Колесо червячное зубчатое — расчет, изготовление, материал

Опубликовано 05 Окт 2014

Механика | 51 комментарий

Червячная передача оказывается в реальной практике инженера, как ни странно, наиболее часто востребованной, смещая на второй план и зубчатую, и цепную, и ременную передачи. Причинами такого положения дел являются простота и общая итоговая дешевизна изготовления…

…червячной передачи при ее высокой компактности с возможностью получения очень большого передаточного числа, а при необходимости и обеспечения условия самоторможения.

Червячная передача работает плавно и бесшумно. Минусом червячной передачи является низкий КПД и, как следствие, нагревание (иногда достаточно сильное) при работе.

Для изготовления элементов зацепления червячной передачи нужны токарный и зубофрезерный станки. Червяк легко изготовит токарь средней квалификации, а зубофрезеровщику нужно будет нарезать всего одно червячное колесо (при изготовлении зубчатой передачи нужно нарезать шестерню и колесо). В идеале профиль, диаметр, шаг и число заходов червячной фрезы для нарезания зубьев колеса должны быть точно такими же, как и у червяка. То есть — фреза должна быть своеобразной копией червяка.

Для унификации (минимизации номенклатуры) зубонарезного инструмента и повышения взаимозаменяемости червяков и колес значения межосевых расстояний aw и номинальных значений передаточных чисел u червячных передач регламентируются ГОСТ 2144-76, а значения модулей m и коэффициентов диаметра червяка q — ГОСТ 19672–74.

Червяки традиционно изготавливают из закаленной конструкционной стали, а зубчатые венцы колес – чаще всего из бронзы или чугуна.

На рисунке ниже показано сечение червяка и червячного колеса плоскостью проходящей через центр колеса и перпендикулярной оси червяка.

Общие сведения

Основной причиной выхода из строя зубчатых колес является повреждение зубчатых венцов в результате усталостного выкрашивания, износа и поломок зубьев. Наименьшая интенсивность изнашивания в червячной парс обеспечивается, если червяк имеет высокую твердость (Н > 45НЯС), а его рабочие поверхности отполированы. Поэтому для червяков используются стали марок 45, 40Х, 40ХН, 35ХГСА, закаленные до твердости (45-55 )НКС с последующей шлифовкой и полированием.

Широко применяются червяки из сталей 20Х, 12ХНЗА, 18ХГТ и другие, подвергаемые цементации и из сталей 38Х2МЮА, 38Х2Ю и другие, упрочняемые азотированием. В этом случае достигается твердость поверхностей червяка (5(у-6У)НЯС, а финишную обработку производят шлифованием и полированием.

В качестве материалов для изготовления венцов червячных колес червячных передач используются бронзы, латуни и серые чугуны, которые условно делят на три группы:

• • группа I — оловянные бронзы;
• • группа II — безоловянные бронзы и латуни;
• • группа III — серые чугуны (применяют для изготовления малонагруженных или редко работающих передач, в которых габариты и масса не имеют определяющего значения).

Выбор марки материала червячного колеса зависит от скорости скольжения и производится по табл. П.4. Скорость скольжения мм, определяется по эмпирической формуле:

где Г2 — вращающий момент на валу червячного колеса, Н м; п — частота вращения червяка, об/мин.

Программа расчета в Excel червячной передачи

Уважающих труд автора прошу скачать файл после подписки на анонсы статей (подписные формы — в конце статьи и наверху страницы).

Ссылка на скачивание файла программы: raschet-chervyachnoy-peredachi (xls 197KB).

Программа размещена на 6-и листах файла MS Excel.

Уникальность программы состоит в том, что она, представляя собой три независимых блока, позволяет выполнить «прямой» проектный, «обратный» проектный и «ремонтный» расчеты!

1. «Прямой» проектный расчет в Excel размещен на листе «Проект-1».

По 9-и исходным данным программа выдает 57 расчетных параметров и на листе «Проект-1 (табл.)» автоматически формирует таблицы к чертежам червяка и червячного колеса!

Пользователь выбирает режим работы передачи, расчетный ресурс, передаточное число, материал червячного колеса, вводит значения частоты вращения червяка и вращающего момента на валу червячного колеса  и через мгновение получает выполненный расчет червячной передачи!!!

По заданным нагрузкам и скоростям рассчитываются геометрические параметры передачи.

2. «Обратный» проектный расчет червячной передачи размещен на листе «Проект-2».

По 12-и исходным данным программа рассчитывает 46 параметров и на листе «Проект-2 (табл.)» также автоматически формирует таблицы к чертежам червяка и червячного колеса!

В отличие от первого варианта расчета в данном случае пользователь может, задав основные геометрические параметры передачи, определить ее нагрузочную способность – рассчитать максимально допустимый момент на валу червячного колеса.

3. «Ремонтный» расчет передачи в Excel размещен на листе «Ремонт».

По 6-и данным, полученным в результате замеров вышедшей из строя червячной передачи, программа вычисляет 20 геометрических параметров и на листе «Ремонт(табл.)» автоматически формирует таблицы к чертежам!

Получив эти данные, можно воспользоваться  расчетом «Проект-2» и определить нагрузочные возможности ремонтируемой червячной пары.

Расчет червячной передачи

Таблица 3.27

Алгоритм расчета червячных передач_________

Продолжение табл. 3.27

Продолжение табл. 3.27

Продолжение табл. 3.27

Окончание табл. 3.27

Таблица 3.28

Рекомендуемые числа заходов червяка ______

Таблица 3.29

Коэффициент, учитывающий точность передачи_____

Таблица 3.30

Коэффициент У к2, учитывающий форму зуба червячного колеса

Расчет геометрии червячной передачи производят в соответствии с ГОСТ 19650-74, который предусматривает передачи с углом скрещивания осей червяка и колеса, равным 90°, и исходным червяком по ГОСТ 19036-81. Формулы для геометрического расчета цилиндрической червячной передачи приведены в табл. 3.31.

Таблица 3.31

Алгоритм геометрического расчета цилиндрической червячной передачи

Продолжение табл. 3.31

Окончание табл. 3.31

Таблица 3.32

Формулы для определения величин составляющих силы в зацеплении цилиндрической червячной передачи

Таблица 3.33

Зависимость угла трения о’ от скорости скольжения V

Таблица 3.34

Ориентировочные значения коэффициента полезного действия одноступенчатых червячных передач на подшипниках качения

Червячный редуктор в связи с невысоким КПД и большим выделением теплоты проверяют на нагрев. Температура нагрева масла:

• без искусственного охлаждения:

• с охлаждением вентилятором:

где /ра6 — температура нагрева масла, °С; раб — максимальная допустимая температура нагрева масла (для наиболее распространенных типов масла 1рраъ = 95 °С); Рч — мощность па червяке, Вт (разд. 3.1); г|чп — КПД червячной передачи (табл. 3.34); КТ — коэффициент теплоотдачи, принимаемый в расчетах равным (9-17) Вт/(м2х°С) (большие значения при хороших условиях охлаждения); /С1в — коэффициент при обдуве вентилятором (определяется по графику на рис. 3.53, где пвснт — частота вращения вентилятора, об/мин); у — коэффициент, учитывающий отвод теплоты от корпуса редуктора в металлическую плиту или раму, принимаемый в данных расчетах равным 0,3; А — поверхность охлаждения корпуса. м

Рис. 3.53

Рис. 3.54

Поверхность охлаждения корпуса А равна поверхности всех его стенок, кроме поверхности дна, которой он крепится к плите или раме.

Приближенно поверхность охлаждения корпуса можно принять в зависимости от межосевого расстояния передачи (график на рис. 3.54) или по формуле:

Заключение

Из-за огромного количества параметров я не стал подробно описывать весь алгоритм расчета. Пытливый читатель легко разберется сам по формулам в ячейках.

Базы данных и справочные материалы, используемые в процессе расчетов, размещены на тех же листах Excel справа от основных таблиц, скриншоты которых представлены выше.

Обратите внимание на ячейки с примечаниями! В них находится важная и очень полезная информация.

Думаю, червячная передача станет ближе и понятнее для многих инженеров и студентов при использовании данной программы, выполняющей рутинный расчет в Excel в мгновение ока.

Вопросы, отзывы, и замечания, уважаемые читатели, оставляйте, пожалуйста, в комментариях внизу страницы.

Другие статьи автора блога

На главную

Статьи с близкой тематикой

Отзывы

Геометрия червячных колес

Особенности геометрии червячного колеса заключаются в следующем: боковые поверхности его зубьев образуются инструментом, режущие кромки которого в станочном зацеплении воспроизводят в пространстве исходный производящий червяк, соответствующий сопряжонному с данным колесом рабочему червяку; делительные цилиндры исходного производящего червяка и нарезаемого червячного колеса могут не касаться, при этом колесо образуется со смещением, определяемым коэффициентом смещения червяка х; коэффициент х ограничивается по условиям подрезания или заострения зубьев червячного колеса значениями ±1. Основные геометрические параметры червячного колеса. Коэффициент смещения червяка х = Aw/m-0.5(z2 + q) Делительный диаметр: d2 = mz2; Диаметр вершин: da2 = d2 + 2m + 2xm; Диаметр впадин: df2 = d2 — 2.4m + 2xm; Способы определения размеров поля зацепления и длин контактных линий в различных фазах зацепления приведены в специальной литературе. Кроме передач со стандартными (по ГОСТ 19036—73) параметрами исходного и исходного производящего червяков в специальных редукторах и передачах применяют передачи с нестандартными параметрами. Например, в передачах с α

Поделитесь в соц.сетях:

Оцените статью: (Пока оценок нет) Загрузка...

Читайте также:

Цековка — ГОСТ, чертежи, конструкция, пр... Резец проходной отогнутый — геометрия, в... Заклепочник для резьбовых заклепок — кла... Люнеты токарные — ГОСТ, фото, видео...