Меню Закрыть

Червячный механизм – Червячная передача.

Содержание

Червячный рулевой механизм

Этот тип рулевого механизма был широко распространен вплоть до 80-х годов прошлого века, однако сейчас на новых автомобилях практически не встречается. Однако «старички», в том числе ВАЗ «классического» семейства рулится именно с помощью червячного редуктора.

Задача редуктора, как мы знаем из статьи про рулевые механизмы – замедлить и увеличить усилие водителя и передать его на поворотные механизмы колёс. Червячный редуктор – относительно компактный узел. В его корпусе (точнее, картере) спрятан конец рулевого вала. Именно на конце и находится тот самый червяк, который дал название всей системе.

Червяк в механике – это по своей сути крупный винт с резьбой. За эту резьбу зацеплена ведомая шестерня (ролик), к которой прикреплена рулевая сошка. Вот эта пара «червяк-шестерня» как раз и называется червячной передачей. Для того чтобы детали меньше изнашивались в процессе трения, в картер червячного редуктора заливают масло.

Итак, крутящий момент с руля передается через редуктор на вращающуюся сошку. Дальше нужно распределить его на два колеса. Как это сделать, особенно если учесть, что рулевой вал расположен с краю?

Допустим, что автомобиль у нас леворульный. Червячный редуктор с сошкой находятся слева. Справа, зеркально от него на кузове закреплен маятниковый рычаг. Между собой сошка и рычаг связаны средней рулевой тягой.

От маятникового рычага и сошки направо и, соответственно, налево, отходят боковые тяги, связанные шарнирными соединениями. Тяги толкают поворотные рычаги, приводящие в движение ступицы колёс через рулевые наконечники.

Червячный рулевой механизм, как мы уже говорили, сейчас практически не встречается. Недостатков у него два:

— Руль неинформативен, то есть водитель плохо чувствует траекторию движения автомобиля и от этого им труднее управлять, особенно на высоких скоростях

— В червячном рулевом механизме слишком много соединений, которые со временем разбалтываются и начинают люфтить. Поэтому такую рулевую систему нужно довольно часто обслуживать: подтягивать соединения.

Достоинства, впрочем, тоже есть, и их тоже два:

— Рулевой механизм с червячным редуктором более устойчив к ударным нагрузкам, и передает меньше вибраций на руль

— Червячный механизм позволяет поворачивать колёса на большие углы, чем реечный.

Неудивительно, что сейчас (по состоянию на 2014 год) червячные редукторы встречаются, в основном, на тяжелых машинах для бездорожья. Например, их можно встретить на Land Rover Defender, Lada 4×4 (более известная как «Нива») и пикапе Mazda BT-50.

Впрочем, и в сегменте вседорожников червячный механизм постепенно вытесняется реечным. Так, от червячного редуктора к рейке относительно недавно перешли такие модели как Mitsubishi L200 и Chevrolet TrailBlazer.

Свое развитие червячная технология получила в виде винтового рулевого механизма.

knowcar.ru

Червячные передачи

Червячные передачи применяют для передачи вращательного движения между валами, у которых угол скрещивания осей обыч¬но составляет 0 = 90° (рис.2.5.1).

Рисунок 2.5.1. Червячная передача: 1 — червяк; 2 — венец червячного колеса.

В большинстве случаев веду¬щим является червяк, т. е. короткий винт с трапецеидальной или близкой к ней резьбой.

Для облегания тела червяка венец червячного колеса имеет зубья дугообразной формы, что увеличивает длину контактных линий в зоне зацепления.

Червячная передача — это зубчато-винтовая передача, дви¬жение в которой осуществляется по принципу винтовой пары.

6.1.2 Область применения червячных передач

Червячные передачи применяют при небольших и средних мощностях, обычно не превышающих 100 кВт. Приме¬нение передач при больших мощностях неэкономично из-за срав¬нительно низкого к. п. д. и требует специальных мер для охлажде¬ния передачи во избежание сильного нагрева. Червячные передачи широко применяют в подъемно-тран¬спортных машинах, троллейбусах и особенно там, где требуется высокая кинематическая точность (делительные устройства стан¬ков, механизмы наводки и т. д.). Червячные передачи во избежание их перегрева предпочти¬тельно использовать в приводах периодического (а не непрерыв¬ного) действия.

Теги; Червячные передачи, червячный вал, венец червячный, бронзовый червяк, винтовая передача, червячная передача, винт червячый, червячная шестерня, червяк редуктора червяк, шестерни, червячный венец, колесо червячное

 

Червячные передачи применяют для передачи вращательного движения между валами, у которых угол скрещивания осей обыч¬но составляет 0 = 90° (рис.2.5.1).

Рисунок 2.5.1. Червячная передача: 1 — червяк; 2 — венец червячного колеса.

В большинстве случаев веду¬щим является червяк, т. е. короткий винт с трапецеидальной или близкой к ней резьбой.

Для облегания тела червяка венец червячного колеса имеет зубья дугообразной формы, что увеличивает длину контактных линий в зоне зацепления.

Червячная передача — это зубчато-винтовая передача, дви¬жение в которой осуществляется по принципу винтовой пары.

6.1.2 Область применения червячных передач

Червячные передачи применяют при небольших и средних мощностях, обычно не превышающих 100 кВт. Приме¬нение передач при больших мощностях неэкономично из-за срав¬нительно низкого к. п. д. и требует специальных мер для охлажде¬ния передачи во избежание сильного нагрева. Червячные передачи широко применяют в подъемно-тран¬спортных машинах, троллейбусах и особенно там, где требуется высокая кинематическая точность (делительные устройства стан¬ков, механизмы наводки и т. д.). Червячные передачи во избежание их перегрева предпочти¬тельно использовать в приводах периодического (а не непрерыв¬ного) действия.

6.1.3 Достоинства червячной передачи

1) Плавность и бесшум¬ность работы.
2) Компактность и сравнительно небольшая мас¬са конструкции.
3) Возможность большого редуцирования, т. е. получения больших переда¬точных чисел (в отдельных случаях в не силовых передачах до 1000).
4) Возможность получе¬ния самотормозящей передачи, т. е. допускающей передачу дви¬жения только от червяка к колесу. Самоторможение червячной передачи позволяет выполнить механизм без тормозного устрой¬ства, препятствующего обратному вращению колеса.
5) Высокая кинематическая точность.

6.1.4 Недостатки червячной передачи

1) Сравнительно низкий к. п. д. вследствие сколь¬жения витков червяка по зубьям колеса.
2) Значительное выделе¬ние теплоты в зоне зацепления червяка с колесом.
3) Необходи¬мость применения для венцов червячных колес дефицитных ан¬тифрикционных материалов.
4) Повышенное изнашивание и склонность к заеданию.

6.1.5 Классификация червячных передач

В зависимости от формы внешней поверхности червяка (рис.2.5.2) передачи бывают с цилиндрическим (а) или с глобоидным (б) червяком.

Глобоидная передача имеет повышенный к.п.д., более высо¬кую несущую способность, но сложна в изготовлении и очень чувствительна к осевому смещению червяка, вызванному изнашиванием подшипников.

1. В зависимости от направления линии витка червяка чер¬вячные передачи бывают с правым и левым направлением линии витка.

2. В зависимости от числа витков (заходов резьбы) червяка передачи бывают с одновитковым или многовитковым червяком.

Рисунок 2.5.2. Схемы червячных передач

3. В зависимости от расположения червяка относительно колеса (рис. 2.5.3) передачи бывают: с нижним (а), боковым (б) и верхним (в) червяками. Чаще всего расположение червяка диктуется условиями компоновки изделия. Нижний червяк обыч¬но применяют при окружной скорости червяка u1?5 м/с во избежание потерь на перемешивание и разбрызгивание масла.
4. В зависимости от формы винтовой поверхности резьбы цилиндрического червяка передачи бывают: с архимедовым, конволютными и эвольвентным червяками. Каждый из них требует особого способа нарезания.

Рисунок 2.3.3 Виды расположения червяка

Эвольвентным червяк представляет собой цилиндрическое косозубое колесо с эвольвентным профилем и с числом зубьев, равным числу вит¬ков червяка.

Практика показала, что при одинаковом качестве изготовле¬ния форма профиля нарезки червяка мало влияет на работоспо¬собность передачи. Выбор профиля нарезки червяка зависит от способа изготовления и связан также с формой инструмента для нарезания червячного колеса.

Наибольшее распро¬странение получили архимедовы червяки рис. 2.5.4.

Рисунок 2.5.4 Архимедов червяк

6.1.6 Основные геометрические соотношения в червячной передаче

Геометрические размеры червяка и колеса определяют по формулам, аналогичным формулам для зубчатых колес. В червячной передаче расчетным является осевой модуль червяка m, равный торцовому модулю червячного колеса. Значения расчетных модулей m выбирают из ряда: 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20 мм.

6.1.7 Основные геометрические размеры червяка (рис. 2.5.6):

Рисунок 2.5.6 Геометрические параметры червяка

угол профиля витка в осевом сечении 2а = 40°
расчетный шаг червяка (2.5.1),
откуда расчетный модуль (2.5.2),
ход витка (2.5.3),
где z1 — число витков червяка;
— высота головки витка червяка и зуба колеса;
— высота ножки витка червяка и зуба колеса;
— делительный диаметр червяка, т. е. диаметр такого цилиндра червяка, на котором толщина витка равна ширине впадины,
где q — число модулей в делительном диаметре червяка или коэффициент диаметра червяка.
Чтобы червяк не был слишком тонким, q увеличивают с уменьшением m. Тонкие червяки при работе получают большие прогибы, что нарушает правильность зацепления.

Значения коэффициентов диаметра червяка q выбирают из ряда: 7,1; 8,0; 9,0; 10,0; 11,2; 12,5; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,4; 25,0.

Длина нарезанной части червяка зависит от числа витков.

6.1.8 Основные геометрические размеры червячного колеса

Рисунок 2.5.7 Геометрические параметры червячного колеса

диаметр вершин витков (2.5.4),
диаметр вершин витков (2.5.5),
делительный диаметр (2.5.6),
диаметр вершин зубьев (2.5.7),
диаметр впадин колеса (2.5.8)
межосевое расстояние — главный параметр червячной передачи

(2.5.9)

где -коэффициент смещения инструмента,
наибольший диаметр червячного колеса

(2.5.10)

Ширина венца червячного колеса зависит от числа витков червяка: В ГОСТе рекомендуются сочетания параметров z1, z2, q, m,обеспечивающие при стандартных межосевых расстояниях получение различных передаточных чисел u..

6.1.9 Конструктивные элементы червячной передачи

В большинстве случаев червяк изготовляют как одно целое с валом, для обеспечения жесткости червяка.

Для экономии бронзы зубчатый венец червячного колеса изготовляют отдельно от чугунного или стального диска:
1) колесо с напрессованным венцом. Эта конструкция применяется при небольшом диаметре колес в мелкосерийном производстве (рис. 2.5.8).

Рисунок 2.5.8 Колесо с напрессованным венцом

2) колесо с привернутым венцом. Такую конструкцию применяют при диметрах колеса более 400мм (рис.2.5.9)

Рисунок 2.5.9 Колесо с привернутым венцом

3) колесо с венцом, отлитым на стальном центре. Эту конструкцию применяют в серийном и массовом производстве (рис. 2.5.10)

Рисунок 2.5.10 колесо с отлитым венцом

Теги; Червячные передачи, червячный вал, венец червячный, бронзовый червяк, винтовая передача, червячная передача, винт червячый, червячная шестерня, червяк редуктора червяк, шестерни, червячный венец, колесо червячное

irontub.ru

Что такое червячная передача и где она применяется? :: SYL.ru

Червячная передача является небольшим зубчато-винтовым механизмом, который осуществляет движение по принципу винтовой пары. Данное устройство применяется для передачи усилий вращательного движения между валами, угол скрещивания которых составляет 90 градусов.

Устройство

Чаще всего ведущим звеном в конструкции данного механизма является «червяк», то есть небольшой винт с трапецеидальной резьбой. Устройство данной детали весьма примитивное, и вся червячная передача – это всего лишь два механизма, главным из которых является тот самый «червяк». На венце данного устройства имеются зубья дугообразной формы, которые существенно увеличивают значение контактных линий в месте механизма устройства.

Преимущества действия данного механизма и недостатки

Червячный мотор редуктор и другие устройства, выполненные по данной технологии, отличаются своей бесшумной и в то же время плавной работой. Также данные устройства весьма компактны по размерам, за счет чего имеют относительно небольшую массу конструкции. Мотор редуктор червячный отличается своей возможностью большого редуцирования – свойством получения высоких передаточных чисел. Также данное устройство владеет высокой кинематической точностью. Вместе с тем основным его недостатком является сравнительно низкий коэффициент полезного действия. Данная характеристика образуется за счет скольжения витков червячного винта по зубьям колеса устройства. Также червячная передача имеет высокую склонность к заеданию, вследствие чего устройство данного механизма не может похвастаться своей надежностью и долгим сроком эксплуатации.

Применение

Если говорить об автомобильной промышленности, то данная передача чаще всего ставится на троллейбусы. Кроме этого, она широко востребована в промышленной отрасли. Червячная передача используется во многих станках и подъемно-транспортных машинах. Как правило, область применения данного устройства ограничивается устройствами с номинальной мощностью менее 100 кВт. На более мощных инструментах она не применяется из-за низкого КПД и частых нагревов во время эксплуатации, что требовало бы использования дополнительных систем охлаждения.

Материалы для производства

Напоследок немного информации о том, какие материалы используются при производстве червячной передачи. Винты для данных устройств чаще всего изготовляются из высокопрочной легированной или углеродистой стали. Помимо этого, при производстве червяки данного механизма подвергаются термической обработке, которая значительно повышает прочность устройства. На заключительных этапах после закалки сталь отправляется на шлифовку. Что касается зубчатых венцов, они могут производиться из нескольких материалов. Бронза будет это, латунь или чугун, зависит от антифрикционных свойств данного устройства. Кстати, каждый из вышеперечисленных материалов используется на червяках при определенной скорости скольжения. Например, чугун используется при скорости VS < 2 м/с.

www.syl.ru

📌 Червячная передача — это… 🎓 Что такое Червячная передача?

Червячная самотормозящая передача в механизме управления воротами

Червя́чная переда́ча (зубчато-винтовая передача) — механическая передача, осуществляющаяся зацеплением червяка и сопряжённого с ним червячного колеса[1].

Конструкция

Червяк представляет собой винт со специальной резьбой, в случае эвольвентного профиля колеса форма профиля резьбы близка к трапецеидальной[2]. На практике[2] применяются однозаходные, двухзаходные и четырёхзаходные червяки.

Червячное колесо представляет собой зубчатое колесо. В технологических целях червячное колесо, как правило[2], изготовляют составленным из двух материалов: венец — из дорогого антифрикционного материала (например из бронзы), а сердечник — из более дешёвых и прочных сталей или чугунов.

Входной и выходной валы передачи скрещиваются, обычно (но не всегда) под прямым углом.

Функционирование

Передача предназначена для существенного увеличения крутящего момента и, соответственно, уменьшения угловой скорости. Ведущим звеном является червяк. Червячная передача без смазки и вибрации обладает эффектом самоторможения и является необратимой: если приложить момент к ведомому звену (червячному колесу), из-за сил трения передача работать не будет. Передаточные отношения i червячной передачи закладываются в пределах от 8 до 100, а в некоторых приложениях — до 1000[1].

Достоинства и недостатки

  • Достоинства:
    • Плавность работы
    • Бесшумность
    • Большое передаточное отношение в одной паре
    • Самоторможение
    • Повышенная кинематическая точность
  • Недостатки:
    • Сравнительно низкий КПД (целесообразно применять при мощностях не более 100 кВт)
    • Большие потери на трение (тепловыделение)
    • Повышенный износ и склонность к заеданию
    • Повышенные требования к точности сборки, необходимость регулировки
    • Необходимость специальных мер по интенсификации теплоотвода

Указанные недостатки обусловлены связанной с геометрией передачи невозможностью получения жидкостного трения[3].

Классификация

Червяки различают по следующим признакам:

  • по форме поверхности, на которой образуется резьба
    • Цилиндрические
    • Глобоидные
  • по направлению линии витка
  • по числу заходов резьбы
    • однозаходные
    • многозаходные
  • по форме винтовой поверхности резьбы
    • с архимедовым профилем
    • с конволютным профилем
    • с эвольвентным профилем

Зубчатые колёса различают по следующим признакам:

  • по профилю зуба
    • прямой — (контакт по точке, ненагруженные передачи)
    • вогнутый — «охватывающий» червяк (контакт по линии)
    • роликовый — зубы вырожденного сектора заменены на винтовой ролик
  • по типу зубчатого колеса
    • полное колесо (полный оборот, непрерывное вращение)
    • зубчатый сектор (поворот сектора от одного крайнего положения до другого)
    • вырожденный сектор (в паре с глобоидным червяком — рабочая длина сектора меньше рабочей длины червяка)

Применение

Червячная передача главным образом применяется в червячных редукторах.

Достаточно часто червячные передачи используются в системах регулировки и управления — самоторможение обеспечивает фиксацию положения, а большое передаточное отношение позволяет достичь высокой точности регулирования (управления) и(или) использовать низкомоментные двигатели.

Благодаря этим же характеристикам червячные передачи и червячные редукторы широко применяются в подъёмно-транспортных машинах и механизмах (например, лебёдках)

Часто в виде червячной пары изготавливаются механизмы натяжения струн (колковая механика) музыкальных инструментов, например гитары.[4] В данном применении полезным оказывается эффект самоторможения (необратимость).

Примечания

Литература

  • Скойбеда А. Т. и др. Детали машин и основы конструирования: Учебник. / Скойбеда А. Т., Кузьмин А. В., Макейчик Н. Н. Под общ. ред. А. Т. Скойбеды. — Мн.:Вышэйшая школа, 2000. — С. 335—363. — 584 с. — 3000 экз. — ISBN 985-06-0081-0

Cм. также

См. также

dic.academic.ru

Червячная передача.

Червячная передача состоит из винта, называемого червяком, и червячного колеса, представляющего собой разновидность косозубого колеса (рис. 1). Червячные передачи относятся к зубчато-винтовым. Если в зубчато-винтовой передаче углы наклона зубьев принять такими, чтобы зубья шестерни охватывали ее вокруг, то эти зубья превращаются в витки резьбы, шестерня — в червяк, а передача — из винтовой зубчатой в червячную. Преимущество червячной передачи по сравнению с винтовой зубчатой в том, что начальный контакт звеньев происходит по линии, а не в точке. Угол скрещивания валов червяка и червячного колеса может быть каким угодно, но обычно он равен 90°. В отличие от косозубого колеса обод червячного колеса имеет вогнутую форму (см. рис. 1), способствующую некоторому облеганию червяка и соответственно увеличению длины контактной линии. Направление и угол подъема зубьев червячного колеса такие же, как и у витков резьбы червяка. Резьба червяка может быть однозаходной или многозаходной, а также правой или левой. Наиболее распространена правая резьба с числом заходов z1=1…4.

Рис. 1

Различают два основных вида червячных передач: цилиндрические, или просто червячные, передачи (с цилиндрическими червяками) (рис. 2) и глобоидные (с глобоидными червяками) (рис. 3).

Рис. 2

В зависимости от формы профиля резьбы цилиндрических червяков различают червяки:

  • архимедовы,
  • конволютные,
  • эвольвентные,
  • с вогнутым профилем витков
  • .

Архимедов червяк (рис. 4, а) в осевом сечении имеет трапецеидальный профиль резьбы. В торцовом сечении витки резьбы очерчены архимедовой спиралью, откуда этот червяк и получил свое название. Конволютный червяк имеет трапецеидальный профиль резьбы в нормальном сечении витков. Эвольвентный червяк (рис. 4, б) характеризуется эвольвентным профилем резьбы в сечении. В машиностроении наиболее распространены архимедовы червяки, так как технология производства их проста и хорошо разработана. Архимедовы червяки применяют обычно без шлифовки. При необходимости шлифовки рабочих поверхностей витков резьбы предпочитают конволкгные и эвольвентные червяки, шлифовка которых по сравнению с архимедовым червяком проще и дешевле. Червяки с вогнутым профилем витков резьбы (рис. 4, в) имеют большую поверхность контакта с зубьями червячных колес, и поэтому, надо полагать, в будущем они найдут широкое применение. В передачах с архимедовыми, конволютными и эвольвентными червяками профиль зубьев червячных колес эвольвентный (рис. 14, а, б). Следовательно, в сечении, проходящем через ось червяка и среднюю плоскость колеса, зацепление червячной передачи представляет собой эвольвентное зацепление зубчатого колеса с зубчатой рейкой (рис. 4, а, б). Это зацепление может быть без смещения или со смещением. Наиболее распространены червячные передачи без смещения. Червячные передачи со смещением применяют при необходимости вписания в заданное или стандартное межосевое расстояние.

Рис. 3

Червячные передачи со смещением, так же как и зубчатые со смещением, выполняют путем радиального смещения режущего инструмента относительно заготовки червячного колеса при нарезании. Дня нарезания червячных колес без смещения и со смещением пользуются одним и тем же инструментом, а так как червячная фреза и червяк должны иметь точно одинаковые размеры, то червячная передача со смещением выполняется за счет колеса.

Рис. 4

Глобоидные червяки в осевом сечении имеют обычно трапецеидальный профиль резьбы (рис. 4, г). В передачах с этим червяком профиль зубьев червячных колес тоже трапецеидальный. Иногда применяют глобоидные червяки с вогнутым профилем витков. Так как в глобоидной передаче по сравнению с червячной цилиндрической число зубьев колеса и витков резьбы червяка, находящихся в зацеплении, больше, то несущая способность ее значительно выше (в 1,5..,4 раза) Однако глобоидные передачи требуют повышенной точности изготовления и монтажа и повышенного охлаждения (редукторы с глобоидными передачами при своих малых габаритах сильно нагреваются). Поэтому их применяют редко и притом при тяжелых нагрузках и установившихся режимах работы.

Ведущее звено червячной передачи в большинстве случаев — червяк, а ведомое — червячное колесо. Термины, определения и обозначения для червячных передач с постоянным передаточным отношением примем по ГОСТ 18498—73. В отличие от косозубой передачи в червячных передачах расчетным модулем m червячного колеса и червяка служит р/π, где р — делительный окружной шаг зубьев колеса или делительный осевой шаг витков червяка (рис. 4, а, б, в) называемый расчетным шагом. Для червяков и колес червячных цилиндрических передач модули m мм, нормализованы ГОСТ 19672-74 (СГ СЭВ 267-76) (частичное извлечение): 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0.

Очевидно, что для червяка р является шагом резьбы. Имея в виду, что за один оборот червяка червячное колесо поворачивается по начальной окружности на размер, равный ходу резьбы червяка z1p, и учитывая формулы, можем написать, что окружная скорость червячного колеса


откуда следует, что

где dw2, z2 и n2 — соответственно начальный диаметр, число зубьев и частота вращения колеса;
dw1 и n1 — то же, червяка;
γw — начальный угол подъема резьбы червяка;
z1 — число заходов резьбы червяка.

Передаточное отношение червячной передачи в соответствии с формулами:


где ω1 и ω2 — угловые скорости червяка и колеса;
Т2 и Т1 — крутящие моменты, передаваемые соответственно червячным колесом и червяком;
η — к. п. д. передачи.
Передаточное число червячной передачи u определяется по формуле

Если ведущее звено — червяк, то передаточное отношение i и передаточное число u имеют одинаковое значение. Для червячных передач, так же как и для зубчатых, номинальные значения передаточных чисел u стандартизованы ГОСТ 2185—66, СГ СЭВ 221-75.

Из анализа формулы


следует, что по сравнению с обыкновенными зубчатыми передачами передаточное отношение (передаточное число) червячной передачи может быть значительно большим. Так, например, при однозаходном червяке (z1=1) и червячном колесе с z2=100 передаточное число передачи u=100. При одном и том же передаточном числе червячная передача гораздо компактнее обыкновенной зубчатой передачи. Возможность осуществления большого передаточного числа при одной ступени передачи, компактность, плавность и бесшумность работы — основные достоинства червячных передач. Благодаря этим достоинствам червячные передачи широко применяют в подъемно-транспортных машинах, различных станках и некоторых других машинах. Передаточное число червячной передачи принимают обычно в пределах u=8…90, но в специальных установках оно доходит до u=1000 и более.

В червячной передаче помимо потерь передаваемой мощности, свойственных зубчатой передаче, имеются потери мощности, свойственные винтовой паре. Следовательно, к. п. д. червячной передачи значительно меньше, что является основным недостатком червячных передач. К недостаткам относятся также склонность витков резьбы червяка и зубьев колеса к заеданию и необходимость применения для венцов червячных колес дорогих антифрикционных материалов. Из-за этих недостатков червячные передачи применяют значительно реже зубчатых и только для передачи небольших и средних мощностей, обычно до 50 кВт и реже — до 200 кВт.


metiz-bearing.ru

Червячный редуктор: особенности и ремонт

Ищем двух авторов для нашего сайта, которые ОЧЕНЬ хорошо разбираются в устройстве современных автомобилей.
Обращаться на почту [email protected]

Различные устройства и механизмы для трансформации крутящего момента и изменения его направления используются с древних времён, но только современные редукторы способны справляться с теми нагрузками, которые необходимо преобразовывать человеку в 21 веке. Червячный редуктор является одним из таких «приспособлений» используемых для изменения передаточного числа вращения вала.

Червячный редуктор

Данное устройство имеет достоинства и недостатки, но по сравнению с деревянными шестернями используемыми в Древнем Египте для орошения полей, червячный редуктор является совершенным устройством, во всех отношениях.

Преимущества червячных редукторов

Среди преимуществ этого механизма по трансформации крутящего момента можно выделить следующие достоинства:

Высокое передаточное число

Червячный редуктор позволяет передавать крутящий момент с соотношением до 1000/1, что практически невозможно реализовать при других технических решениях.

Компактность

Червячный одноступенчатый редуктор имеет небольшие габариты, поэтому данный механизм и двигатель могут быть объединены в одном корпусе.

Бесшумность

В сравнении с другими редукторами, червячный механизм производит меньший уровень шума во время работы.

Плавность хода

Передача крутящего момента посредством червячного редуктора, позволяет добиться идеальной плавности хода подключённых к данному устройству механизмов.

Отсутствие обратного хода

Если передаточное число червячного редуктора превышает значение 35/1, полностью отсутствует эффект «обратного хода». Ведущее колесо в этом случае невозможно провернуть и при небольшом угле подъёма червяка. Если данный показатель будет слишком мал, то блокировка обратного хода произойдёт и при меньшем передаточном соотношении.

Ведущее колесо редуктора

Недостатки червячных редукторов

Данный механизм имеет и недостатки, которые накладывают значительные ограничения на использование червячной передачи, если мощность агрегата превышает 60 кВт. К недостаткам редуктора этого типа относятся:

Низкий КПД

В сравнении с другими устройствами по трансформации крутящего момента, КПД червячного редуктора значительно ниже, поэтому там, где не требуется высокая плавность хода и низкий уровень шума, данные механизмы не применяются по экономическим соображением.

Нагрев

Несмотря на то, что червячная передача находится в рабочей смазке в течение всего срока эксплуатации, все равно происходит значительный нагрев в результате трения металлического червяка и ведомой шестерни.

Особенно сильно этот нежелательный эффект проявляется, если мощность агрегата превышает 16 кВт.

Невозможно применить данную конструкцию, если мощность передаваемого крутящего момента слишком велика

Особенности конструкции, а также низкий КПД не позволяют использовать данное устройства для мощных установок. Наиболее распространённые механизмы, в которых реализованный способ червячной передачи крутящего момента не превышает значения 15 кВт.

Большой люфт между валами

Данная проблема проявляется при значительном износе червячного привода и имеет большее значение, чем в других видах передаточных механизмов.

Детали редуктора

Виды червячных редукторов

Червячные редукторы могут существенно отличаться в зависимости от области применения механизма.

Основные отличия, которые могут использоваться в конструкции:

  • Разное число заходов;
  • Материал детали;
  • Направление резьбы;
  • Профиль резьбы;
  • Типами применяемого винта.

Данные отличия могут присутствовать в различных сочетаниях. Какие виды червячных редукторов использовать решает инженер на стадии проектирования и разработки устройств и механизмов, использующих такие типы передачи крутящего момента.

Редуктор

Проектирование червячного редуктора

Смастерить червячный редуктор своими руками практически невозможно.  Расчёт червячного механизма должен осуществляться квалифицированным специалистом. Когда чертёж будет сделан, все детали по нему изготавливаются только из материалов надлежащего качества, иначе зубчатый механизм может выйти из строя после непродолжительной работы. Сборка червячного редуктора, также должна осуществляться опытным мастером. Несоблюдение этого правила может значительно снизить эксплуатационный ресурс детали, ведь кроме правильной установки валов, понадобится тщательная регулировка червячного механизма.

Если необходимо применение червячного редуктора для того чтобы установить самодельный механизм по передаче крутящего момента, то в это случае лучше использовать уже готовые б/у изделия от техники, в которой используется подобный вид передачи крутящего момента. В том случае, когда осуществляется самостоятельная разработка новых устройств, которые будут запатентованы, проектирование червячного редуктора следует заказать в конструкторском бюро, занимающемся подобными разработками.

Червячный редуктор в разобранном виде

Принцип работы

Основой всего передаточного механизма является червеобразный ведущий винт, в «честь» которого данные типы редукторов и получили своё название. Червячный винт взаимодействует с шестерней, осевой вал которой расположен под прямым углом. В результате такой сцепки происходит трансформация высокой скорости вращения входного вала с низким крутящим моментом, на вращение выходного вала с небольшой частотой, но значительно большим усилием. Компоновка червячного редуктора может быть различной. Если вал червячного редуктора вращается со скоростью ниже 5 м/с, то червяк располагается снизу, если скорость выше — то устанавливается редуктор с верхним червяком.

Большинство механизмов этого типа используются с одной передаточной ступенью, но иногда для регулирования соотношения может применяться двухступенчатый червячный редуктор.

Если скорость вращения вала более 10 м/с подшипники и гипоидные передачи должны смазываться под давлением. Если мотор тихоходный, то достаточно естественной циркуляции масла при вращении передачи.

Масло для червячных редукторов должно быть высокой вязкости, иначе процесс износа наиболее нагруженных частей редуктора значительно ускорится.

Ремонт редуктора

Несложный ремонт червячного редуктора можно осуществить собственными силами. Если мотор и привод объединены в одном корпусе, то следует аккуратно разобрать механизм.

Часть общего картера, в которой находится привод, также подлежит разбору.  Если конструкция червячного привода изготовлена под высокоскоростной мотор, то, прежде чем приступать к разбору редуктора, необходимо слить трансмиссионное масло из корпуса.

В редукторе этого типа применяются высококачественные подшипники, поэтому наиболее часто необходимость ремонте возникает если шестерня и червяк изношены свыше предельных значений. Рабочая пара всегда подлежит одновременной замене на полный ремкомплект, который прежде чем поступить в торговую сеть, должен быть правильно подобран и испытан на специальном стенде.

Если износ червячной пары незначительный, то зазор можно ликвидировать, используя специальные шайбы-прокладки на ведомом валу.

Конструкция червячного редуктора также позволяет осуществить регулировку зацепления шестерни с червяком без разбора корпуса. Для этой цели используется болт, который встроен  в корпус. Если имеется чертёж устройства, то можно без труда определить, где шестерня регулируется. Если чертёж отсутствует, то косвенным признаком регулировочного болта, будет наличие на нём контргайки, которая используется для фиксации отрегулированного зазора между червяком и зубчатым колесом. Крайне редко подшипники редуктора требуют замены. Обычно привод оснащается качественными шарикоподшипниками, которые не требуют замены или ремонта в течение всего эксплуатационного срока детали. Подшипники могут быть испорчены только в том случае, когда привод долгое время использовался без смазки или с применением некачественных смазочных материалов.

Рекомендация профессионалов

Профессиональные механики, а также инженеры занимающимися проектированием такого вида редукторов, не рекомендуют использовать червячный привод, если передаваемая мощность превышает 200 кВт.  Конструкция червячного редуктора не позволяет справляться с таким нагрузками, по причине чрезмерного нагрева во время работы. Если мощность устройства находится в диапазоне от 60 до 200 кВт, то в этом случае также необходимо разработать чертёж, на котором будут обозначены принудительное охлаждение масла, и правильный подбор материалов, из которых будет изготовлены червяк и шестерня передаточного механизма.

Кинематическая система устройства должна быть изображена таким образом, чтобы вращение ведомого зубчатого колеса было расположено под прямым углом к вращению входного вала червяка. Также необходимо сделать точное описание каждой детали, которая используется в передаточном механизме. Подшипники следует также указать на схеме, а чертёж должен отображать диаметр посадочного места для них.

Работа червячного редуктора возможна в любых погодно-климатических условиях, но при эксплуатации устройства в северных районах страны, необходимо использовать специальные масла и смазочные материалы, которые не застывают при низких температурах.

Червячный редуктор — малогабаритный тихоходный механизм, поэтому если необходимо сэкономить рабочее пространство при значительном показателе передаточного соотношения, то данный агрегат будет вне всякой конкуренции среди других моделей редукторов.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

swapmotor.ru

Червячный редуктор | назначение, достоинства и недостатки червячных редукторов

Механический редуктор – (от англ. «reduce» — уменьшать, снижать) это устройство, которое передаёт и преобразует крутящий момент между двигателем и исполнительным механизмом. Механический редуктор может быть как одноступенчатый, так и многоступенчатый. Чаще всего редукторы преобразуют низкий крутящий момент, но высокую скорость вращения в более низкую и пропорционально увеличившийся крутящий момент на выходе. Мультипликатором называется такой редуктор, которой повышает угловую скорость вала в ущерб крутящему моменту.

Многоступенчатые редукторы называются коробками передач, а редукторы с плавным изменением передаточного отношения называются вариаторами.

Редукторы делятся на классы главным образом по типу используемой механической передачи. Также существуют подклассы, определяемые тип корпуса, мощность, скорость вращения, передаточное число, способ охлаждения и другие малозначимые параметры.

Из большого количества редукторов можно выделить отдельный класс устройств, в которых передача осуществляется особым способом. Такие устройства называются червячными редукторами.

Червячные редукторы передают крутящий момент посредством червячной передачи. Червячная передача также называется зубчато-винтовой, поскольку основными элементами такой передачи являются зубчатое червячное колесо и винт-червяк.

Червяк – это особый винт с трапецеидальной формой профиля резьбы. Изготавливается из прочных материалов. Имеет много разновидностей, но на практике самыми удобными оказываются однозаходные, двухзаходные или четырёхзаходные червяки. Степень заходности зависит от количества индивидуальных каналов резьбы.

Червячное колесо внешним видом похоже на обыкновенное зубчатое колесо, но чаще всего резьба подогнана под форму резьбы сопряжённого с этим колесом червяка. Изготавливаются зубчатые колёса для довольно мощных червячных редукторов чаще всего из двух разных материалов. В качестве материала для зубьев используется высокопрочный антифрикционный металл, а для сердечника подходит любая прочная, но не дорогая сталь или обыкновенный чугун.

Червячная передача благодаря своей конструкции довольно эффективна в устройствах, где требуется высокий крутящий момент, сопряжённый с низкой угловой скоростью. Червяк является ведущим звеном механизма. Это означает, что крутящий момент от двигателя передаётся на червяк, а уже потом червяк передаёт момент на зубчатое колесо, который в свою очередь вращает выходной вал. Вследствие эффекта самоторможения червячная передача является необратимой. То есть приложенный момент к зубчатому колесу не сможет заставить двигаться червяк, даже при обилии смазки, поскольку силы трения во много раз превышают приложенную силу.

Достоинства и недостатки

Червячная передача в силу своих конструктивных особенностей имеет как достоинства, так и недостатки.

Из достоинств стоит отметить плавность хода, эффект самоторможения, низкий уровень шума, большое передаточное отношение с использованием всего двух деталей.

Из недостатков следует обратить внимание на сравнительно низкий КПД, повышенный износ, заедание, большое тепловыделение вследствие сил трения. Низкий КПД обуславливает применение подобных механизмов при передаче относительно небольших мощностей до 100 кВт. Для предотвращения скорого износа и заедания необходимо соблюдать требования к точности сборки и регулировать механизмы. Высокое тепловыделение требует специальных установок для отвода лишнего тепла.

Различие редукторов в основном сводится к различиям червяков и зубчатых колес, из которых собран данный червячный редуктор.

Червяки разделяются на типы по следующим признакам:

  • по количеству заходов резьбы: однозаходные, многозаходные
  • по направлению нарезки резьбы: правые, левые
  • по форме винта, на котором нарезана резьба: цилиндрические, глобоидные
  • по форме профиля резьбы: с конволютным профилем, с архимедовым профилем, с эвольвентным профилем
  • Зубчатые колёса разделяются на типы по следующим признакам:
  • по типу колеса: собственно колесо, зубчатый сектор, вырожденный сектор
  • по профилю зубьев: прямой, вогнутый, роликовый (вместо зубьев используется вращающийся ролик)

Червячные редукторы со встроенным двигателем называются червячными мотор-редукторами. В редукторах чаще всего двигательный вал располагается под прямым углом к движимому. Компоновка червячного редуктора выбирается исходя из конкретных требований к устройствам. Двигатель может располагаться как сверху приводимого в движение колеса, так и снизу и сбоку. При боковом расположении двигатель устанавливается вертикально. Вследствие вертикального расположения усложняется процесс смазки подшипников вала, а также чистки внешних элементов.

Для увеличения передаточного числа используются разные технологии, но наиболее эффективной является применение большего числа ступеней.

Для смягчения сил трения и повышения сопротивления заеданию применяются специальные вязкие смазочные составы или масла. При низких скоростях вращения смазка осуществляется при помощи специальных ванночек с маслом либо использованием специальных устройств, разбрызгивающих смазку в места повышенного трения. Для червячных редукторов, скорость вращения которых высока применение ванночек нецелесообразно, и применяется принудительная смазка охлаждёнными смазочными материалами.

Основные преимущества редуктора червячного перед зубчатыми передачами заключаются в том, что начальный контакт звеньев происходит не в точке, а по линии. Также входной и выходной валы могут скрещиваться под разными углами, но чаще всего этот угол составляет 90 градусов. Также червячная передача занимает гораздо меньше места, чем зубчатая при одинаковом большом передаточном отношении.

Помимо червячного редуктора червячная передача также применяется в системах регулирования и управления различными устройствами. Благодаря самоторможению обеспечивается точная фиксация положения, а большое передаточное отношение (до 1000) позволяет наиболее точно отрегулировать положение, либо использовать маломощные двигатели. Также червячные передачи и червячные редукторы отлично подходят для установки в качестве механизма передачи в подъёмные и лебёдочные механизмы благодаря своим конструктивным особенностям.

Некоторые технические характеристики промышленно производимых и широко распространённых червячных редукторов.

Самыми распространёнными являются одноступенчатые мотор-редукторы.

Тип Передаточное число Частота вращения выходного вала об/мин Номинальный крутящий момент на выходном валу Нм
редуктор мотор-редуктор
Ч-20 МЧ-20 5 — 50 28 — 300 4
Ч-25 МЧ-25 6
Ч-31,5 МЧ-31,5 8
2Ч-40 МЧ-40  5 — 80 9,37 — 300 28 — 37
Ч-50 МЧ-50 50 — 70
1Ч-63, 2Ч-63 МЧ-63 5 — 80 7,5 — 300 95 — 135
1Ч-80, 2Ч-80, Ч-80 МЧ-80 150 — 280
Ч-100 МЧ-100 315 — 570
Ч-125 МЧ-125 615 — 1000
Ч-160 МЧ-160 1100 — 1900
Ч-200 МЧ-200 1600 — 3100
Ч-250 МЧ-250 2700 — 5700
Ч-320 МЧ-320 4400 — 10000
Ч-400 МЧ-400 6500 — 19000
Ч-500 МЧ-500 8200 — 33000
РЧН-180 МРЧН-180 12,5 — 50 20 — 90 1300 — 1800
РЧП-300 МРЧП-300 16, 25, 50 20 — 40 4200

 

myfta.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *