4.2.Передачи коническими зубчатыми колесами (Вопрос 48)

Конические передачи обеспечивают передачу момента вращения между осями, пересекающимися в пространстве под некоторым углом Σ(сигма). Наибольшее распространение получили ортогональные передачи, у которых угол Σ(сигма) равен 90º.

Нагрузочная способность конических передач меньше, чем цилиндрических, кроме того, они сложнее в изготовлении. Однако использование конических передач и в основном продиктовано компоновкой машины, что и обеспечивает их широкое применение.

По форме зуба конические колеса подразделяются на прямозубые и кривозубые. Наиболее широко применяются колеса с прямыми и круговыми зубьями.

В прямозубых колесах линия зуба совпадает с образующей конуса, а линии кругового зуба представляют собой дуги окружностей (См. Рис.4.3).

Рис.4.3. Варианты линий зуба конической передачи.

Передачи с круговым зубом работают плавно и имеют меньший уровень шума. Профиль зуба конического колеса очерчен эвольвентой, и в этом отношении он является аналогом цилиндрического.

Работа конической передачи может быть проиллюстрирована на примере перекатывания без скольжения двух усеченных конусов, углы при вершине которых 2δ₁ и 2δ₂ (Рис.4.4).

Рис.4.4. Схема конической передачи.

Передаточное отношение u(у) можно записать как

u=ω1/ ω2 (1)

Линейная скорость v точки контакта определяется выражением

v= ω1(d₁/2)= ω2(d₂/2) (2)

Из Рис.4.4 видно, что

(d₁/2)=R sin δ₁ (d₂/2)=R sin δ₂ (3)

где d₁, d₂, - средние диаметры усеченных ведущего и ведомого конусов, а R – среднее конусное расстояние. Передаточное отношение принимает вид

u=ω₁/ ω₂=d₂/d₁= sin δ₂ / sin δ₁ (4)

Поскольку для ортогональных передач выполняется соотношение Σ(сигма)= δ1 + δ2 = 90º, то выражение (4) можно переписать

u= tg δ₂ = ctg δ₁ (5)

4.3.Червячные передачи (Вопрос 49)

Червячные передачи обеспечивают передачу вращательного движения между валами со скрещивающимися осями, т.е. являются гиперболическими передачами.

По своей конструкции червячная передача является зубчато-винтовым механизмом, сочетающим в себе свойства как винтового, так и зубчатого. Она состоит из двух основных деталей: ведущего звена – червяка и ведомого – червячного колеса.

Червяк представляет собой винт с резьбой трапецеидального либо близкого к нему профиля с малым числом заходов Z₁=1 ÷ 4. Под числом заходов понимают число винтовых поверхностей, исходящих из поперечного, по отношению к оси червяка, сечения.

Колесо червячной передачи – это косозубое колесо, профиль зуба которого формируется огибанием витков червяка. Контакт зубьев в червячной передаче является линейным, что обеспечивает ей достаточно высокую грузоподъемность.

В зависимости от формы червяки подразделяются на цилиндрические и глобоидные (Рис.4.5).

Рис.4.5. Цилиндрические и глобоидные червяки.

В передаче с цилиндрическим червяком делительные и начальные поверхности как червяка, так и колеса представляют собой круговые цилиндры, а в глобоидных – части вогнутой поверхности тора для червяка и круговые цилиндры для колеса. Глобоидные передачи способны передавать большие моменты вращения по сравнению с цилиндрическими за счет увеличения длины линии контакта. Однако они сложны в изготовлении и из-за этого применяются реже.

Форма винтовой поверхности резьбы цилиндрического червяка также бывает различной. Существуют червячные передачи с архимедовым, конволютным и эвольвентным контурами.

Архимедов и конвалютные червяки нарезаются на обычных винторезных станках и, как правило, используются для мелкосерийного и единичного производства. Эвольвентный червяк в нормальном к оси сечении имеет эвольвентный профиль. Его можно отождествить с зубчатым колесом с малым числом зубьев, имеющих большой угол наклона. Эти передачи достаточно технологичны и используются при крупносерийном производстве.

Достоинства червячных передач заключаются в плавности и бесшумности их работы, а также в возможности обеспечить большую величину передаточного отношения. Кроме того, червячные передачи конструктивно могут быть выполнены самотормозящимися.

Главным их недостатком является низкий КПД и, как следствие этого, существенный нагрев элементов, который вынуждает проводить специальные мероприятия для отвода выделенного в передаче тепла.