57. Материалы червячных передач. Виды повреждений несущих элементов

Высокие скорости скольжения и неблагоприятные условия смазки требуют, чтобы материал червяка и колеса имели низкий коэффициент трения, повышенную износостойкость и пониженную склонность к заеданию.

Выполнять червячные пары из однородного материала не желательно. Поэтому червяк и колесо выполняют из разных материалов.

Червяки. При работе червяки испытывают большее напряжение изгиба и кручения, а также напряжение растяжения( сжатия). Поэтому червяки делают из сталей. Ст. (20Х, 12ХН3А, 18ХГТ) с твердостью после закалки 57-64 HRC, и из Ст. ( 45, 45Х, 40ХН) с объемной закалкой до твердости 46-50 HRC, необходимо шлифовать и полировать поверхность витков червяка.

Червячное колесо. Марку бронзы выбирают в зависимости от скорости скольжения, ожидаемое значение которого ориентирован определенно по приближенной зависимости

Vs=4,5*10^-4 *n₁ , где n₁ – червяк, Т₂- колесо от 2 до 5 м/с применяются без-оловянные бронзы и латуни, значительно прочнее и дешевле оловянные бронзы, но имеют пониженные фрикционные св-ва и большую склонность к заеданию, поэтому их применяют в паре с закаленными с твердостью более 46 HRC, шлифованными и полированными червяками при малых скоростях до 2 м/с. Червячные колеса изготавливают цельными из СЧ.

58. Силы в зацеплении

59. Расчеты на контактную прочность и изгиб зубьев червячных колес.

1. Расчеты на контактную прочность

Этот процесс должен обеспечивать не только отсутствие усталости разрушения поверхности зубьев, но и отсутствие заедания. Наибольшее контактное напряжение определяется по формуле Герца. Подставив в эту формулу приведенный радиус кривизны червячной пары , приведенного модуля упругости и после преобразования получим формулу расчета:

Приняв примерно определенное значение z₂=40, q=10, K_H=1 получим приблизительную формулу проектировочного расчета червячной передачи:

2. Расчет на изгиб.

Этот расчет аналогичен расчету зубьев косозубых и цилиндрических колес, при этом в формулу определения Ϭf₂ вводим поправки и упрощения. Зубья червячных колес вследствие дуговой формы примерно на 40% прочнее цилиндрического косозубого колеса, что учитывает уменьшение формы зуба Ys₂.

Для червячного зацепления применяют коэффициент перекрытия зубьев Ye=0.47. С учетом этих поправок, получаем формулу проверочного расчета зубьев червячного колеса на изгиб:

Червяные передачи работают плавно и бесшумно, поэтому динамические нагрузки возникающие в этих передачах не велики и зависят от степени точности передачи и окружной скорости колеса v₂. При v₂˂3 м/с Кv=1, при v₂˃3 м/с Кv=1.1-1.3.

60. Кпд червячных колес. Тепловой расчет.

Червячные передачи по сравнению с зубчатыми при работе имеют повышенное скольжение в зацеплении и неблагоприятные условия смазки зацепления. Повышенное скольжение в зацеплении возникает, потому что окружные v₁- червяка и v₂- колеса направлены под углом скрещивания одна к другой. Поэтому витки червяка скользят по зубьям колеса.

Скорость скольжения v направлена по касательной к линии витков червяка и определяется:

КПД червячных передач: ɳ= ɳ_п+ ɳ_р+ ɳ_з , где ɳ_п+ ɳ_р+ ɳ_з – КПД, учитывающее соответствующие потери мощности подшипников, разбрызгивания и размешивания в зацеплении.

Общее ɳ червячной передачи определяется:

Кроме скорости скольжения на КПД передачи влияет сорт масла, матер червячной пары, твердость шерехватости поверхности витков червяка. Червячные передачи имеют сравнительно низкий КПД 0.7-0.9. ККД повышается  в случае увеличения числа заходов червяка и снижается с уменьшением коэффициента трения или угла трения. Коэффициент трения снижается с увеличением скорости скольжения.