КПД червячной передачи
КПД червячной передачи, так же как и зубчатой, определяют по формуле (8.51). Различаются только формулы для определения потерь в зацеплении. По аналогии с винтовой парой для червячных передач запишем КПД зацепления при ведущем червяке:
Ib=tgy/tg(y + p). (9.12)
КПД увеличивается с увеличением числа заходов червяка (увеличивается у) и с уменьшением коэффициента трения или угла трения Q>. Если ведущим является колесо, то вследствие изменения направления сил получают
*=tg(y-9)/tgy. (9.13)
При у^ф, передача движения в обратном направлении (от колеса к червяку) становится невозможной. Получаем самотормозящую червячную пару. Свойство самоторможения червячных передач используют в грузоподъемных и других механизмах. Следует учитывать, что, согласно формуле (9.12), КПД самотормозящей передачи мал и всегда меньше 0,5. Для надежности самоторможения рекомендуют у <0,5Ср.
Опытом установлено, что при наличии удовлетворительной смазки величина коэффициента трения / зависит от скорости скольжения (табл. 9.3) (червяк стальной, колесо из оловянной бронзы).
|
Таблица 9.3
|
|
Примечание. Коэффициенты трения / даны с учетом потерь на перемешивание масла и потерь в подшипниках (качения) валов. Следовательно, при расчете по формуле (9.12) с учетом табл. 9.3 потери в подшипниках и гидравлические потери не учитывают. |
С увеличением Vs снижается /. Это объясняется тем, что повышение Vs приводит к постепенному переходу от режимов полужидкостного трения х жидкостному трению (см. § 16.3).
Кроме скорости скольжения величина коэффициента трения зависит от шероховатости поверхностей трения, а также качества смазки. В соответствии с этим меньшие величины в табл. 9.3
относятся к передачам с закаленными полированными червяками при хорошей смазке.
Для предварительных расчетов, когда величины у и v, еще не известны, КПД можно оценивать ориентировочно:
........................ 1 2 4
Ri............. 0,7...0,75 0,75...0,82 0,87...0,92
После определения размеров передачи выбранный ориентировочно КПД проверяют расчетом.
§ 9.4. Силы в зацеплении
В червячном зацеплении (рис. 9.7) действуют: окружная сила червяка Fn, равная осевой силе колеса Fa,
Fa=Fea=2Tl/dl; (9.14)
Окружная сила колеса F&, равная осевой силе червяка FaU
Fa=Fal=2T2/d2; (9.15)
Радиальная сила Fr=FatgaLx,, где TgaJC=(Tgan)/Cosy;
Нормальная сила Fn=Fi2/(Cos An Cos у).
Формулы (9.16) получены на основании рис. 9.7, на котором изображено осевое сечение витка червяка. В осевой плоскости силы Fa и F, являются составляющими F'N=Fn cos у (проекция нормальной силы на осевую плоскость). В формулах (9.14) и (9.15) Тх и Т2 — Вращающие моменты на червяке и колесе:
Т2=Тхщ. (9.17)
На основе вышеизложенного можно отменить следующие основные преимущества червячной передачи: возможность получения больших передаточных отношений в одной паре; плавность и бесшумность работы; повышенная кинематическая точность; возможность самоторможения (при низком КПД).
|
(9.16) |
|
Рис. 9.7 |
Недостатки этой передачи: сравнительно низкий КПД; повышенный износ и склонность к заеданию; необходимость применения для
колес дорогих антифрикционных материалов (бронза); повышенные требования к точности сборки (точное расположение оси червяка в средней плоскости колеса).
Червячные передачи дороже и сложнее зубчатых, поэтому их применяют при необходимости передачи движения между перекрещивающимися валами, а также в механизмах, где необходимы большие передаточные отношения и высокая кинематическая точность, например делительные устройства, механизмы наведения и т. п. Червячные передачи применяют в подъемно-транспортных машинах, станкостроении, автомобилестроении и др.
Пониженный КПД и склонность червячных передач к заеданию ограничивают их применение областью низких и средних мощностей при периодической кратковременной работе. Мощность червячных передач обычно не превышает 50...60 кВт. При больших мощностях и длительной работе потери в червячной передаче столь существенны, что ее применение становится невыгодным.
