Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Примеры расчета толщины по хорде зуба червячного колеса по заданным параметрам Расчет параметров червячного колеса, сопряженного с архимедовым червяком по делительной окружности

Исходные данные:

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Формулы для расчета параметров червячного колеса приведены в табл. 254 (пп. 1…10). Расчет:

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

(значение h*Δa1 найдено интерполяцией по табл. 258);

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

(значение cosγ принято по табл. 255);

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Расчет параметров червячного колеса, сопряженного с архимедовым червяком по концентрической окружности

Исходные данные:

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Формулы для расчета параметров червячного колеса приведены в табл. 254 (пп. 11…21). Расчет:

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Таблица 258

Значения коэффициента h*Δa1

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Таблица 259

Значения поправки на высоту h*Δa2, вызванную выемкой у вершины зуба колеса, мкм

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Продолжение табл. 259

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Продолжение табл. 259

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Продолжение табл. 259

Примечания. 1 Промежуточные значения hΔa2 следует находить интерполяцией.

2. При числе зубьев колеса z2 от 30 до 90 при значениях т или q больших, чем приведенные в табл. 259, следует принимать h*Δa2 =0.

Таблица 260

Формулы для расчета координат нормального профиля архимедова червяка вида ZA

Таблица 261

Формулы для расчета параметров червячных колес, сопряженных с червяком вида ZA

Примечание. Формулы для расчета параметров  приведены в табл. 254.

Смотрите также

Источник: https://raschet-reduktorov.ru/chervyachnye-reduktory/primery-rascheta-tolshchiny-khorde-zuba-chervyachnogo-kolesa-zadannym-parametram

Червячный механизм – 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.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

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.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

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.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

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.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

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.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

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.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

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.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

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.

Читайте также:  Литье в землю: технология литья видео, формовочная смесь

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.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

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.

Источник: https://ssangyong-echoauto.ru/raznoe-2/chervyachnyj-mexanizm-koleso-chervyachnoe-zubchatoe-raschet-izgotovlenie-material.html

Зубчатое колесо. Основные параметры. Чертеж :: SYL.ru

Ни один хороший механизм не может быть построен без такой детали, как зубчатое колесо (или, иначе, шестерня). Правильное понимание того, как шестерни влияют на такие параметры, как крутящий момент и скорость вращения, очень важно. Ниже будет рассказано об азах зубчатых передач и о том, как правильно их использовать.

Механическое преимущество: крутящий момент против скорости вращения

Зубчатые передачи работают по принципу механического преимущества. Это значит, что с помощью использования шестерен различных диаметров вы можете изменять скорость вращения выходного вала и вращающий момент, развиваемый приводным двигателем.

Любой электродвигатель имеет определенную скорость вращения и соответствующий его мощности крутящий момент.

Но, к сожалению, для многих механизмов предлагаемые на рынке и подходящие по стоимости асинхронные двигатели обычно не обладают желаемым соотношением между скоростью и моментом (исключением являются сервоприводы и мотор-редукторы с высоким моментом).

Например, вы действительно хотите, чтобы колеса вашего робота-уборщика вращались со скоростью 3000 об/мин при низком крутящем моменте? Нет конечно, поэтому последний зачастую предпочтительнее скорости.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Уравнение зубчатой передачи

Она обменивает высокую входную скорость на больший выходной крутящий момент. Этот обмен происходит по очень простому уравнению, которое можно записать так:

Момент входной * Скорость входная = Момент выходной * Скорость выходная

Скорость входную можно найти, просто просматривая табличку приводного электродвигателя. Момент входной легко определить по этой скорости и механической мощности из той же таблички. Затем просто подставим выходную скорость или требуемый крутящий момент в правую часть уравнения.

  • Например, предположим, что ваш асинхронный двигатель при моменте на выходном валу 0,5 Н∙м имеет скорость 50 об/с, но вы хотите только 5 об/с. Тогда ваше уравнение будет выглядеть так:
  • 0,5 Н∙м * 50 об/с = Момент выходной* 5 об/с.
  • Ваш выходной крутящий момент будет 5 Н∙м.

Теперь предположим, что с тем же мотором вам нужно 5 Н∙м, но при этом требуется минимальная скорость 10 об/с. Как бы узнать, способен ли на это ваш мотор вместе с зубчатой передачей (т. е., по сути, мотор-редуктор)? Обратимся снова к нашему уравнению

0,5 Н∙м * 50 об/с = 5 Н∙м * Скорость выходная,

Скорость выходная = 5 об/с.

Итак, вы определили, используя простое уравнение, что при показателе Момент выходной =5 Н∙м обеспечить скорость выходную в 10 об/с ваша зубчатая передача не способна. Вы только что сохранили себе кучу денег, так как не потратили их на механизм, который никогда не заработал бы.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Передаточное число зубчатой передачи

Мы записали уравнения, но как механически поменять местами крутящий момент и скорость? Для этого нужны две шестерни (иногда больше) различных диаметров, чтобы иметь конкретное передаточное число.

В любой паре шестерен большее зубчатое колесо будет двигаться более медленно, чем меньшее, но оно будет передавать на выходной вал больший крутящий момент.

Таким образом, чем больше величина разницы (или передаточное число) между двумя колесами, тем больше разница их скоростей и передаваемых крутящих моментов.

Передаточное число показывает, во сколько раз зубчатая передача изменяет скорость и вращающий момент. Для него, опять же, имеется очень простое уравнение.

Предположим, что передаточное число равно 3/1. Это будет означать, что вы увеличиваете ваш крутящий момент втрое, а скорость втрое снижаете.

  1. Пример:
  2. Момент входной = 1,5 Н∙м, Скорость входная = 100 об/с,
  3. Передаточное число = 2/3
  4. Момент выходной = Момент входной * 2/3 = 1 Н∙м,
  5. Скорость выходная = Скорость входная * 3/2 = 150 об/с.
  6. Итак, на выходе передачи момент в полтора раза вырос, а скорость точно так же снизилась.

Достижение определенного передаточного числа

Если вы хотите достичь простой его величины, скажем 2 к 1, вы должны использовать две шестерни, одна из которых вдвое больше другой. Это не что иное, как отношение их диаметров. Если диаметр зубчатого колеса в 3 раза больше, чем у сцепленного с ним другого, то вы получите передаточное число 3/1 (или 1/3).

Для гораздо более точного способа вычислить передаточное число подсчитайте отношение зубьев на шестернях. Если одна из них имеет 28 зубьев и другая — 13, вы получите передаточное число 28 / 13 = 2,15 или 13 / 28 = 0,46. Подсчет зубьев всегда будет давать вам наиболее точную величину.

Эффективность передач

К сожалению, в зубчатой передаче вы имеете определенные энергетические потери. Это обусловлено очевидными причинами, такими как трение, рассогласование углов давления, смазкой, зазорами (расстоянием между сцепленными зубьями двух шестерен), а также угловыми моментами и т. д.

Различные типы передач, разные виды зубчатых колес, различные материалы и износ шестерен, – все это будет влиять на КПД передачи. Возможные их комбинации дадут слишком большой список, поэтому точную величину КПД передачи, которые вы используете, вы сможете найти в документации на нее.

Предположим, что вы используете два цилиндрических зубчатых колеса. Обычное КПД такой передачи примерно ~ 90%. Умножьте это число на вашу скорость выходную и момент выходной, чтобы получить истинные выходные величины передачи.

  • Если (из предыдущего примера):
  • Передаточное число = 2/3
  • Момент выходной = Момент входной * 2/3 = 1 Н∙м,
  • Скорость выходная = Скорость входная * 3/2 = 150 об/с,
  • то тогда:
  • Истинный Момент выходной = 1 Н∙м * 0,9= 0,9 Н∙м,
  • Истинная Скорость выходная = 150 об/с * 0,9 = 135 об/с.

Направление вращения шестерен

Разрабатывая любую зубчатую передачу, нужно понимать, как она изменяет направление вращения выходного вала. Две сцепленные шестерни всегда будут вращаться в противоположных направлениях.

Это означает, что если одна вращается по часовой стрелке, то другая всегда будет вращаться против нее. Это вполне очевидно.

Но что делать, если у вас есть передача, скажем, из шести сцепленных шестерен? Правило здесь следующее: входной и выходной валы у передач с нечетным числом шестерен всегда вращаются в одном направлении, а при четном числе шестерен – в противоположном.

Конструкция и параметры зубчатого колеса

Оно содержит венец с зубьями, диск и ступицу. Имеется три наиболее важных его параметра: модуль, диаметр делительной окружности и количество зубьев. Какую же делительную окружность имеет зубчатое колесо? Чертеж цилиндрического колеса с типовыми эвольвентными зубьями показан ниже.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материалДелительная окружность показана на нем пунктиром. По ней принято определять окружной шаг зубьев p (шаг зацепления), т. е. часть ее длины, приходящуюся на один зуб, и модуль шестерни m – часть диаметра делительной окружности d, приходящуюся на один зуб. Чтобы его вычислить, просто используйте формулу ниже:

m = d/z= p/3,14, мм.

Например, зубчатое колесо с 22 зубьями и диаметром 44 мм имеет модуль m = 2мм. Сцепленные шестерни должны обе иметь один модуль. Значения их стандартизованы, и как раз на делительной окружности модуль данного колеса принимает свое стандартное значение.

Высота головки зуба одного колеса меньше высоты ножки зуба второго, зацепляющегося с ним, благодаря чему образуется радиальный зазор c.

Для обеспечения бокового зазора δ между двумя сцепленными зубьями сумма ихтолщин принимается меньше их окружного шага p. Радиальный и боковойзазоры предусматриваются для создания необходимых условий смазки, нормальной работы передачи при неизбежных неточностях изготовления и сборки, тепловом увеличении размеров передачи и т. п.

Расчет зубчатого колеса

Он всегда ведется в составе расчета конкретной зубчатой передачи. Исходными данными для него обычно являются мощность (или крутящий момент), угловые скорости (или скорость одного вала и передаточное число), условия работы (характер нагрузки) и срок службы передачи.

Читайте также:  Угломерный инструмент: астрономический, геодезический, октанты, пр

Дальнейший порядок относится к закрытой цилиндрической прямозубой передаче.

1. Определение передаточного числа u.

2. Выбор материалов колес в зависимости от условий работы, назначение термообработки и значения твердости рабочих поверхностей зубьев.

3. Расчет зубьев передачи на изгиб.

4. Расчет зубьев передачи на контактную прочность (прочности контактирующих поверхностей зубьев).

5. Определение межосевого расстояния aW из условия контактной прочности и округление его значения до стандартного.

6. Задание модуля из соотношения m = (0,01 — 0,02) х aW и округление его значения до ближайшего стандартного. При этом в силовых передачах желательно иметь m ≥1,5 – 2 мм.

7. Определение суммарного числа зубьев передачи, числа зубьев шестерни и колеса.

8. Выбор коэффициентов формы зубьев для шестерни и колеса.

9. Проверка прочности зубьев по напряжениям изгиба.

10. Проведение геометрического расчета передачи.

11. Определение окружной скорости колеса и назначение соответствующей точности зацепления.

Расчет зубчатого колеса в составе открытой зубчатой передачи несколько отличается от приведенного, но в основном последовательность его такая же.

Как обозначается точность изготовления зубчатых колес

При изготовлении любые их виды имеют ряд погрешностей, среди которых выделяют четыре основные:

  • кинематическую погрешность, связанную в основном с радиальным биением зубчатых венцов;
  • погрешность плавности работы, вызываемую отклонениями шага и профиля зубьев;
  • погрешность контакта зубьев в передаче, которая характеризует полноту прилегания их поверхностей в зацеплении;
  • боковой зазор между неработающими поверхностями зубьев.

Для контроля первых трех погрешностей стандартами установлены специальные показатели – степени точности от 1 до 12, причем точность изготовления увеличивается с уменьшением показателя. Для контроля четвертой погрешности изготовления имеются два показателя:

  • вид сопряжения зубчатых колес – обозначается литерами A, B, C, D, E, H;
  • допуск на боковой зазор – обозначается литерами x, y, z, a, b, c, d, e, h.

Для обоих показателей бокового зазора обозначения даны в порядке убывания его величины и допуска на него.

Условно точность зубчатых колес обозначается двумя способами. Если степень точности по первым трем погрешностям одинакова, то ставится один общий для них численный показатель степени точности, за которыми стоят литеры обозначения вида сопряжения и допуска на боковой зазор. Например:

  1. 8-Ас ГОСТ 1643 – 81.
  2. Если точности по первым трем погрешностям разные, то в обозначении ставятся три численных показателя последовательно. Например:
  3. 5-4-3-Са ГОСТ 1643 – 81.

Типы зубчатых передач

Любое зубчатое колесо, независимо от его типа, делается и работает по одним и тем же вышеприведенным принципам. Однако различные их типы позволяют выполнить разные задачи.

Некоторые виды передач обладают или высоким КПД, или высоким передаточным отношением, или же работают с непараллельными осями вращения шестерен, к примеру. Ниже приведены основные общие типы. Это не полный список.

Также возможно и сочетание нижеприведенных типов.

Примечание: Приведены только типичные КПД передач. Из-за многих других возможных факторов приводимые КПД должны использоваться только в качестве справочных величин. Часто производители приводят ожидаемые КПД в паспортах для своих передач. Помните, что износ и смазка будут также существенно влиять на эффективность передач.

Цилиндрические прямозубые колеса (КПД ~ 90%)

Цилиндрическое зубчатое колесо имеет зубья, расположенные на цилиндрической поверхности. Передачи с ними являются наиболее часто используемыми типами благодаря своей простоте и максимальной эффективности среди всех других. Передаточное число для одной пары u ≤ 12,5. Не рекомендуется для очень высоких нагрузок, так как прямые зубья зубчатого колеса довольно легко ломаются.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Цилиндрические косозубые колеса (КПД ~ 80%)

Они работают так же, как цилиндрические прямозубые, для передачи момента между параллельными валами, но у такой передачи более плавно происходит зацепление. Вследствие этого они создают меньше шума при работе и имеют меньшие габариты. У них большая нагрузочная способность. К сожалению, из-за сложной формы зубьев они, как правило, более дорогие.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Цилиндрические шевронные колеса

Являются разновидностью предыдущего вида. Чем отличается такое зубчатое колесо. Чертеж его показан ниже.

Видно, что по ширине его венца расположены зубья с правым и левым наклоном, так что такие составные зубья зубчатого колеса по форме напоминает «шевроны».

Эти колеса обладают всеми преимуществами косозубого их вида, плюс отсутствием осевых нагрузок. Они способны самоцентрироваться и не нуждаются в дорогостоящих радиально-упорных подшипниках для восприятия осевых нагрузок.

Конические зубчатые колеса (КПД ~ 70%)

Зубья этих колес, располагающиеся на конических поверхностях, выполняют прямыми, косыми, круговыми (дугообразными). Эти передачи применяют для передачи момента между перекрещивающимися под разными углами валами. К сожалению, их КПД довольно низок, поэтому следует избегать их применения, если возможно.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Червячные передачи (КПД ~ 70%)

Это передача с винтом-червяком на одном валу и червячным колесом на втором, перпендикулярном первому, валу. Они имеют очень высокое передаточное число. В расчетах принимают во внимание то, что у червяка (однозаходного) имеется только один зуб (виток).

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материалЕще одним преимуществом червячной передачи является то, что у нее только одно направление вращения. Это означает, что только приводной двигатель может вращать такую передачу, в то время как сила тяжести или другие сторонние силы не вызовут каких-либо вращений. Это бывает полезно, например, для стопорения груза на высоте.

Источник: https://www.syl.ru/article/197858/new_zubchatoe-koleso-osnovnyie-parametryi-chertej

Материалы и конструкции червяков и червячных колес

Червяки для силовых передач изготовляют из углеродистых или легированных сталей с соответствующей термообработкой, обеспечивающей высокую твердость рабочих поверхностей. Червяки из сталей 15Х, 20Х, 12ХН2, 18ХГТ, 20ХФ и т. д.

подвергают цементации и закалке до твердости HRC58…63, а из сталей Ст6, 40, 45, 40Х, 40ХН закаляют до HRC45…55.

Червяки из улучшенных и нормализованных сталей применяют в тихоходных и малонагруженных передачах, а также при отсутствии оборудования для их шлифовки, В передачах с колесами большого диаметра червяк изготовляют из бронзы, а колесо — из чугуна (для экономии бронзы).

В большинстве случаев червяк выполняют как целое с валом (см. рис. 1; 2), реже насадным, т. е. изготовленным отдельно от вала и затем закрепленным на нем.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал Рис. 1

Выбор материала червячного колеса в основном зависит от скорости скольжения витков резьбы червяка по зубьям колеса (рис. 3, д)

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал где v1 — окружная скорость червяка; γ — делительный угол подъема резьбы червяка. В связи со склонностью червячной передачи к заеданию и неблагоприятными условиями ее смазки венцы червячных колес изготовляют из бронзы. Реже их выполняют из чугуна и пластмасс. Для экономии бронзы из нее изготовляют лишь зубчатый венец (обод с зубьями), а центр колеса, т, е. ту часть его, которая находится внутри венца, выполняют из чугуна или углеродистой стали (см. рис. 1; 2). При скоростях скольжения vск=5…30 м/с и длительной работе без перерыва венцы червячных колес изготовляют из бронз БрОФ10-1, БрОНФ с высокими антифрикционными и противозадирными свойствами. При vск≤6 м/с зубчатые венцы выполняют из менее дорогих безоловянных бронз БрАЖ9-4Л, БрАЖН10-4-4Л и т. п.; при этом червяк должен иметь твердость HRC≥45. Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал Рис. 2 Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал Рис. 3

В червячном колесе небольшого диаметра, не подвергающегося сильному нагреву, бронзовый венец обычно насаживают на центр с натягом (см. рис. 1; 2) и для надежности соединения скрепляют с ним винтами. В колесах больших и средних диаметров бронзовый венец скрепляют с центром винтами (рис. 4, а).

При серийном производстве червячные колеса изготовляют биметаллическими (рис. 4, б), т. е. бронзовый венец отливают центробежным способом в форме, в которую помещают чугунный центр.

При скоростях скольжения vск≤2 м/с червячные колеса для удешевления можно изготовлять целиком из чугуна СЧ15, СЧ18 и СЧ20.

Для амортизации ударов при работе червячной передачи, глушения механической вибрации и максимального снижения износа зубьев червячных колес их иногда изготовляют из пластмасс.

Пластмассовые червячные колеса применяют в небольших силовых передачах и приборах; материалом для них служат древеснослоистые пластики (ДСП), текстолит и полиамиды (капрон и нейлон). На (рис. 4, в) показано пластмассовое червячное колесо из текстолитовых или древопластиковых пластин, насаженных на металлическую втулку и соединенных болтами между стальными дисками. В остальном конструкция червячного колеса такая же, как и зубчатого колеса.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал Рис. 4

Из 12 степеней точности изготовления червячных передач, регламентируемых ГОСТ 13675-68 (СТ СЭВ 311-76), для силовых передач предусмотрены 5, 6, 7, 8 и 9-я степени точности.

В общем машиностроении чаще всего пользуются 7, 8 и 9-й степенями точности.

Выбор степени точности червячной передачи в зависимости от окружной скорости колеса v2, обработки червяка и колеса и области применения передачи можно производить по табл.

Источник: https://metiz-bearing.ru/peredachi/konstrukcii_chervyachnyh_koles.html

Изготовление червячных колес. Изготовление червяков

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Познакомьтесь с нашими возможностями в области изготовления на заказ зубчатых колес на этой страничке.

Червяные пары: червячные колеса и червяки

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Червячная пара передает вращение по перекрещивающимся (но не пересекающимся, в отличие от конических шестерен) осям.

Червячная пара состоит из червячного колеса и червяка. Червячное колесо изготавливают из антифрикционного материала (чугун, бронза).

Часто средняя часть червячного колеса делается из стали, а на нее одевается венец из бронзы (иногда чугуна). Червяк представляет из себя винт с особой «резьбой».

Червяки изготавливают не только однозаходными, но и многозаходными (как, например, на рисунках выше).

Изготовление червячных колес и изготовление червяков весьма востребованная операция из-за широкого распространения червячных редукторов, что обусловлено целым рядом достоинств червячных пар:

  • большие передаточные отношения в одной паре и, как следствие, компактность редукторов;
  • часто, удобство компоновки вследствие перекрещивания осей валов;
  • плавность и бесшумность работы;
  • при небольшом угле подъема червяка обладают эффектом самоторможения, являясь необратимыми (нельзя вращать червяк, прикладывая усилие к червячному колесу).

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Недостатки червячных пар:

  • повышенные потери на трение и, как следствие:высокие требования к качеству сборки;
    • невысокий КПД;
    • тепловыделение;
    • высокий износ;
  • склонность к заеданию;
  • меньший ресурс червячного редуктора.
Читайте также:  Рейсмусовый станок своими руками: чертежи, видео

Изготовление червячных колес

  • Изготовление червячных колес может (мы используем иной, более производительный и точный, способ изготовления червячных колес, см. ниже), например, производиться при помощи резца-летучки, имитирующего, при взаимном перемещении инструмента и заготовки, движение элемента витка червяка:
  • Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал
  • Более качественный и производительный способ изготовления червячных колес, применяемый у нас на производстве, связан с применением червячных фрез:
  • Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Изготовление червяков

Изготовление червяка может производиться при помощи модульных дисковых фрез:

Более распространенным методом изготовления червяков является их изготовление на токарных станках:

Изготовление червячных пар у нас

  1. Мы занимаемся изготовлением червяков и червячных колес на заказ в Санкт-Петербурге вот уже скоро четверть века. И у нас, конечно, Вы можете произвести не только изготовление червячных колес и червяков, но и изготовление зубчатых колес иных типов:
  2. а так же звездочек и шлицевых соединений, изготавливаемых по чертежам Заказчика или образцам.
  3. Ознакомиться с нашими возможностями по изготовлению зубчатых колес, звездочек и нарезке шлицов Вы сможете здесь.
  4. О других наших возможностях в области услуг металлообработки на заказ узнайте на этой страничке нашего сайта.

Источник: http://kvadromash.ru/izgotovlenie-chervyachnyih-koles-izgotovlenie-chervyakov/

Детали машин



Червячная передача – это зубчато-винтовая передача, движение в которой преобразуется по принципу винтовой пары с присущим ей повышенным скольжением.

Червячные передачи применяют для передачи вращательного движения между валами, оси которых перекрещиваются в пространстве. Наиболее часто угол перекрещивания Θ составляет 90°.

Ведущим (в большинстве случаев) является червяк, представляющий собой зубчатое колесо с малым числом (z1 = 1…4) зубьев (витков), похожее на винт Архимеда с трапецеидальной или близкой к ней по форме резьбой. Червячное колесо выполняется косозубым.

Для увеличения длины контактных линий в зацеплении с червяком зубья червячного колеса в осевом сечении имеют форму дуги.

***

Классификация червячных передач

В зависимости от формы внешней поверхности червяка передачи бывают с цилиндрическим (Рис. 1,а, б) или с глобоидным (Рис. 1,в) червяком.

Качественные показатели глобоидной передачи выше, поскольку она имеет повышенный КПД и более высокую несущую способность.

Однако, червячная передача с глобоидным червяком сложнее в изготовлении, сборке и очень чувствительна к осевому смещению червяка, вызываемому, например, изнашиванием подшипников. На практике чаще всего применяют передачи с цилиндрическими червяками.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

В зависимости от характера винтовой поверхности червяка различают линейчатые и нелинейчатые червяки.

Линейчатые винтовые поверхности образуются винтовым движением прямой линии, нелинейчатые – винтовым движением заданной кривой. Линейчатые винтовые поверхности проще в изготовлении, поэтому они распространены более широко.

В зависимости от профиля винтовой поверхности червяка червячные передачи бывают с эвольвентными, архимедовыми, конволютными и нелинейчатыми червяками. Получение того или иного вида винтовой поверхности у витков червяка зависит от способа нарезания.

Нарезание линейчатых винтовых поверхностей осуществляют на универсальных токарно-винторезных станках, когда прямолинейная кромка резца воспроизводит эвольвентную, конволютную или архимедову поверхность.

Эвольвентный червяк получают при установке прямолинейной кромки резца в плоскости, касательной к основному цилиндру с диаметром dh. Левую и правую стороны витка нарезают соответственно резцами.

В торцовом сечении (сечении, перпендикулярном оси червяка) профиль витка червяка очерчен эвольвентой, в осевом сечении – криволинейный (выпуклый).

Эвольвентный червяк представляет собой цилиндрическое косозубое колесо эвольвентного профиля с числом зубьев, равным числу витков червяка, и с большим углом наклона зубьев.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

С целью получения высокой поверхностной твердости витков и повышения тем самым качественных показателей передачи применяют термическую обработку с последующим шлифованием рабочих поверхностей витков.

Эвольвентные червяки могут быть с высокой точностью прошлифованы плоской поверхностью шлифовального круга.

Производительные способы нарезания и простота шлифования обусловливают высокую технологичность эвольвентных червяков.

Архимедов червяк получают при расположении режущих кромок резца в плоскости, проходящей через ось червяка. Архимедовы червяки имеют в осевом сечении прямолинейный профиль с углом 2α, равным профильному углу резца. В торцовом сечении профиль витка очерчен архимедовой спиралью.

Боковые поверхности витков архимедовых червяков могут быть прошлифованы только специально профилированным по сложной кривой шлифовальным кругом.

Поэтому упрочняющую термообработку и последующее шлифование не выполняют и применяют архимедовы червяки с низкой твердостью в тихоходных передачах с невысокими требованиями к нагрузочной способности и ресурсу.

Конволютный червяк получают при установке режущих кромок резца в плоскости, касательной к цилиндру с диаметром dx (0

Источник: http://k-a-t.ru/detali_mashin/23-dm_chervyach1/

Червячное колесо

Червячное колесо является неотъемлемой частью червячной передачи. Она состоит из всего двух деталей – червячного колеса и червяка. Данную пару принято называть червячной парой, она имеет массу преимуществ, а так же не лишена недостатков.

Червячная пара

Механическая червячная пара была изобретена давно, и родилось это изобретение, благодаря усилиям знаменитого и всем известного учёного и философа Архимеда. Изобретённая им деталь – червяк, значительно изменила и усовершенствовало не только технику того времени, но и повлияло на ход истории.

Червячная пара состоит всего из двух деталей:

  • Червяк;
  • Червячное колесо;

Червяк – является фактически видоизменённой шестернёй, где зубья из параллельного сечения преобразованы в продольно-круговое, то есть в витки. Форма червяка стала образом шурупов, болтов, винтов. Червяк используется в промышленности, сельском хозяйстве и в быту.

Всем известная мясорубка имеет червячный рабочий вал, который и обеспечивает непрерывное поступление продуктов к ножу с сеткой. Не все знают, что во многих мясорубках задействован ещё один червяк, который находится внутри, то есть в редукторе мясорубки.

Правда, в редукторе червяк работает в червячной передаче, которая понижает обороты двигателя, при этом значительно повышая мощность на выходном валу.

Колесо червячное зубчатое: расчет, изготовление, материал

Червячное колесо, естественно, не используется без червяка. Червячные колёса могут изготавливаться из металла, пластика, композитных материалов (стеклопластик, эбонит).

Металлические червячные колёса могут быть составные, то есть рабочая поверхность с зубьями изготавливается из антифрикционного металла – бронзы, а само колесо из стали (чугуна, нержавеющей стали), алюминия, или из пластика.

Так же, чтобы повысить механическую прочность зубцов червячного колеса и самого червяка, после нарезки их закаливают, это относится непосредственно к шестерням из стали.

Чтобы увеличить площадь зацепления зубцов на червячном колесе и червяке, зубцы делают вогнутыми. Так же для увеличения различных вариантов создания червячной пары, зубцы могут располагаться не параллельно оси червячного колеса, а под некоторым углом.

Достоинства червячных передач

Технологические особенности червячной пары позволяют делать редукторы с большим передаточным соотношением. При этом данная передача остаётся компактной и выдерживает большие нагрузки. Основные достоинства червячной пары (передачи):

  • Высокое передаточное соотношение при использовании всего двух деталей. Оно может достигать 1:110, хотя такие передачи используются не так часто. Чтобы получить такое соотношение использую только цилиндрические устройства (шестерни), то для этого понадобится минимум передача из 3-х деталей (шестерён);
  • Компактность редуктора на основе червячной пары, опять же, благодаря червяку;
  • Высокая плавность хода, по сравнению с цилиндрическими системами;
  • Низкий уровень шума червячной передачи основан на том, что червяк плавно скользит по зубцам, в отличие от цилиндрических шестерёнчатых передач;
  • Червячная передача обладает так называемым эффектом самоторможения. Данное свойство приносит дополнительные положительные функции – отпадает необходимость использовать тормозное устройство. При этом червяк не даёт проворачиваться червячному колесу самостоятельно. Но это свойство может создавать дополнительные трудности, поэтому обязательно учитывается при создании механизмов на основе червячных пар.
  • Естественно, множество механизмов, имея различные достоинства, не лишены многих недостатков. Червячная пара так же имеет некоторые недостатки, которые учитываются при создании редукционных систем и механизмов на её основе:
  • Низкий процент КПД, образуется в результате высокого коэффициента трения червяка с зубчатым колесом. На КПД так же влияет высокое передаточное соотношение. В среднем КПД зубчатых передач равен около 55%. Чтобы его повысить, для зубчатого колеса и поверхности червяка используют материалы с низким коэффициентом трения – бронзу, закалённую сталь. В некоторых системах используют пластики на основе капрона (и другие современные модификации), они обладают не только низким коэффициентом трения, но значительно снижают уровень шума.
  • Высокий нагрев редукторов на червячной паре. Опять же, всё из-за вездесущего трения. Поэтому для снижения трения используют специальные смазки, а так же дополнительное охлаждение, которое может производиться непосредственно подачей воздуха. Создание ребер охлаждения на корпусе редуктора, использование бронзовых червячных колёс – всё это делается для удаления излишков тепла и является отрицательной стороной червячной передачи.
  • Червячные передачи можно использовать для передачи мощности не более 60 кВт, при повышении этого порога используют глобоидные передачи. Правда, такие системы редкость, но всё же встречаются в некоторых промышленных механизмах. При этом берут во внимание непосредственно конкретные условия эксплуатации, где учитываются сотни факторов механизма и условий его работы, а так же экономическую эффективность и целесообразность.
  • Ещё один недостаток – это люфт выходного вала, который увеличивается при износе червячного колеса. Несмотря на это, на основе червячных систем создаются механизмы, которые используются в устройствах ЧПУ, роботизированных механизмах, и прецизионных устройствах.

Червячные пара в основном используются в самостоятельном исполнении, на её основе создаются различные классы редукторов. Несмотря на некоторые недостатки системы, в редукторах она используется как наиболее распространённая.

По факту, червячные редукторы имеют больший износ и меньший ресурс эксплуатации, но это связанно не сколько от самой системы, а зависит непосредственно от режима эксплуатации. Использование редукторов на основе червячной пары имеет некоторые особенности, которые, как правило, указываются непосредственно в документах об их эксплуатации.

При соблюдении описанных там правил, время работы червячных редукторов отвечает их гарантированным срокам.

Источник: https://zsm-m.ru/products/zubchatye_pary/chervyachnoe-koleso/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector