Черв'ячні передачі Загальні відомості та класифікація черв'ячних передач
За допомогою черв'ячної передачі здійснюється передавання оберового руху між валами, осі яких мимобіжні в просторі і утворюють прямий кут. Черв'ячна передача складається із черв'яка 1, що має форму гвинта, та черв'ячного колеса 2, яке нагадує зубчасте колесо з косими зубцями угнутої форми. Передавання обертового руху у черв'ячній передачі здійснюється за принципом гвинтової пари, де гвинтом є черв'як, а гайкою є колесо – сектор, вирізаний із довгої гайки і зігнутий по колу.
У більшості випадків ведучим є черв'як і передача працює на зменшення частоти обертання веденого вала, хоча можливе передавання обертового руху і від черв'ячного колеса до черв'яка.
У зачепленні контакт вітків черв'яка та зубців черв'ячного колеса відбувається по лінії (на відміну від гвинтових зубчастих передач, де є точковий контакт зубців), до того ж із значним ковзанням. Тому через значні втрати у зачепленні черв'ячні передачі застосовують для передавання малих та середніх (до 50 кВт) потужностей, хоча зустрічаються і передачі, які здатні передавати потужність до 200 кВт.
За допомогою черв'ячної передачі можна реалізувати велике передаточне число u = 7...100 і більше. Такі передачі як кінематичні, так і силові використовують у підйомно-транспортних машинах, різних металообробних верстатах, транспортних засобах тощо.
Порівняно з іншими механічними передачами черв'ячні передачі мають такі переваги:
а) плавність та безшумність роботи при високих швидкостях;
б) достатньо висока надійність та простота догляду в експлуатації;
в) компактність, малі габаритні розміри при великому передаточному числі;
г) можливість виконання передачі самогальмівною (неможлива передача обертового руху від черв'ячного колеса до черв'яка).
До недоліків черв'ячних передач належать:
а) порівняно невисокий ККД, що не перевищує у деяких випадках 0,70–0,85;
б) використання для черв'ячного колеса дорогих антифрикційних матеріалів;
в) низька несуча здатність у порівнянні з зубчастими передачами.
Мале значення ККД черв'ячних передач не дозволяє використовувати їх для передавання великих навантажень, оскільки суттєві втрати потужності за рахунок тертя у зачепленні призводять до значного нагрівання передачі. Тому черв'ячні передачі краще застосовувати у приводах періодичної дії
Черв'ячні передачі і їхні елементи класифікують за такими ознаками:
– за формою початкової поверхні черв'яка – циліндричні чи глобоїдні;
– за формою профілю витків черв'яка у торцевій площині – конволютні (черв'як ZN), евольвентні (черв'як ZI), архімедові (черв'як ZA) та ін.;
– за розміщенням черв'яка щодо колеса – з нижнім, верхнім та бічним розміщенням черв'яка;
– за конструктивним оформленням – відкриті та закриті, що працюють у спеціальному корпусі.
На практиці більше застосовують черв'ячні циліндричні передачі архімедовим черв'яком ZA як більш прості у виготовленні.
Параметри черв'ячної передачі
Циліндричні черв'яки. Черв'як – це циліндричне тіло на поверхні якого є витки за формою гвинтової лінії. Якщо у торцевій площині витки черв'яка мають профіль архімедової спіралі, то такі черв'яки називають архімедовими (їх позначають ZA). В осьовому перерізі А – А бічні поверповерхні витка червяка ZA окреслені прямими лініями з профільним кутом α.
Витки черв'яка у торцевій площині можуть мати профіль продовженої або скороченої евольвенти. Такі черв'яки називають конволютними (позначають ZN; різновидності ZN1, ZN2, ZN3). Черв'яки типу ZN мають прямолінійні профілі у їх нормальному перерізі В–В. Кут профілю витків у нормальному перерізі αn.
Якщо витки черв'яка у торцевій площині мають профіль нормальної евольвенти, то такі черв'яки називають евольвентними (позначають Z/). Евольвентні черв'яки мають прямолінійний профіль витків у перерізі площиною С–С, паралельною осьовій, але зміщеною на радіус основного циліндра черв'яка. Важлива перевага евольвентних черв'яків – можливість шліфування їхніх робочих поверхней плоским боком шліфувального круга.
Витки архімедових та конволютних черв'яків шліфують конічними шліфувальними кругами. Черв'як при цьому стає близьким до архімедового або конволютного, але поверхня витків дещо відрізняється від лінійчатої.
Черв'яки можуть виготовлятись із одним або кількома витками. Стандартом на силові черв'ячні передачі передбачається застосування черв'яків із числом витків z1 = 1; 2; 4.
Exercise 17. Translate the following English text into Ukranian or Russian and explain all translation grammatical transformations you used
As a camshaft spins, lobes or cams open and close the valves on your engine in time with the piston to allow air in and exhaust out. The shape of the cam affects your engine's performance at different speeds. At 4,000 rpm, the valves open and close about 2,000 times per minute. The air enters the cylinder very quickly by the time the piston is at the bottom of its stroke; if the valve were to shut suddenly, the air flow into the cylinder would stop and it would lose momentum. The faster the engine goes, the more momentum it needs. So it's better to leave the valve open a bit longer to keep air flowing at higher speeds.
There are several different camshaft configurations. Two of the most common are single overhead cam and double overhead cam engines. Single overhead cam engines have one cam per head, whereas double overhead cam engines have two cams per head. Both types of cam are driven by a crankshaft that pulls a timing belt or timing chain. A double overhead cam engine is usually used when there are four or more valves in each cylinder; single overhead cam engines don't have enough lobes to activate that many valves. More valves equal more power, so a double overhead cam engine is typically more powerful than a single overhead cam engine. The ability to vary the timing of the valves is key to camshaft design. Variable valve timing was developed to allow the engine to adjust for optimal performance at different speeds. For example, Honda's Variable Valve Timing and Lift Electronic Control, or VTEC, system allows an engine to utilize multiple camshaft profiles. An extra intake cam keeps the cylinder's intake valve open longer than the regular cam at high speeds, and disconnects at low speeds. This allows more air in when the engine needs more power and less air in when the engine's needs are not as great. Other systems just change the timing of the cams so an intake valve opens and closes a little later at higher speeds, keeping the air flowing.
A camshaft is a rotating cylindrical shaft used to regulate the injection of vaporized fuel in an internal combustion engine. These are occasionally confused with the crankshaft of the engine, where the reciprocating motion of the pistons is converted into rotational energy. Instead, camshafts are responsible for the accurately-timed fuel injections required by internal combustion engines. Camshafts have multiple cams on them, which are used to open valves through either direct contact or pushrods. A camshaft is directly coupled to the crankshaft, so that the valve openings are timed accordingly.
Camshafts can be found in many different types of machines that require mechanical timing. Most of the time, they are found in internal combustion engines and perform the essential task of timing fuel injection. Even though camshafts can be found in different types of machines, they are typically used for valve-timing purposes. An example of this would be a fuel burner which injects fuel in timed intervals to help reduce fuel consumption. Camshafts have also played a role in older machines, such as water pumps and mechanical clocks.
An engine camshaft can be made from many different types of materials. The materials used in the camshaft depend upon the quality and type of engine being manufactured. For most mass-produced automobiles, chilled cast iron is used. Not only is it cheap, but chilled cast iron is also extremely durable and reliable. This is because cold treating increases the strength and hardness of any metal that undergoes the process.
For higher-quality camshafts, billet steel is used. While far superior to chilled cast iron in performance, the manufacturing process is both laborious and expensive— thus, billet steel is seldom found outside of high-performance or luxury cars. Camshafts made from this material are often made through the use of computerized numerical control (CNC) machines to ensure precision.
Camshaft timing is incredibly important for internal combustion engine performance. The rotation of the camshaft opens both the intake and exhaust valves of the cylinder, so proper timing is necessary for making sure fuel is injected and exhausted at the correct times. Since the camshaft is often coupled directly to the crankshaft itself, it can be timed in accordance with the position of the crankshaft. The two shafts are coupled through either a belt or gear arrangement, depending on the location of the camshaft.
The location of the camshaft can vary and depends on whether or not the cams—or lobes—of the shaft come in direct contact with the valves or open the valves through pushrods. Ideally, it will be positioned directly above the cylinder head, which eliminates the need for pushrods. For this reason, many internal combustion engines have camshafts located directly above the cylinder heads.
Exercise 18 Translate the following Ukranian text into English and explain all translation grammatical transformations you used