Детали машин

Геометрические параметры и способы изготовления передач

В червячной передаче, так же как и в зубчатой, различают диаметры на - Рис. 9.1 чальных и делительных цилиндров

(рис. 9.2): Dw2 — начальные диамет­ры червяка и колеса; Du D2 — делительные диаметры червяка и ко­леса. В передачах без смещения DwX=Du Dw2=D2. Точка касания начальных цилиндров является полюсом зацепления.

Червяки. Различают по следующим признакам: форме поверх­ности, на которой образуются витки, — цилиндрические (рис. 9.3, а) И глобоидные (рис. 9.3, б)[23]; форме профиля витков — с прямолиней­ным (рис. 9.4, а) и криволинейным (рис. 9.4, б) профилем в осевом сечении. Наиболее распространены цилиндрические червяки. У чер­вяков с прямолинейным профилем в осевом сечении в торцовом сечении витки очерчены архимедовой спиралью, отсюда назва­ние — архимедов червяк. Архимедов червяк подобен винту с трапе­цеидальной резьбой. Его можно нарезать на обычных токарных или резьбофрезерных станках. Поэтому первые червячные передачи вы­полняли с архимедовыми червяками, которые применяют и в насто­ящее время. Стандартное обозначение архимедовых червяков — ZA.

Исследования показали, что работоспособность червячной пе­редачи повышается с уменьшением шероховатости поверхности и повышением твердости витков червяка (см. ниже). Поэтому целе­сообразно применять шлифованные высокотвердые червяки при Н^45 HRC. Для шлифования архимедовых червяков требуются специальные шлифовальные круги фасонного профиля, что затруд­няет обработку и снижает точность изготовления. Поэтому архиме­довы червяки изготовляют в основном с нешлифованными витками

При H< 350 НВ. Для высокотвердых шлифуемых витков применяют эвольвентные червяки.

Эвольвентные червяки (ZI) имеют эвольвентный профиль в тор­цовом сечении и, следовательно, подобны косозубым эвольвентным колесам, у которых число зубьев равно числу витков червяка. Основное преимущество эвольвентных червяков, имеющих выпук­лый профиль витка (рис. 9.4, 6) в осевом сечении, — возможность шлифования витков плоской стороной круга. Однако для этого требуются специальные червячно-шлифовальные станки.

Получают распространение червяки с вогнутым профилем витка в осевом сечении (рис. 9.4, в) — ZK и ZT, которые нарезаются фрезами с конусными или тороидными режущими кромками соот­ветственно. После закалки (Н>45 HRC) витки шлифуют.

Способ изготовления является решающим при выборе профиля витка червяка, так как при одинаковом качестве изготовления форма профиля мало влияет на работоспособность передачи. Вы­бор профиля витка червяка связан также с формой инструмента для нарезания червячного колеса.

В настоящее время наибольшее применение в силовых передачах находят эвольвентные червяки (ZI). Передачи с червяками ZK и ZT, как показали исследования, обладают более высокой нагрузочной способностью.

Червячное колесо нарезают червячными фрезами. Червячная фреза для нарезки червячного колеса является копией червяка. Только фреза имеет режущие кромки и увеличенный на удвоенный размер радиального зазора в зацеплении наружный диаметр. При нарезании заготовка колеса и фреза совершают такое же взаимное движение, ка­кое имеют червячное ко­лесо и червяк в передаче. Такой метод нарезания ко­леса автоматически обеспе­чивает сопряженность про­филей червяка и червячного а колеса и в то же время Рис-9 4
обусловливает необходимость введения стандарта на основные геометрические параметры червяка (а, т, Q, Zx, H*, с*) для того, чтобы иметь ограниченный ряд стандартного инструмента.

На рис. 9.4: а=20° — профильный угол (ах — в осевом сечении для архимедовых червяков иа„ — в нормальном сечении зуба рейки, сопряженной с витками эвольвентного червяка); т=р/п — осевой модуль. Червяки могут быть одновитковыми или многовитковыми. Число витков червяка обозначают Zx.

По стандарту, zx = 1; 2; 4. Рекомендуют: z= 4 при передаточном отношении 8...15; z = 2 при /= 15...30; zx = 1 при i> 30.

Делительный диаметр червяка связан с модулем коэффициентом диаметра червяка Q=Dl/M. Величины т и Q стандартизованы, напри­мер:

В этом диапазоне для каждого модуля предусмотрены червяч­ные фрезы при всех указанных Q и Zx.

Для того чтобы исключить слишком тонкие червяки, стандарт предусматривает увеличение Q с уменьшением т. При тонком червя­ке увеличивается прогиб червячного вала, что нарушает правиль­ность зацепления. Рекомендуют #>0,25z2.

Делительный угол подъема витка — у (аналогично углу ф подъ­ема витка резьбы, см. рис. 1.3)

Tg У = nmzxj(ndx)=mzi/di = zxjq. (9.1)

Диаметры (см. рис. 9.4, а):

D — qm, dai =dx+ 2m, dA =d{ — 2,4M. (9.2)

Длину нарезанной части червяка bx определяют по условию использования одновременного зацепления наибольшего числа зу­бьев колеса:

Червячные колеса (рис. 9.5). При нарезании без смещения D2=Z2M, D^D^Lm, Df2 = D2—2,4M,

Flw=0,5(?+z2)m. (9.4)

По условию неподрезания зубьев,

6т

Где величина К зависит от вида червя­ка: К=2 для передач с червяками ZA, ZI, ZK и К=4, если передача имеет червяк ZT.

B2 = 0,75Dal при Zj = 1 и 2; B2 = 0,61Dal при Zj=4.

Для передач с червяками ZT Ь2я(0,7—0,1х) Dab где л: — коэф­фициент смещения (см. ниже).

Червячные передачи со смещением. Для нарезания червячных колес со смещением и без смещения на практике используют один и тот же инструмент. Поэтому червяк (аналог инструмента) всегда нарезают без смещения[24]. Смещение инструмента при нарезании колеса выполняют в целях округления межосевых расстояний до размеров из ряда Ra40, а также получения передачи с заданным или стандартным межосевым расстоянием.

Для стандартных редукторов установлены межосевые расстояния aw=40; 50; 63; 80; 100; 125; 140; 160; 200; 225; 280; 315; 355; 400; 450; 500 мм. Для нестандартных передач не обязательно придерживаться этих величин. Следует иметь в виду, что межосевое расстояние можно округлить и путем некоторого отклонения от пере­даточного отношения, т. е. путем изменения z2.

При заданном межосевом расстоянии Aw коэффициент смещения

X=Aw/M — 0,5 (# +Z2) ) или aw=0,5(Ј+z2+2x)m. J

У червячного колеса со смещением

= (*2+2+2х)т; Dn=(Z2 - 2,4 + 2Х)т, (9.9)

Все другие размеры остаются неизменными.

По условию неподрезания и незаострения зубьев величину х на практике рекомендуют изменять в пределах, указанных в табл. 9.1.

Точность изготовления. Стандартом на червячные передачи ГОСТ 3675 — 81 установлено 12 степеней точности. Степени точ­ности 3, 4, 5 и 6 рекомендуют для передач, от которых требуется высокая кинематическая точность; степени 5, 6, 7, 8 и 9 — для силовых передач (табл. 9.2). Основы стандарта на точность червяч­ных передач такие же, как и для зубчатых.

Таблица 9.2

Обработка

Червяк закален, шлифован и полирован. Колесо нарезает­ся шлифованными червячны­ми фрезами. Обкатка под на­грузкой Допускается червяк

Н<350 НВ, нешлифован­ный. Колесо нарезается шли­фованной червячной фрезой или «летучкой». Рекомендует­ся обкатка под нагрузкой

Червяк с Н < 350 НВ не шлифуется. Колесо нарезается любым способом

Примечание

Передача с повышенными скоростями и малым шумом, с повышенными требования­ми к габаритам

Передачи среднескоростные со средними требованиями к шуму, габаритам и точности

Передачи низкоскоростные, кратковременно работающие с пониженными требованиями. Передачи с приводом от руки

Особое внимание уделяют нормам точности монтажа передачи, так как в червячной передаче ошибки положения колеса относитель­но червяка более вредны, чем в зубчатых передачах. Как было отмечено, в зубчатых передачах осевое смещение колес и небольшие изменения межосевого расстояния не влияют на распределение на­грузки по длине зуба. В червячных передачах это влияние весьма существенно. Поэтому здесь устанавливают более строгие допуски на межосевое расстояние и положение средней плоскости колеса относительно червяка. В конструкциях обычно предусматривают возможность регулировки положения средней плоскости колеса от­носительно червяка, а при монтаже это положение проверяют по пятну контакта.