ее гладкой.

Материал для венца

Венец зубчатого колеса выполняется из относительно мягкого материала с высоким сопротивлением стиранию. В основном применяются оловянные бронзы и латунь. Для низкоскоростных передач с ручным управлением можно делать венец из серого чугуна. В зависимости от скорости вращения зубчатый венец изготавливается из материала:

• 5 – 25 м/сек – оловянистые бронзы ОФ10-1, ОНФ;
• ≤ 5 м/сек – Бр.АЖ9-4, алюминиево-железистая бронза;
• ≤ 2 м/сек – венец может быть из чугуна.

Бронза стоит значительно дороже стали и мягче. Полностью из нее делаются детали, размеры которых в пределах 160 мм. Большие детали вытачиваются из стали и бронзовый на них только венец. Он нагорячо сажается на вал и закрепляется штифтами по линии соединения, чтобы венец не прокручивался. После остывания производится чистовая обработка колеса и нарезается зуб.

Расчет диаметра

Диаметр колеса рассчитывается по средней линии зуба – ширины зуба и впадины равны. Наружный, используемый для изготовления и расчетов радиус, определяется теоретически. После завершения обработки, он находится за пределами фактического обода колеса.

Скольжение происходит по линии делительного диаметра – середина зуба по высоте. Он рассчитывается по формуле:

где d₂ — делительный диаметр шестерни; m – модуль; z₂ – количество зубьев колеса.

Наружный радиус зуба имеет один центр с осью червяка.

Ширина зубчатого венца

Ширину венца червячного колеса определяют по числу витков винта по формуле:

где b₂ – ширина венца; 0,315 и 0,355 – расчетный коэффициент; Z₁ – количество заходов винтовой резьбы; a – межцентровое расстояние; a_w – расстояние с учетом смещения червяка относительно зубчатого колеса.

Расстояние смещения определяет размер зазора между рабочими элементами деталей.

Достоинства и недостатки

У рассматриваемого механизма есть довольно большое количество преимуществ и недостатков, которые должны учитываться. Проводимые тесты позволяют определить мощность. К плюсам отнесем следующее:

1. Высокое передаточное число. Сегодня червячный редуктор может передавать крутящий момент в соотношении до 1000/1. Другие технические решения не позволяют реализовать подобные эксплуатационные характеристики. Не многие устройства могут передавать вращение с подобным передаточным числом.
2. Компактность. Как ранее было отмечено, одноступенчатый вариант исполнения имеет небольшие размеры. Именно поэтому механизм соединяется с другими в одну конструкцию. В большинстве случаев проводится установка червячной конструкции в случае, когда в приоритете именно компактность.
3. Бесшумность. При работе редукторов есть вероятность возникновения сильного шума, который создает трудности. Рассматриваемый вариант исполнения лишен подобного недостатка.
4. Плавность хода. В некоторых случаях при передаче вращения нужно обеспечить высокую плавность хода. При этом некоторые конструкции могут проводить самоторможение при необходимости.
5. Отсутствие обратного хода можно назвать еще одним важным преимуществом конструкции. При передаточном показателе 35/1 отсутствует эффект обратного хода, так как ведомое колесо нельзя провернуть.
6. Ремонтопригодность. Сегодня можно найти специальный комплект для восстановления редуктора. Ремонтопригодность позволяет на месте провести требуемую работу.

Однако, есть и несколько существенных недостатков, которые должны учитываться. Примером назовем следующее:

1. Низкий КПД. КПД червячного редуктора намного меньше в сравнении с другими конструкциями. Именно поэтому в случае, когда не нужно обеспечивать плавность хода и бесшумность червячный редуктор не устанавливается по причине экономических соображений. Снижение показателя КПД прежде всего можно связать с тем, что червяк перенаправляет усилие. Потери могут составлять около 30% и более процентов.
2. Нагрев также можно назвать существенным недостатком. Устройство должно находится постоянно в смазанном состоянии, так как происходит существенный нагрев при трении подвижных элементов. Слишком высокая температура становится причиной, по которой металл теряет свои основные характеристики Примером можно назвать твердость и износостойкость поверхности.
3. Нет возможности применять для передачи большого усилия. Как показывает практика, червячный редуктор устанавливается только в случае необходимости передачи крутящего момента на более 15 кВт.
4. Между валами наблюдается люфт. Даже вначале эксплуатации есть небольшой люфт, который со временем существенно увеличивается. Именно поэтому устройство не может прослужить в течение длительного периода.
5. Наблюдается сильный износ зубьев. При этом восстановить детали не получается, проводится их полная замена, за счет чего повышаются расходы.

Выбор наиболее подходящего редуктора проводится с учетом достоинств и недостатков рассматриваемого механизма.

При показателе от 60 до 200 кВт конструкция должна обеспечивать принудительную подачу масла, которое требуется для охлаждения и смазывания.

Классификация червячных передач

В зависимости от
формы внешней поверхности червяка
передачи бывают с цилиндрическим
(рисунок 2,а) или с глобоидным червяком
(рисунок 2,б).

Рисунок 2- Схемы
червячных передач

Глобоидная передача
имеет повышенный К.П.Д., более надежна
и долговечна, но из-за сложности
изготовления имеет пока ограниченное
применение.

В зависимости от
направления винтовой линии резьбы
червяка червячные передачи бывают с
правым или левым червяком. Наибольшее
применение имеют правые червяки.

В зависимости от
числа заходов резьбы червяка передачи
бывают с однозаходным или многозаходным
червяками.

В зависимости от
расположения червяка относительно
колеса передачи бывают с нижним, боковым
и верхним червяками (рис. 3).

Нижний червяк
обычно применяется при окружной скорости
червяка
м/с. При
>
4 м/с рекомендуется верхний червяк.

В зависимости от
формы винтовой поверхности резьбы
цилиндрического червяка передачи бывают
с архимедовым, конволютным и эвольвентным
червяками. Каждый из них требует различных
способов нарезания:

а — с нижним червяком;
б — боковым червяком;

в – верхним червяком

Рисунок 3 – Схемы
расположения червяка относительно
колеса

• архимедов червяк
  в осевом сечении имеет прямолинейный
  профиль равнобедренной трапеции
  аналогичный инструментальной рейке.
  В сечении перпендикулярном оси червяка,
  получается кривая архимедова спираль.
  Червяк с такой винтовой поверхностью
  называют архимедовым;

• если в сечении
  перпендикулярном к оси червяка получается
  кривая – конволюта*,
  а червяк соответственно будет называться
  конволютным.

• эвольвентный
  червяк представляет собой цилиндрическое
  косозубое колесо с эвольвентным профилем
  и с числом зубьев, равным числу заходов
  червяка.

Практика показала,
что при одинаковом качестве изготовления
форма профиля нарезки червяка мало
влияет на работоспособность передачи.
Из всех вариантов червяков наибольшее
распространение получили архимедовы
червяки, поэтому будут рассмотрены
червячные передачи с цилиндрическими
архимедовыми червяками.

Типы редукторов

Конструкция любого преобразующего устройства для мотоблока (редуктора) состоит из набора передающих движение валов или зубчатых колес разного диаметра, заключенных в прочный корпус.

Преобразующие устройства делятся на несколько видов по типу передачи:

• цепной;
• ременной;
• шестеренчатый;
• червячный (шестеренчато-червячный);
• комбинированные системы.

Внутри корпуса шестеренчатого редуктора размещаются валы с насаженными на них шестернями, имеющими прямые или косые зубья. Шестерни передают вращение от двигателя к движущимся деталям

. Конические шестерни используются в угловых механизмах для тяжелых мотоблоков.

Применение

Червячные передачи
применяют при небольших и средних
мощностях, обычно не превышающих 50 кВт.
Применение передач при больших мощностях
неэкономично из-за сравнительно низкого
К.П.Д. и требует специальных мер для
охлаждения передачи во избежание
сильного нагрева.

Червячные передачи
широко применяют в устройствах для
замены формных цилиндров, в подъемных
механизмах для установки и съема формного
цилиндра, в механизме осевого перемещения
раскатного цилиндра и регулирования
величины его хода, в красочных аппаратах
различного типа и т.д.

При проектировании
передач, состоящих из зубчатых и червячных
пар, червячную пару рекомендуется
применять в качестве быстроходной
ступени, так как при увеличении окружной
скорости червяка создаются более
благоприятные условия для образования
устойчивого масляного клина в червячном
зацеплении и, следовательно, уменьшаются
потери на трение.

Червячные передачи
во избежание их перегрева предпочтительно
использовать в приводах периодического
(а не непрерывного) действия.

Рулевое управление

Он используется в автомобиле не только в мостах, но и в рулевой системе. На самом деле жидкостный рулевой редуктор – это старейшая система, которая прошла множество изменений, но технический принцип ее остался общим.

Рулевой редуктор имеет ряд преимуществ, главным из которых является большое отношение передачи энергии. Можно сказать, что к достоинствам относится низкий шум работы редуктора и плавность хода. Рулевой редуктор также обладает и недостатками, главным из которых является быстрый износ цепного механизма и обильное выделение тепла. Приводом для рулевого преобразователя энергии служит рулевое колесо.

Расчет червячной передачи.

Дано:

u = 8.5

z₁ = 4

z₂ = 34

P = 4.04 кВт

n₁ = 848.21

n₂ = 99.78 мин-1

T = 45.49 Н*м

1. Выбор
   материалов.

Червячное колесо должно обладать
противозадирающими и антифрикционными
свойствами, поэтому выбираем оловянную
бронзу БрОНФ для изготовления венца
червячного колеса (способ отливки —
центробежный) с

пределом прочности при растяжении σ_в
= 290 МПа

пределом текучести σ_т = 170 МПа

Максимальное напряжение, при котором
передача работает неограниченно долго:

контактное [σ_H]
= 290 МПа при базовом числе циклов нагружения
N_H=107

изгибающее [σ_F]
= 66 МПа при N_F
= 106

Материал червяка: сталь 40Х с объемной
закалкой до твердости 50…55 HRC.

Т.к. материал червячного колеса менее
прочный, расчеты ведем по колесу.

Определяем
допускаемые напряжения:

1. Контактное

[σ_H]
= [σ_H0]*K_HL

N_HE
= 60*t_ч*n₂
= 60*104*99.78
= 59.87*106

— коэффициент долговечности

[σ_H]=290*0.8=232
МПа

1. Изгибающее напряжение

[σ_F] =
[σ_F]*K_FL

N_FE
= N_HE
= 59.87*106

— коэффициент долговечности

[σ_F]=66*0.63=41.58
МПа

2.
Проектировочный расчет.

1. Определение диаметра червячного колеса

вращающий момент на валу червячного
колеса

q = (0.212…0.25) * z₂
= 0.231*34 = 7.85

q = 8

γ – угол подъема винтовой
линии

γ = arctg (z₁/q)
= arctg (4/8) = 26.57°

1. Определяем модуль

m = d₂
/ z₂ =
176,14/34=5.18

округляем по стандартному ряду m
= 6

1. Расчет
   геометрии передачи

1. Межосевое расстояние

1. Диаметры червяка

а) делительный

d₁
= q*m= 8*6=48 мм

б) окружности витков

d_a1
= d₁
+2*m = 48+2*6=60 мм

в) впадин

d_f1
= d₁-2.4*m
= 48-2.4*6=33.6 мм

1. Длина нарез. части червяка

b₁
= (12.5+0.09*z₂)*m+25=
118.36 мм

1. Диаметры червячного колеса

а) делительный

d₂
= m*z₂
= 6*34=204 мм

б) вершин зубьев

d_a2
= d₂+2*m=204+2*6=216
мм

в) впадин зубьев

d_f2
= d_a2
-2.4*m= 204-2.4*6=189.6 мм

г) наибольший

d_am2
= d_a2
+m = 216+6=222 мм

1. Ширина венца червячного колеса

b₂
= 0.67* d_a1 =
0.67*60=40.2 мм

1. Радиусы закруглений зубьев

R_a2
= 0.5* d₁ –m
= 0.5*48-6=18

R_f2
= 0.5* d₁
+1.2*m = 31.2

1. Условный угол обхвата червяка венцом
   колеса 2δ

sin δ = b₂/(
d_a1-0.5*m)=
0.7 => δ=44.9°

2 δ = 89.8°

№	параметр	обознач.	Червяк	черв. колесо
1	Межосевое расстояние	aω	126
2	Диаметр делительный	d	48	204
3	Диаметр окружности витков	da1	60	—
4	Диаметр впадин	df1	33,6	—
5	Длина нарезной части червяка	b1	118,36	—
6	Диаметр вершин зубьев	da2	—	216
7	Диаметр впадин зубьев	df2	—	189,6
8	Наибольший диаметр	dam2	—	222
9	Ширина венца червячного колеса	b2	—	40,2
10	Радиус закругления зубьев	Ra2	—	18
Rf2	—	31,2
11	Условный угол обхвата червяка	2δ	89,8°

1. Расчет
   скоростей в зацеплении

1. Окружная скорость червяка

1. Окружная скорость червячного колеса

1. Скорость скольжения

5. Расчет сил в
зацеплении

1. Окружная сила на колесе равна, но
противоположна осевой силе на червяке

2. Окружная сила на червяке равна, но
противоположна по направлению осевой
силе на колесе

3. Радиальные силы равны, но противоположны

F_r2
= F_r1
= F_t2*tg
α = 3375.69 * tg 20°= 1228.65 Н

6. Проверочный
расчет

1. Проверка на
сопротивление усталости по контактным
напряжениям

z_m –
коэффициент, учитывающий механические
свойства материала

z_m =
150 МПа1/2

z_H –
коэффициент, учитывающий форму рабочих
поверхностей

K_HV –
коэффициент динамической нагрузки

т.к. v₂ = 1.07 < 1.5 =>
K_HV=1

K_δ –
коэффициент, учитывающий условный угол
обхвата червяка колесом и угол подъема
линии витков червяка

K_Hβ
= 1

2. Проверка на
сопротивление усталости по изгибу

K_Fβ =
1

K_FV= K_HV= 1

Y_F –
выбирается по эквивалентному числу
зубьев

=> Y_F
= 1.2

Документ скачан с сайта http://www.sscdimon.nm.ruobuch Официальным раздаточным материалом не является. Если у Вас есть свой материал, намыльте его сюда: sscdimon@mail.ru

Достоинства и недостатки

Червячная передача в силу своих конструктивных особенностей имеет как достоинства, так и недостатки.

Из достоинств стоит отметить плавность хода, эффект самоторможения, низкий уровень шума, большое передаточное отношение с использованием всего двух деталей.

Из недостатков следует обратить внимание на сравнительно низкий КПД, повышенный износ, заедание, большое тепловыделение вследствие сил трения. Низкий КПД обуславливает применение подобных механизмов при передаче относительно небольших мощностей до 100 кВт

Для предотвращения скорого износа и заедания необходимо соблюдать требования к точности сборки и регулировать механизмы. Высокое тепловыделение требует специальных установок для отвода лишнего тепла.

Различие редукторов в основном сводится к различиям червяков и зубчатых колес, из которых собран данный червячный редуктор.

Червяки разделяются на типы по следующим признакам:

• по количеству заходов резьбы: однозаходные, многозаходные
• по направлению нарезки резьбы: правые, левые
• по форме винта, на котором нарезана резьба: цилиндрические, глобоидные
• по форме профиля резьбы: с конволютным профилем, с архимедовым профилем, с эвольвентным профилем
• Зубчатые колёса разделяются на типы по следующим признакам:
• по типу колеса: собственно колесо, зубчатый сектор, вырожденный сектор
• по профилю зубьев: прямой, вогнутый, роликовый (вместо зубьев используется вращающийся ролик)
   

Червячные редукторы со встроенным двигателем называются червячными мотор-редукторами. В редукторах чаще всего двигательный вал располагается под прямым углом к движимому. Компоновка червячного редуктора выбирается исходя из конкретных требований к устройствам. Двигатель может располагаться как сверху приводимого в движение колеса, так и снизу и сбоку. При боковом расположении двигатель устанавливается вертикально. Вследствие вертикального расположения усложняется процесс смазки подшипников вала, а также чистки внешних элементов.

Для увеличения передаточного числа используются разные технологии, но наиболее эффективной является применение большего числа ступеней.

Для смягчения сил трения и повышения сопротивления заеданию применяются специальные вязкие смазочные составы или масла. При низких скоростях вращения смазка осуществляется при помощи специальных ванночек с маслом либо использованием специальных устройств, разбрызгивающих смазку в места повышенного трения. Для червячных редукторов, скорость вращения которых высока применение ванночек нецелесообразно, и применяется принудительная смазка охлаждёнными смазочными материалами.

Основные преимущества редуктора червячного перед зубчатыми передачами заключаются в том, что начальный контакт звеньев происходит не в точке, а по линии. Также входной и выходной валы могут скрещиваться под разными углами, но чаще всего этот угол составляет 90 градусов. Также червячная передача занимает гораздо меньше места, чем зубчатая при одинаковом большом передаточном отношении.

Помимо червячного редуктора червячная передача также применяется в системах регулирования и управления различными устройствами. Благодаря самоторможению обеспечивается точная фиксация положения, а большое передаточное отношение (до 1000) позволяет наиболее точно отрегулировать положение, либо использовать маломощные двигатели. Также червячные передачи и червячные редукторы отлично подходят для установки в качестве механизма передачи в подъёмные и лебёдочные механизмы благодаря своим конструктивным особенностям.

Некоторые технические характеристики промышленно производимых и широко распространённых червячных редукторов.

Самыми распространёнными являются одноступенчатые мотор-редукторы.

Тип	Передаточное число	Частота вращения выходного вала об/мин	Номинальный крутящий момент на выходном валу Нм
редуктор	мотор-редуктор
Ч-20	МЧ-20	5 — 50	28 — 300	4
Ч-25	МЧ-25	6
Ч-31,5	МЧ-31,5	8
2Ч-40	МЧ-40	5 — 80	9,37 — 300	28 — 37
Ч-50	МЧ-50	50 — 70
1Ч-63, 2Ч-63	МЧ-63	5 — 80	7,5 — 300	95 — 135
1Ч-80, 2Ч-80, Ч-80	МЧ-80	150 — 280
Ч-100	МЧ-100	315 — 570
Ч-125	МЧ-125	615 — 1000
Ч-160	МЧ-160	1100 — 1900
Ч-200	МЧ-200	1600 — 3100
Ч-250	МЧ-250	2700 — 5700
Ч-320	МЧ-320	4400 — 10000
Ч-400	МЧ-400	6500 — 19000
Ч-500	МЧ-500	8200 — 33000
РЧН-180	МРЧН-180	12,5 — 50	20 — 90	1300 — 1800
РЧП-300	МРЧП-300	16, 25, 50	20 — 40	4200

2.2 Определение допускаемых напряжений при расчёте на выносливость

В червячной паре менее прочным элементом является червячное колесо, прочность зубьев которого определяет их контактную выносливость и износостойкость. Критерием этой прочности является контактное напряжение. Витки червяка, изготовленного из стали, значительно прочнее бронзовых или чугунных зубьев колеса, поэтому витки червяка на прочность не рассчитывают.

Находим циклическую долговечность передачи

или N
_Σ
= 573ω
₂L_h
,

где п₂
– частота вращения колеса, мин-1
;

– угловая скорость колеса, с-1
;

L_h
– ресурс редуктора, ч.

N
_Σ
= 573.24,379
.
7500=104768752,5

Определяют допускаемые контактные напряжения (МПа) для зубьев колес, изготовленных из оловянистых бронз, из условия обеспечения контактной выносливости материала:

σ_HP
=
σ_Hlim
Z_N
,

где – предел контактной выносливости поверхностей зубьев, определяемый по табл. 5.1 в зависимости от материала, способа отливки и твердости поверхности витков червяка;

Z_N
– коэффициент долговечности:

Z_N
=
.

Значение Z_N
не должно превышать 1,15 для безоловянных бронз и латуней. Условие выполняется.

Для оловянистых бронз предельное значение напряжений определяют из выражения:

σ_HP
= 260
.0,745=193,7

Задаются предварительным значением коэффициента расчетной нагрузки К
_н=
1,1–1,4. Меньшие значения принимают для передач при постоянной нагрузке, большие – для высокоскоростных передач и переменной нагрузки.

2.3 Определение допускаемых изгибающих напряжений
_F
, Н/мм2.

s

_F
= K_FL*
(0,08_*
s
_в
+0,25_*
s
_τ
),

где K_FL
– коэффициент долговечности,

где N – число циклов нагружения зубьев червячного колеса

K_FL
=.

_F
=0,596.
(0,08.
285+0,25.
165)=38,1 Н/мм2

Значения _Нmax
и _Fmax
для II группы материала:

Список моделей авто, в которых устанавливался

И атмосферный мотор EP6 производителя PSA, и его Турбо модификация использовались для комплектации ограниченного количества авто, несмотря на улучшенные характеристики двигателя:

• Peugeot 207 – двухдверный кабриолет, трехдверный хэтчбэк и пятидверный универсал;
• Peugeot 308 – двухдверное купе, трехдверный хетчбэк, четырехдверный седан и пятидверный универсал;
• Peugeot RCZ – компактный спорткар;
• Peugeot 3008 – компактный кроссовер;
• Peugeot 5008 – компактвн;
• Citroen C4 – 3 – 5 дверный хетчбэк и 4 дверный седан;
• Citroen DS3 – трехдверный хетчбэк;
• Mini Cooper – малолитражный универсал.

Расчет передаточного числа червячной передачи

Ведущая деталь, передающая вращение – червяк, не имеет зубьев. На нем нарезается резьба с числом заходов: 1, 2, 4. Червяки с 3 витками ГОСТом не предусмотрены. Их можно рассматривать и рассчитывать только теоретически. При расчете передаточного числа вместо количества зубьев шестерни берется число заходов резьбы.

Рассчитать передаточное число червячной передачи, формула аналогична другим зубчатым зацеплениям:

где U – передаточное число; Z₁ – число заходов на червяке; Z₂ – количество зубьев на колесе.

Обратная передача крутящего момента от колеса на червячный вал невозможна. Из-за сильного трения зубьев и низкого КПД передачи колесо не может быть ведущим. Это позволяет не делать тормоза в подъемных механизмах. Достаточно регулировать вращение червячного вала.

Расчет передаточного отношения

Величина передаточного отношения червячной передачи рассчитывается по отношению скорости скольжения червяка и вала.

Где V₁ – скорость скольжения червяка; V₂ – скорость скольжения червячного колеса. Аналогично w₁ и w₂ угловые скорости; d_δ1, d_δ2 – диаметры.

Произведя подстановку формул значений скоростей скольжения, и математические сокращения получает формулу передаточного отношения червячной передачи:

Где i – передаточное отношение. В червячном зацеплении оно равно передаточному числу.

Характеристики червячных передач нормируются по ГОСТ 2144-76. Для червяка с 1 и 2 заходами передаточное число может иметь значение 8-80. Для 4-заходных червяков разбег значений меньше, в пределах 30-80.

Недостатки червячных редукторов и построенных на них приводов

1. КПД червячного редуктора ниже, чем КПД цилиндрического. Причём КПД снижается с увеличением передаточного отношения. Это влечёт за собой потери энергии — фактор, который в современном мире ни в коем случае нельзя сбрасывать со счетов. Например, КПД червячного редуктора Ч-80 с передачей 1:80 российского производства составляет 58%. Остальные 42% — потери на необратимое рассеяние энергии. Этот недостаток обусловлен повышенным по сравнению с другими типами передач трением скольжения витков червяка о зубья червячного колеса. В этом смысле червячная передача похожа на передачу «винт-гайка скольжения», тоже не отличающуюся высоким КПД. В период приработки под нагрузкой в течение 200…250 часов КПД может составлять 90% от номинального.

2. Нагрев. Это – следствие предыдущего недостатка. Та кинетическая энергия, которая не была передана червячной передачей, превращается в тепло. Не зря на корпусах именно червячных редукторов выполнены рёбра, делающие их похожими на батареи центрального отопления. Некоторые крупногабаритные червячные редукторы поставляются с вентиляторными крыльчатками на свободном торце быстроходного вала. В других случаях приходится организовывать принудительную циркуляцию масла в корпусе редуктора. Сказанное относится к редукторам с большой передаваемой мощностью (свыше 4…5 кВт). В случаях с меньшей мощностью дополнительные меры по отводу тепла, как правило, не требуются. Однако, нагрев корпуса червячного редуктора при его работе всегда имеет место.

3. Самоторможение (подробнее – см. «преимуществ»). Его появление иногда вредно – в тех случаях, когда выходной вал требуется провернуть без включения привода червячного редуктора.

4. Ограничения по передаваемой мощности. Технической литературой не рекомендуется использовать червячную передачу при передаваемой мощности более 60 кВт (источник – Справочник конструктора-машиностроителя В. И. Анурьева, т. 2, стр. 606, издание 2001 г.). Червячные редукторы на более высокую мощность, однако, существуют. Это, в основном, глобоидные червячные редукторы, применяемые в специальных случаях (например, приводы лифтов и подъёмнкиов). И всё же при выборе редуктора на такую мощность рекомендуется преимущество отдать цилиндрическим типам редукторов. Насколько мне известно, ведущие зарубежные производители червячных редукторов в основной своей массе выпускают червячные редукторы на передачу мощности до 15 кВт.

5. Люфт выходного вала. Такой люфт существует в любом из типов редукторов, однако, в червячных редукторах его величина, как правило, больше и увеличивается по мере износа.

6.Ресурс червячных редукторов принято считать ниже, чем цилиндрических. Это очень условное утверждение, но из-за наличия повышенного по сравнению с другими типами редукторов трения скольжения в зацеплении износ действительно имеет место. Российские производители редукторов предоставляют следующие данные по параметрам рабочего ресурса редукторов с разными типами передач:

7. Работа червячного редуктора в условиях неравномерных нагрузок на выходном валу, а так же при частых пусках-остановах не рекомендуется.

Геометрия червячной передачи.

Мощность
на
червяке при длительной работе обычно
до 30 кВт, при повторно-кратковременном
режиме — до 200кВт. Передаточные числа
обычно принимают от 8 до 80, в кинематических
передачах — до 1000.Основные
геометрические размеры червяка
представлены на рис. 12.4. В червячных
передачах угол профиля
обычно
принимают равным.
У архимедовых червяков его определяют
в осевом сечении, у конволютных и
эвольвентных — в нормальном сечении,
у нелинейчатыхнаходят
как угол конуса производящей поверхности.
Для передач с вогнутым червяком угол
профиля в осевом сечении витка червяка,
измеренный на делительном диаметре,
равен.

Расстояние
между одноименными точками боковых
сторон смежных витков червяка, измеренное
параллельно оси, называют шагом червяка
.
Отношениеназывают
модулем.Расчет
геометрических параметров.

1. Число зубьев
   колеса

2. Коэффициент
   смещения ( если задано межосевое
   расстояние )

Межосевое
расстояние ( если задан коэффициент
смещения )
Делительные
диаметры

Начальные диаметры

Делительный угол
подъема витка червяка

Начальный
угол подъема витка червяка

Основной
угол подъема витка червяка ( только для
червяков ZI )

и основной диаметр
червяка
Высота
витка червяка

Высота головки
витка червяка

Диаметры
вершин

витков червяка

зубьев червячного
колеса в средней торцовой плоскости
Диаметры
впадин червякачервячного
колесаНаибольший
диаметр червячного колесаШирина
венца червячного колеса

Длина нарезанной
части червяка ( при х= 0 )

2.1 Выбор материалов червяка и червячного колеса

Для изготовления червяков применяют углеродистые и легированные стали. Выбор марки стали зависит от назначаемой термообработки червяка и его габаритов. Материалы, применяемые для червячных колёс, по убыванию их антизадирных и антифрикционных свойств можно разделить на три группы: группа I – высокооловянистые (10¸12%) бронзы, группа II – безоловянистые бронзы и латуни, группа III – мягкие серые чугуны. Ожидаемое значение скорости скольжения при выборе материалов I и II групп определяют по зависимости:

, м/с

где n₁
– число оборотов червяка, об/минимальный; Т₂
– крутящий момент на валу червячного колеса, Н´м.

=4,97 м/с

По таблице 4.2.16 из с учетом V`s выбираем II группы материал венца червячного колеса: БР010Н1Ф1
, отливка центробежная.

Механические характеристики материалов червячной передачи

Элемент передачи	Марка материала	Способ отливки	sв	sτ
H/мм2
Червяк	сталь 45 с закалкой менее 350 HB и последующим шлифованием	—	570	290
Колесо	БрО10Н1Ф1	отливка центробежная	285	165

Применение устройства

Червячный редуктор малогабаритный встречается в самых различных сферах. Примером можно назвать подъемники, конвейеры, насосы, мешалки, приводы ворот и многое другое. Кроме этого, установка механизма проводится в том случае, когда требуется механизм с невысокой стоимостью. Среди особенностей выбора отметим следующее:

Если передаточное число должно быть больше 25, а также не требуется свойство самоторможения, то рекомендуется отдавать предпочтение цилиндро-червяные механизмы. Это связано с более высоким показателем КПД в сравнении с другим вариантами исполнения, за счет чего увеличивается ресурс работы и снижаются затраты на электроэнергию.
Запрещается проводить установку устройства в случае возникновения на момент эксплуатации ударной нагрузки. Это связано с тем, что длительная эксплуатация при ударных нагрузках может привести к сильному нагреву устройства и это существенно снизит рабочий ресурс. Известны случаи, когда при передаче усилия 4 кВт масло в корпусе практически закипало.
Устройство должно устанавливаться исключительно в горизонтальном положении. В противном случае есть вероятность того, что на момент эксплуатации масло будет вытекать через отверстия. Есть варианты исполнения, которые предназначены для вертикальной установки, все зависит от определенных условий эксплуатации.
Запрещается применять устройство при создании системы позиционирования

Как ранее было отмечено, устройство имеет люфт, который негативно отражается на точности.
При установке механизма уделяется внимание тому, что оно обладает свойством самоторможения. Именно поэтому редуктор не устанавливается в случае, если приходится управлять устройство вручную при определенных условиях эксплуатации.

Специалисты рекомендуют перед тем как запустить новое устройство провести его обкатку в холодном режиме. При этом нужно добавить должное количество масла, после чего устройство работает в течение 15-20 часов.

Это можно связать со следующими моментами:

1. Расчет должен проводить исключительно профессиональный инженер, обладающий соответствующим опытом.
2. После создания проекта, что предусматривает выполнение определенных расчетов и отображение чертежа, проводится непосредственное производство основных элементов. Все применяемые материалы должны быть надлежащего качества, так как в противном случае конструкция не сможет прослужить в течение длительного периода.
3. Получив все необходимое проводится непосредственная сборка. Подобная работа также должна выполняться специалистом, так как все элементы должны идеально подходить друг к другу.

В целом, можно сказать, что сегодня устанавливаются исключительно покупные варианты исполнения, так как самодельные не могут прослужить в течение длительного периода и не обладают требуемыми эксплуатационными свойствами.

В заключение отметим, что червячный редуктор может быть отремонтирован своими руками, для работы не нужно обладать особыми навыками. Часть общего картера, в котором находятся основные элементы, зачастую можно снять. Перед непосредственным ремонтом проводится выливание масла в специальную емкость, после чего оно заменяется. Рабочая пара всегда подвергается полной замене, так как износ одного становится причиной повышенного износа другого. При незначительном зазоре проводится использование специальных вкладышей, за счет которых проводится смещение цилиндрического колеса и червяка.