Геометрические параметры и способы изготовления ЧП

В ЧП, так же как и в зубчатой, различают диаметры начальных и делительных цилиндров: d_w1, d_w2 – начальные диаметры червяка и колеса;

d₁, d₂ – делительные диаметры червяка и колеса. В передачах без смещения (х = 0) d_w1 = d₁, d_w2 = d₂. Точка касания начальных цилиндров является полюсом зацепления.

Червяки. Различают по следующим признакам: форме поверхности, на которой образуется резьба, - цилиндрические (рис.15.2, а) и глобоидные (рис. 15.2, б);

Рис. 15.2

форме профиля резьбы – с прямолинейным (рис. 15.3, а) и криволинейным (рис. 15.3, б) профилем в осевом сечении.

Рис. 15.3

Наиболее распространены цилиндрические червяки. У червяков с прямолинейным профилем в осевом сечении в торцовом сечении витки очерчены архимедовой спиралью, отсюда и название – архимедов червяк.

Архимедов червяк подобен ходовому винту с трапецеидальной резьбой. Его можно нарезать на обычных токарных или резьбофрезерных станках. Поэтому первые червячные передачи выполняли с архимедовыми червяками, которые широко применяются и в настоящее время.

В последнее время всё шире стали применять шлифованные высокотвёрдые червяки – HRC ≥ 45. Для шлифования архимедовых червяков требуются специальные шлифовальные круги фасонного профиля, что затрудняет обработку и снижает точность изготовления. По этому архимедовы червяки изготовляют в основном с нешлифованными витками при НВ ≤ 350. Для высокотвёрдых шлифуемых витков применяют эвольвентные червяки.

Эвольвентные червяки имеют эвольвентный профиль в торцовом сечении и, следовательно, подобны косозубым эвольвентным колёсам, у которых число зубьев равно числу заходов червяка. Основное преимущество эвольвентных червяков – возможность шлифования витков плоской стороной круга. Однако для этого требуются специальные червячно-шлифовальные станки.

Способ изготовления является решающим при выборе профиля нарезки червяка, так как при одинаковом качестве изготовления форма профиля мало влияет на работоспособность передачи. Выбор профиля нарезки червяка связан также с формой инструмента для нарезания червячного колеса.

Червячное колесо нарезают червячными фрезами. Червячная фреза для нарезки червячного колеса является копией червяка. Только фреза имеет режущие кромки и наружный диаметр больше на двойной размер радиального зазора в зацеплении. При нарезании заготовка колеса и фреза совершают такое же взаимное движение, какое имеют червячное колесо и червяк в передаче. Такой метод нарезания колеса автоматоматически обеспечивает сопряжённость профилей червяка и червячного колеса.

Для ограничения номенклатуры режущего инструмента вводится стандарт на основные геометрические параметры червяка.

Основные геометрические параметры червяка следуюшие (см. рис. 15.3):

= 20⁰ – профильный угол (в осевом сечении для архимедовых червяков),

- осевой модуль,

p – осевой шаг,

d₁ = qm – диаметр делительной окружности червяка,

q – коэффициент диаметра червяка.

Значения q и m cтандартизированы. Наиболее часто встречающиеся значения:

m = 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5 мм;

q = 8; 10; 12,5; 16; 20.

Для того чтобы исключить слишком тонкие червяки, стандарт предусматривает увеличение q с уменьшением m.

Диаметры (см. рис. 15.3):

Угол подъёма винтовой линии определяется как

Передаточное отношение

здесь z₁ – число заходов червяка (по стандарту z₁ = 1, 2, 4)

z₂ – число зубьев червячного колеса (по условию не подрезания зубьев z₂ ≥ 28).

Червячные колёса.

При нарезании без смещения

,

Размеры b₂ и d_aM2 определяются с учётом угла обхвата червяка колесом

(силовые передачи) по эмпирическим зависимостям в зависимости от z₁.

15.3. Кинематические параметры ЧП.

В ЧП в отличие от зубчатых передач окружные скорости червяка и червячного колеса не совпадают. Они направлены под углом 90⁰ и различны по значению (см. рис. 15.4).

Поэтому и не может быть как d₂/d₁.

Так как z₁ = 1, 2, 4, то в одной червячной паре можно получить большое передаточное отношение. Это и является одним из достоинств червячных передач (i = 10 – 60(80) в силовых передачах и до 300 и более в кинематических цепях приборов и делительных механизмах).

Скорость скольжения.

При движении витки червяка скользят по зубьям колеса, как в винтовой паре.

Рис. 15.4

Скорость скольжения - направлена по касательной к винтовой линии червяка. Как относительная скорость она равна геометрической разности абсолютных скоростей червяка и колеса, которыми в данном случае являются окружные скорости и (см. рис. 15.4).

Так как практически < 30⁰, то всегда в червячной передаче > и

> >

Большое скольжение в червячных передачах служат причиной пониженного к.п.д., повышенного износа и склонности к заеданию (основные

недостатки червячных передач).