Меню Закрыть

Червячный механизм – Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Содержание

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Зубчатые зацепления могут иметь оси валов в разных плоскостях Ведущая деталь – червяк, не имеет зубьев. Вместо них нарезается резьба с модулем, аналогичным шестерни. Червяк передает вращение на колесо червячное посредством давления поверхности резьбовой нити на эвольвенту зуба при скольжении плоскостей относительно друг друга. У червячного узла маленький КПД и невозможна понижающая передача. Большое сопротивление не позволяет колесу сдвинуть червяк. Это используется в подъемных механизмах и устройствах с точностью перемещения.

Конструкция

Червячная передача получила свое название по ведущей детали, передающей крутящий момент. Ведомая деталь имеет зуб с косой нарезкой. По ободу радиальное занижение поверхности. Это увеличивает линию контакта нити резьбы и зуба.

Оси вращение деталей располагаются под углом. Обычно это 90°, но может быть 45°. Применяется такое расположение деталей в сильно нагруженных тихоходных передачах, со скоростью движения точки на наружной поверхности менее 5 м/сек.

При взаимодействии передачи поверхность резьбы не толкает зубья в направлении вращения, а скользит по эвольвенте, как бы отодвигая ее. В результате возникает сильное трение и нагрев деталей в месте контакта.

Червячная пара должна хорошо смазываться, охлаждаться и обладать антифрикционными свойствами. Материал червяка изменять нельзя, он нарезается из хромистой стали и проходит закалку, шлифовку поверхности резьбы или шугаровку – обработку пластиной с малой глубиной реза. Инструмент скорее продавливает поверхность резьбы, чем режет ее. Создается на верхнем слое наклеп, упрочняющий рабочую поверхность, делающий ее гладкой.

Материал для венца

Венец зубчатого колеса выполняется из относительно мягкого материала с высоким сопротивлением стиранию. В основном применяются оловянные бронзы и латунь. Для низкоскоростных передач с ручным управлением можно делать венец из серого чугуна. В зависимости от скорости вращения зубчатый венец изготавливается из материала:

  • 5 – 25 м/сек – оловянистые бронзы ОФ10-1, ОНФ;
  • ≤ 5 м/сек – Бр.АЖ9-4, алюминиево-железистая бронза;
  • ≤ 2 м/сек – венец может быть из чугуна.

Бронза стоит значительно дороже стали и мягче. Полностью из нее делаются детали, размеры которых в пределах 160 мм. Большие детали вытачиваются из стали и бронзовый на них только венец. Он нагорячо сажается на вал и закрепляется штифтами по линии соединения, чтобы венец не прокручивался. После остывания производится чистовая обработка колеса и нарезается зуб.

Расчет диаметра

Диаметр колеса рассчитывается по средней линии зуба – ширины зуба и впадины равны. Наружный, используемый для изготовления и расчетов радиус, определяется теоретически. После завершения обработки, он находится за пределами фактического обода колеса.

Скольжение происходит по линии делительного диаметра – середина зуба по высоте. Он рассчитывается по формуле:

d2 = m · z2,

где d2 — делительный диаметр шестерни; m – модуль; z2 – количество зубьев колеса.

Наружный радиус зуба имеет один центр с осью червяка.

Ширина зубчатого венца

Ширину венца червячного колеса определяют по числу витков винта по формуле:

при Z1 = 1 или 2, b2 = 0.355aw; 

если Z1 = 4, то b2 = 0,315aц,

где b2 – ширина венца; 0,315 и 0,355 – расчетный коэффициент; Z1 – количество заходов винтовой резьбы; a – межцентровое расстояние; aw – расстояние с учетом смещения червяка относительно зубчатого колеса.

Расстояние смещения определяет размер зазора между рабочими элементами деталей.

Расчет передаточного числа червячной передачи

Ведущая деталь, передающая вращение – червяк, не имеет зубьев. На нем нарезается резьба с числом заходов: 1, 2, 4. Червяки с 3 витками ГОСТом не предусмотрены. Их можно рассматривать и рассчитывать только теоретически. При расчете передаточного числа вместо количества зубьев шестерни берется число заходов резьбы.

Рассчитать передаточное число червячной передачи, формула аналогична другим зубчатым зацеплениям:

U = Z2 ÷ Z1,

где U – передаточное число; Z1

– число заходов на червяке; Z2 – количество зубьев на колесе.

Обратная передача крутящего момента от колеса на червячный вал невозможна. Из-за сильного трения зубьев и низкого КПД передачи колесо не может быть ведущим. Это позволяет не делать тормоза в подъемных механизмах. Достаточно регулировать вращение червячного вала.

Расчет передаточного отношения

Величина передаточного отношения червячной передачи рассчитывается по отношению скорости скольжения червяка и вала.

Где V1 – скорость скольжения червяка; V2 – скорость скольжения червячного колеса. Аналогично w1 и w2 угловые скорости; dδ1, dδ2 – диаметры.

Произведя подстановку формул значений скоростей скольжения, и математические сокращения получает формулу передаточного отношения червячной передачи:

Где i – передаточное отношение. В червячном зацеплении оно равно передаточному числу.

Характеристики червячных передач нормируются по ГОСТ 2144-76. Для червяка с 1 и 2 заходами передаточное число может иметь значение 8-80. Для 4-заходных червяков разбег значений меньше, в пределах 30-80.

Скачать ГОСТ 2144-76

Классификация

По направлению витка передачи в большинстве своем бывают правыми. Иногда встречается левое направление нити.

Червячные зацепления классифицируются по форме наружной поверхности червяка:

  • цилиндрические;
  • глобоидные.

Вогнутая поверхность ведущей детали увеличивает количество зубьев, находящихся одновременно в зацеплении. В результате возрастает КПД и мощность передачи. Недостаток глобоидных червяков в сложности изготовления. Витки должны быть одинаковой высоты при вогнутой наружной поверхности.

По форме нити резьбы различают червяки:

  • архимедов;
  • конволютный;
  • нелинейный.

Архимедов червяк отличается прямой в сечении эвольвентой. У конволютного конфигурация выпуклая, близкая к форме обычной шестерни. Нелинейные профили имеют выпуклую и вогнутую поверхность.

Зубчатое колесо имеет зуб наклонный обратной конфигурации, по форме совпадающий с впадиной между нитями.

Расположение червяка относительно колеса может быть:

  • верхнее;
  • боковое;
  • нижнее.

Верхнее оптимально подходит для скоростных передач. Боковое наиболее компактное. При картерном способе смазки – масло находится в поддоне и нижняя деталь, вращаясь, смазывает остальные, удобнее нижнее расположение червяка.

Червячные колеса относятся к косозубым. Оси деталей располагаются обычно под углом 90°. В сильно нагруженных механизмах угол может быть 45°.

Зубчатые колеса по профилю зуба делят:

  • роликовые;
  • вогнутые;
  • прямые.

По типу они могут быть:

  • с непрерывным вращением – полные;
  • зубчатый сектор.

Сектор может быть разной величины, от половины круга, до рабочей длины короче червяка.

Достоинства и недостатки

Особенностью червячной передачи является наличие тормозящего момента и большой интервал передаточных чисел и крутящего момента. К положительным характеристикам относятся:

  • передаточное число в пределах 8–100;
  • работает тихо;
  • начало вращения и остановка происходят плавно;
  • высокая точность перемещений;
  • возможность смещения на малую величину;
  • компактность узла;
  • самотормозящая передача.

Передача движения в паре червяк и червячное колесо возможна только в одном направлении. При попытке ведомой детали провернуться, возникает тормозящий момент. Это используют в приводе поворота и подъемных механизмах.

Основной недостаток в потерях мощности, связанных с большим трением. Это приводит к быстрому износу деталей, особенно колеса. К недостаткам относятся:

  • низкий КПД;
  • трение;
  • сильный нагрев;
  • изготовление венца из дорогих материалов;
  • частое заедание;
  • быстрое изнашивание;
  • постоянная регулировка зацепления подтягиванием червяка;
  • сложное изготовление.

Червячное зацепление требует высокой точности изготовления винтового зацепления и чистоты обработки. Передача не переносит попадание в рабочую зону пыли и другого мусора. Требует интенсивной смазки и охлаждения.

Применение механизма

Червячный механизм способен при малых габаритах заменить многоступенчатый редуктор. Его передаточное число определяется значением 100, в отдельных узлах может быть значительно больше.

Применение червячной передачи целесообразно в механизмах, требующих высокой точности при небольшой скорости:

  • червячные редуктора;
  • в подъемниках;
  • лифтах;
  • лебедках;
  • рулевых механизмах;
  • точная доводка положения инструмента в станках;
  • корректировка в ЧПУ;
  • приборах.

В основном используется самоторможение и точность перемещения.

Нарезание червячных колес

При проектировании создается модель червячного колеса. По ней легко определится со способом нарезки:

  • заход фрезы снизу;
  • торцевой.

Торцевой требует инструмента, в точности повторяющего червяк. Дает хорошую точность и чистоту обработки. Фрезу выставлять сложно, необходимо, чтобы в конце обработки она имела положение относительно колеса, в точности соответствующее червяку.

Нарезка зубьев на венце

По наружному диаметру червячное колесо имеет полукруглое углубление. Это позволяет лучше прилегать деталям по эвольвенте и смещать ось, увеличивая площадь контакта. Центр радиуса углубления должен совпадать с осью червяка.

Фрезы для нарезания червячного колеса должны быть с таким же наружным диаметром, как червяк. Внешне она повторяет форму ведущей детали, только вместо непрерывной линии резьбы ряды резцов. Режущая пластина по форме точно повторяет нитку резьбы, но шире нее на размер зазора. В результате конфигурация ответной детали – червячного колеса, точно повторяет формы резьбы, впадины совпадают с выступами нитей.

Фреза выставляется в плоскости оси червяка, касаясь его поверхности. Зубчатый венец вращается вокруг вертикальной оправки или собственного вала, обеспечивая тангенциальную подачу наружной поверхности относительно оси режущего инструмента. Нарезка червячных колес происходит при синхронном движении инструмента и детали, вращающихся вокруг своих осей. Отношение скорости вращения определяется передаточным числом. С каждым оборотом венец придвигается ближе к вращающейся фрезе.

Подача режущего инструмента возможна снизу и сверху. Но в большинстве случаев используют радиальную нарезку, как наиболее удобную и точную.

Ремонтная нарезка

Иногда надо сделать одну деталь, чтобы заменить ее в редукторе. В мастерской не всегда имеется полный набор фрез со всеми нормализованными диаметрами.

Если червячное колесо нарезать фрезой большим диаметром, чем радиус червяка, то прилегание будет хуже, пятно контакта меньше. Линия скольжения сместится к вершине зуба. При нарезке меньшим диаметром с таким же модулем, нагрузка будет на вершину нити резьбы. Погрешность можно компенсировать смещением инструмента и регулировкой расстояния между осями. Но трение и износ все равно будут больше, КПД упадет.

Нарезать червячное колесо фрезой с диаметром больше червяка можно для беззазорного сцепления. В этом случае используется специальная фреза с разными углами профиля для правой и левой стороны. Ось фрезы выворачивается в сторону увеличения наклона зуба. Обычные зубофрезерные станки надо переделывать для обработки беззазорного сцепления.

Из-за отсутствия зазора между рабочими элементами, поверхность быстро стирается и приходится постоянно производить регулировку. Беззазорные сцепления применяются при высокой точности и большой нагрузке с малой активностью пары, например, в прокатных станах для регулировки прижима валков – толщины прокатываемого металла.

Для изготовления одного или нескольких колес с нестандартными размерами может применяться оправка с одним резцом по форме впадины между зубьями. Инструмент вращается постоянно. Колесо вращается синхронно с инструментом. После каждого оборота реза проворачивается на размер модуля зуба и за полный оборот, подвигается к оправке с резцом на глубину реза.

Недостаток способа изготовления венца в длительности процесса. Один резец обрабатывает деталь в несколько раз дольше, чем фреза. Учитывая стирание резца, надо делать черновую и чистовую обработку.

Червячное колесо отличается от других своим внешним видом и способом обработки. Оно делается точно под определенный червяк.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

stankiexpert.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

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

Червячная передача и области ее применения

Передача червячного типа представляет собой небольшой зубчато-винтовой механизм, который обеспечивает передачу движений по принципу винтовой пары.

Применяется для передачи усилий вращательных движений между валами, угол пересечения которых составляет 90о.

Другими словами, червячная передача используется в системах, где требуется обеспечение передачи энергии между валами, расположенными под прямым углом по соотношению друг к другу.

Особенности конструкции

Ведущим звеном конструкции механизмов данного плана выступает «червяк», то есть небольшой винт с трапециевидной резьбой. На основе такой передачи построен мотор редуктор червячный.

Устройство червячной передачи отличается сравнительной простотой. Здесь имеется всего лишь несколько механизмов, главным из которых выступает червячный винт.

На поверхности данного элемента имеются дуговидные зубы, которые увеличивают значение контактных линий.

Достоинства и недостатки червячной передачи

Мотор редукторы червячные являются наиболее распространенными агрегатами, в которых используется передача подобного плана.

В целом же, все приборы, построенные на основе данной технологии, отличаются бесшумной и в то же время очень плавной работой.

Устройства, функционирующие на основе червячной передачи, в своем большинстве, характеризуются компактными размерами, за счет чего имеют относительно незначительную массу.

Решение мотор редуктор червячный купить, можно назвать рациональным при необходимости получения внушительных передаточных чисел.

Применение такого прибора в данном случае станет эффективным за счет высокой кинематической точности хода.

Впрочем, недостатком червячных мотор редукторов и прочих агрегатов с червячным типом передачи станет относительно низкий коэффициент полезного действия.

Снижение показателя объясняется некоторым скольжением червячных винтов по зубьям колеса. Этому сопутствует определенная потеря энергии.

Более того, червячная передача отличается склонностью к заеданию, в результате чего снижается срок эксплуатации механизма.

Применение

Если говорить о применении червячной передачи, то чаще всего используются такие механизмы в области автомобильной промышленности, в основном, при производстве троллейбусов.

Кроме того, широко востребованы агрегаты с червячной передачей в некоторых промышленных установках, подъемно-транспортных машинах.

Как правило, область применения червячной передачи ограничивается мощностью устройств. Номинальная мощность систем, в которых возможно использование червячного привода составляет не более 100 кВт.

На функционирование в системах повышенной мощности червячная передача не рассчитана. Главной причиной является низкий КПД и вероятность частых перегревов в ходе эксплуатации, что требует применения дополнительных систем охлаждения.

tehno-drive.ru

Преимущества червячных редукторов | AUTO-GL.ru

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.

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.

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

Содержание статьи

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.

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.

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.

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.

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.

auto-gl.ru

устройство и принцип работы, тип управления, как устроен червяк-ролик, схема

Червячный рулевой механизм относится к устаревшему типу подобных устройств. Подобный узел можно встретить на любом отечественном авто прошлого века. Он использовался на машинах, имевших высокую проходимость и зависимую подвеску при управлении колёс. Ещё этот вид управляющего узла можно встретить в нынешнем автобусном и лёгком грузовом транспорте.

Основные составляющие

Червячный управляющий механизм составлен из:

Знаете ли вы? Самой маленькой машиной в мире считается PeelP50, выпущенная в Великобритании в 60-х годах прошлого века. Длина этого транспорта составляла 134 см, а ширина 99 см. Несмотря на это, ТС имело довольно приличную, по тем временам, скорость до 60 км/ч.

Рулевой вал

Управляющий вал связывает этот узел непосредственно с рулём; с одной стороны он крепится к глобоидальному червяку, с другой установлен руль и опорная гайка. Благодаря этой детали повороты руля, осуществляемые водителем, передаются другим частям механизма.

Рулевой вал

Червяк-ролик

Червяк-ролик, или глобоидальный червяк, представляет собой сердцевину механизма, который размещается между сошками и валом. Когда вращается руль, ролик «ходит» по червячным зубьям, поворачивая вал.

Червяк-ролик

Рулевая сошка

Когда происходит «хождение» ролика по червяку, поступательная энергия влияет и на рулевую сошку, которая поворачивается вместе с валом, влияя на тяги привода руля, присоединённые к ступицам колёс. Это приводит к одновременному повороту колёс.

Рулевая сошка

Преимущества и недостатки механизма

У этого вида узлов есть ряд преимуществ, за которые его уважают многие автомобилисты:

  1. Обеспечивает автомобилю хорошую манёвренность при управлении.
  2. Колёса имеют широкую возможность поворота.
  3. При встрече с дорожными неровностями удары гасятся.
  4. Передаёт большое усилие.

Минус у этого механизма один — трудное и дорогое изготовление. При поломке какой-нибудь из частей её приходится менять, перебирая весь узел.

Рекомендуем для прочтения:

Функции механизма

Механизм служит для того, чтобы преобразовывать вращательную силу вала колонки руля в поступательный ход частей привода. Тем самым обеспечивается управление автомобилем, его повороты влево-вправо по желанию водителя.

Принцип работы

Работает эта система следующим образом:

  1. Сошка «баранки» присоединяется к роликовому валу, который располагается снаружи корпуса системы управления.
  2. Когда «баранка» вращается, она двигает ролик по глобоидному червяку.
  3. Червяк воздействует на сошки, передвигая рулевые тяги — это приводит к тому, что колёса машины поворачиваются.

Рулевое управление автомобиля

Частые неисправности и их устранение

Характерными поломками для этой части системы управления является стирание червячной шестерни и зубчатой части вала. Подобные неисправности приводят к сильной затяжке валовой поджимки.

Важно! Устроен червячный механизм сложно, при его ремонте автолюбителю лучше обратиться к специалистам.

Устраняется эта проблема следующим образом:

  1. Регулирование рейки руля.
  2. Замещение рейки.

Подтяжка рулевой рейки

Итак, несмотря на то, что этот узел в наше время встречается довольно редко, он занимает своё достойное место в автомобилестроение. А в некоторых транспортных средствах он используется до сих пор.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

auto.today

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *