34.Червячные передачи.Конструкция.Классификация.Достоинства и недостатки
Используется для передачи вращательного движения в тех случаях, когда оси валов перекрещиваются.
Червяк может быть цилиндрическим или глобоидным в зависимости от поверхности расположения резьбы, а также может быть эвольвентным или архимедовым (в данном случае решающую роль играет профиль резьбы).
Червячная передача состоит из винта, называемого червяком, и червячного колеса, представляющего собой разновидность косозубого колеса. Оси валов передачи перекрещиваются, угол перекрещивания обычно равен 900 .
В отличие от косозубого колеса обод червячного колеса имеет вогнутую форму, способствующую некоторому облеганию червяка и соответственно увеличению длины контактной линии. Резьба червяка может быть однозаходной или многозаходной (2, 4).
Достоинства:
возможность получения большого передаточного отношения;
плавность и бесшумность работы;
возможность получения самоторможения (при смене входа).
Недостатки:
сравнительно низкий к.п.д. ( при однозаходном червяке - 0,72; при двухзаходном - 0,8; при четырехзаходном - 0,9);
необходимость применения для колеса дорогостоящих антфрикционных материалов;
повышенный износ и нагрев.
Червячные передачи классифицируются по различным признакам:
1) по форме червяка:
с цилиндрическим червяком (рисунок 42а);
с глобоидным червяком (рисунок 42б);
с архимедовым червяком (по ГОСТ 19036-81 обозначается -ZA ). В осевом сечении профиль зуба имеет форму трапеции, в торцовом сечении - форму архимедовой спирали (рисунок 43а);
с конволютным червяком, имеющим прямолинейные очертания витка в нормальном сечении (рисунок 43б);
эвольвентным червяком ( ZJ ), представляющим косозубое колесо с малым числом зубьев и с большим углом наклона (в торцовом сечении зуб имеет эвольвентный профиль) (рисунок 43в).
35. Материалы и конструкции червяков и червячных колес
Конструкция червяков
Червяки выполняют заодно с валом. Насаживаемые червяки применяются крайне редко. Основные размеры червяка определены при проектировании. Ориентировочное расстояние между опорамиl определяется на стадии эскизного проектирования редуктора.
Одним из основных требований, предъявляемых к конструкции вала-червяка, является обеспечение высокой жесткости. С этой целью расстояние между опорами стараются делать как можно
Диаметр вала-червяка в ненарезанной части выбирают таким, чтобы обеспечить, по возможности, свободный выход инструмента при обработке витков и необходимую величину упорного заплечика для подшипника .
Если диаметр червяка недостаточно большой для обеспечения нужной высоты заплечика, то необходимо предусмотреть буртик .
Конструкция червячных колес
Основные размеры венца червячного колеса определены при проектировании.
Радиус
выемки поверхности вершин зубьев
колеса 
определяется
по диаметру червяка:
,
где
–
делительный диаметр червяка.
m – модуль передачи.
На
торцах червячного колеса выполняют
фаски 
с
округлением до стандартного значения
(стандартный размерный ряд фасок дан в
табл. 8).
Червячные колеса небольшого диаметра (до 100-120 мм) выполняют цельными. Толщину обода в этом случае можно принять:
.
Размеры диска и ступицы принимают как у сборных колес.
Более крупные колеса изготавливают сборными для экономии дорогостоящих бронз. Диск колеса выполняют из более дешевых чугунов или сталей, зубчатый венец – из бронзы.
Нарезание зубьев червячного колеса выполняют после сборки.
Конструкция диска зависит от объема выпуска. При мелкосерийном производстве заготовки дисков получают из проката или поковок с последующей токарной обработкой (рис. 11а). При серийном производстве (годовой объем выпуска свыше 100 шт.) предпочтительнее изготовление штампованных или литых дисков .
Для
облегчения выемки заготовки из штампа
или литейной формы необходимо на ободе
и ступице предусмотреть уклоны 
и
радиусы закругления
мм.
Для кованных и точеных дисков радиусы
закругления принимают
мм.
Червяки для силовых передач изготовляют из углеродистых или легированных сталей с соответствующей термообработкой, обеспечивающей высокую твердость рабочих поверхностей. Червяки из сталей 15Х, 20Х, 12ХН2, 18ХГТ, 20ХФ и т. д. подвергают цементации и закалке до твердости HRC58...63, а из сталей Ст6, 40, 45, 40Х, 40ХН закаляют до HRC45...55. Червяки из улучшенных и нормализованных сталей применяют в тихоходных и малонагруженных передачах, а также при отсутствии оборудования для их шлифовки, В передачах с колесами большого диаметра червяк изготовляют из бронзы, а колесо — из чугуна (для экономии бронзы). В большинстве случаев червяк выполняют как целое с валом реже насадным, т. е. изготовленным отдельно от вала и затем закрепленным на нем.
Выбор материала червячного колеса в основном зависит от скорости скольжения витков резьбы червяка по зубьям колеса
В связи со склонностью червячной передачи к заеданию и неблагоприятными условиями ее смазки венцы червячных колес изготовляют из бронзы. Реже их выполняют из чугуна и пластмасс. Для экономии бронзы из нее изготовляют лишь зубчатый венец (обод с зубьями), а центр колеса, т, е. ту часть его, которая находится внутри венца, выполняют из чугуна или углеродистой стали При скоростях скольжения vск=5...30 м/с и длительной работе без перерыва венцы червячных колес изготовляют из бронз БрОФ10-1, БрОНФ с высокими антифрикционными и противозадирными свойствами. При vск≤6 м/с зубчатые венцы выполняют из менее дорогих безоловянных бронз БрАЖ9-4Л, БрАЖН10-4-4Л и т. п.; при этом червяк должен иметь твердость HRC≥45.
В червячном колесе небольшого диаметра, не подвергающегося сильному нагреву, бронзовый венец обычно насаживают на центр с натягом и для надежности соединения скрепляют с ним винтами. В колесах больших и средних диаметров бронзовый венец скрепляют с центром винтами При серийном производстве червячные колеса изготовляют биметаллическими т. е. бронзовый венец отливают центробежным способом в форме, в которую помещают чугунный центр. При скоростях скольжения vск≤2 м/счервячные колеса для удешевления можно изготовлять целиком из чугуна СЧ15, СЧ18 и СЧ20. Для амортизации ударов при работе червячной передачи, глушения механической вибрации и максимального снижения износа зубьев червячных колес их иногда изготовляют из пластмасс. Пластмассовые червячные колеса применяют в небольших силовых передачах и приборах; материалом для них служат древеснослоистые пластики (ДСП), текстолит и полиамиды (капрон и нейлон). Показано пластмассовое червячное колесо из текстолитовых или древопластиковых пластин, насаженных на металлическую втулку и соединенных болтамимежду стальными дисками. В остальном конструкция червячного колеса такая же, как изубчатого колеса.