Червячная передача достоинства и недостатки: достоинства и недостатки, геометрические, кинематические параметры — Студопедия

Содержание

Червячная передача: описание, виды, преимущества и недостатки

Статьи

24.10.201129.08.2017

Червячная или, как ее также называют, зубчато-винтовая передача представляет собой механическую конструкцию, состоящую из зубчатого колеса и специального винта с резьбой – червяка. Червячное колесо – это представитель класса колес косозубого типа. Механическая передача осуществляется за счет зацепления конусовидного червяка об зубчатое колесо. Материал верхнего слоя колеса должен обладать пониженными показателями трения, к внутренней части не предъявляется особенных требований и она может быть исполнена из любого прочного металла.

Основным рабочим органом механизма является червяк (винт с резьбой). Первичный контакт шестеренки начинается по линии, а не в конкретной точке, что является ярким преимуществом данной системы перед аналогичными.

Червяк может иметь один или несколько заходов (как правило, от одного до четырех), направление движения может быть разным: правым или левым. Доминантной частью механизма в большинстве случаев выступает червяк, в качестве субдоминанта – червячное колесо. Основным параметром в механизме является делительный осевой шаг червяка.

Условно можно разделить червячные трансмиссии на две большие подгруппы:

Цилиндрические червячные передачи;
Глобоидные червячные передачи.

Отдельно можно разделить цилиндрические червяки на различные подвиды, в зависимости от формы профиля резьбы:

Архимодов червяк – трапецевидный профиль с архимедовой спиралью в торце;
Конволютный – трапепидальный профиль;
Эвольвентный – эвольвентный профиль;
С вогнутым профилем витков.

У глобоидных конструкций используется всего два типа формы профилей: трапицеидальный и с вогнутым профилем. Рабочие количество витков в глобоидной передаче выше, чем в цилиндрической, это обуславливает ее мощностные характеристики. Вместе с этим возникает и потребность в дополнительной системе охлаждения, а также точности при исполнении и монтаже.

Преимущества червячных передач

Тихие и плавные в работе данные передачи – это идеальное решение для управления низкомоментными силовыми установками. Компактные размеры позволяют уместить механизм даже в самые ограниченные пространства: это может быть как рулевая часть транспортных средств, так и, например, музыкальные инструменты с толковыми механизмами. Отдельно стоит обратить внимание на свойство самоторможения: оно обеспечивает функцию самоторможения без участия дополнительных устройств управления.

Недостатки червячных передач

Основным недостатком червячной трансмиссии является невысокий КПД, связанный с потерями мощности, присущими любой винтовой паре. Использование данной конструкции подразумевает обязательное применение антифрикционных материалов, исключение которых обычно быстро приводит к заеданию зубцов. Передаваемые мощности не превышают 200 кВт, что в значительной степени ограничивает области применения данных устройств.

Данные механизмы склонны к быстрому износу, как следствие — ремонт и повышенные требования к регулярному техническому обслуживанию, что невыгодно для некоторых решений с экономической точки зрения.

58.Червячные передачи: достоинства и недостатки.

Червячные
передачи – это передачи зацеплением
с непосредственным
контактом
витков червяка и зубьев червячного
колеса (рис. 12.1). Червяк 1 – это винт с
трапецеидальной или близкой к ней по
форме резьбой. Червячное колесо является
косозубым зубчатым колесо с зубьями
особой дуговой формы. Такая форма зубьев
обеспечивает увеличение их длины и
прочности зубьев на изгиб.

Червячные
передачи применяют при необходимости
передачи движения между перекрещивающимися
(как правило взаимно перпендикулярными)
валами. При вращении червяка его витки
плавно входят в зацепление с зубьями
колеса и приводят его во вращение.
Передачи используют в станках, автомобилях,
подъемно-транспортных и других машинах.

Достоинства:

возможность
получения большого передаточного
числа в одной ступени;
плавность и
малошумность работы;
повышенная
кинематическая точность.

Недостатки:

низкий КПД;
необходимость
изготовления зубьев колеса из дорогих
антифрикционных материалов;
повышенные
требования к точности сборки,
необходимость регулировки;
необходимость
специальных мер по интенсификации
теплоотвода.

59. Геометрия червячной передачи.

Мощность
на
червяке при длительной работе обычно
до 30 кВт, при повторно-кратковременном
режиме — до 200кВт. Передаточные числа
обычно принимают от 8 до 80, в кинематических
передачах — до 1000.
Основные
геометрические размеры червяка
представлены на рис. 12.4. В червячных
передачах угол профиля
обычно
принимают равным.
У архимедовых червяков его определяют
в осевом сечении, у конволютных и
эвольвентных — в нормальном сечении,
у нелинейчатыхнаходят
как угол конуса производящей поверхности.
Для передач с вогнутым червяком угол
профиля в осевом сечении витка червяка,
измеренный на делительном диаметре,
равен.

Расстояние
между одноименными точками боковых
сторон смежных витков червяка, измеренное
параллельно оси, называют шагом червяка
.
Отношениеназывают
модулем.Расчет
геометрических параметров.

Число зубьев
колеса
Коэффициент
смещения ( если задано межосевое
расстояние )

Межосевое
расстояние ( если задан коэффициент
смещения )
Делительные
диаметры

Начальные диаметры

Делительный угол
подъема витка червяка

Начальный
угол подъема витка червяка

Основной
угол подъема витка червяка ( только для
червяков ZI )

и основной диаметр
червяка
Высота
витка червяка

Высота головки
витка червяка

Диаметры
вершин

витков червяка

зубьев червячного
колеса в средней торцовой плоскости
Диаметры
впадин червякачервячного
колесаНаибольший
диаметр червячного колесаШирина
венца червячного колеса

Длина нарезанной
части червяка ( при х= 0 )

60.

Силы в зацеплении червячной передачи.

Составляющие от
силы в зацеплении принимают приложенными
в полюсе зацепления и направляют по
трем взаимно перпендикулярным осям
(рис.12.9).

Окружная сила на
колесе, равная по модулю осевой силе на
червяке:

.
( 12.19)

Окружная сила на
червяке равна осевой силе на колесе:

.
( 12.20)

Радиальная сила,
раздвигающая червяк и колесо:

.
( 12.21)

В этих
зависимостях
и-
вращающие моменты на валах колеса
червяка,,-
угол профиля витка червяка, линейные
размеры,
мм.

61.Кинематика
червячной передачи.

Во время работы
червячной передачи витки червяка
сколь¬зят по зубьям червячного колеса
рис. 2.5.11. Скорость скольжения направлена
по касательной к винтовой линии
делительного цилиндра червяка и
определяется из параллелограмма
скоро¬стей

(2. 5.11)

Как видно из
формулы, всегда us> u1. Большое сколь¬жение
в червячной передаче повышает
изнашиваемость зубьев червячного
колеса, увеличивает склонность к
заеданию.
Передаточное число червячной
передачи определяют по условию, что за
каждый оборот червяка колесо поворачивается
на число зубьев, равное числу витков
червяка:

(2.5.11)
где
и—
угловые скорости червяка и колеса;
z1
и z2 — число витков червяка и число зубьев
колеса.
На практике в силовых передачах
применяют червяки с чис¬лом витков z1 =
1; 2; 4. С увеличением z1 возрастают
технологиче¬ские трудности изготовления
передачи и увеличивается число зубьев
червячного колеса z2. Число витков червяка
z1 зависит от передаточного числа и.

Во
избежание подреза основания ножки зуба
в процессе на¬резания зубьев принимают
z2?26. Оптимальным является z2 = = 40…60.
Диапазон передаточных чисел в этих
передачах u = 10…80.

62.КПД червячной
передачи и самоторможение.

Для
червячных передач характерны большие
скорости скольжения
и
неблагоприятное направление ее
относительно линии контакта (рис. 12.7).

,
(12.16)

где
-окружная
скорость, м/с, на начальном диаметре
червяка;-
окружная скорость, м/с, на делительном
диаметре колеса. Скорость скольжения
направлена по касательной к линии витка
червяка (рис. 12.7):

.
( 12.17)

Условием
отсутствия заедания и интенсивного
износа является существование жидкостного
трения между витками червяка и зубьями
колеса. Это условие выполняется при
существовании в зоне контакта клиновидного
зазора в направлении вектора скорости
скольжения. При скольжении поверхностей
вдоль линии контакта масляный клин
образоваться не может.

В
отличие от зубчатых передач в червячных
передачах часть поверхности зуба колеса
имеет зону, в которой скольжение
происходит вдоль контактных линий. На
рис.12.8 цифрами 1, 2 и 3 отмечены
последовательные положения контактных
линий в процессе зацепления и направления
скорости скольжения
в
некоторых точках. Зона, в которой
направлениепочти
совпадает с направлением контактных
линий, заштрихована.

Неблагоприятное
направление вектора скорости скольжения
является причиной низкого КПД червячного
зацепления
.
КПД червячного зацепления определяют
аналогично КПД резьбовой пары, которая
по кинематическим свойствам аналогична
червячной передаче.

,
( 12.18)

где
—
приведенный угол трения, уменьшающийся
с увеличением скорости скольжения, так
как при этом улучшаются условия
образования масляного слоя.

С
увеличением числа заходов червяка
возрастает
КПД передачи, но уменьшается передаточное
число.

Преимущества и недостатки червячной передачи – Блог CLR с помощью системы из двух частей: так называемого «червячного винта» со спиральным зубом и круглой шестерни, называемой «червячным колесом».

В этой круговой передаче червячный винт действует как входной (приводной) элемент, а червячное колесо действует как выходной элемент.

Существуют различные типы в зависимости от формы профиля галтели, количества галтелей, шага резьбы и направления вращения червячного винта.

Вас может заинтересовать: Редукторы скорости: основные области применения и способы улучшения их работы

Каковы основные области применения червячных передач?

Червячные приводы имеют ряд практических применений в нескольких областях, хотя наибольшее применение они находят в промышленности. Они, например, обычно используются для перемещения губок тисков и зажимов, а также для обеспечения линейного движения различных кареток фрезерных и токарных станков, в которых обычно используется двухвинтовая система.

Их широко используют в сборочных линиях , автоматических дверях, корабельных рулях, прокатных станах , горнодобывающих машинах, самосвалах и дисковых пилах. Их свойства также используются в гидравлических воротах и вилочных погрузчиках, эскалаторах и лифтах.

Автомобильная промышленность была первой отраслью, которая массово использовала червячные передачи для улучшения рулевого управления и контроля транспортных средств. Эти устройства привели к увеличению применения малых электродвигателей, так как их можно использовать как для снижения скорости вращения, так и для увеличения крутящего момента.

Среди предметов повседневного обихода эти приводы используются для настройки и затягивания шнуров музыкальных инструментов, игрушек и центрифуг. CLR использует червячные передачи в своих редукторах для передачи движения между перпендикулярными валами.

Каковы преимущества червячных передач?

Червячные приводы представляют собой компактные устройства, которые, несмотря на свой обычно небольшой размер, обладают высокой нагрузочной способностью . Легко изготавливаемые и проектируемые, так как они состоят из небольшого количества деталей, они обеспечивают точное линейное движение , который может использоваться множеством механизмов. И эта универсальность еще выше, поскольку, в отличие от других приводных систем, червячные передачи не создают шума. Они требуют минимального обслуживания, которое является недорогим.

Одним из основных преимуществ использования червячных приводов является то, что они обеспечивают высокую скорость при минимальном пространстве. Так как их передаточное число довольно низкое, позволяет значительно сократить пространство .

Кроме того, его можно использовать для разработки нереверсивных приводов – другими словами, диски, которые могут двигаться только в одном направлении. Еще одной интересной особенностью этих приводов является нереверсивность системы при угле червяка равном или меньше 6 градусов.

Рекомендуемое чтение: 6 приложений червячного привода

Каковы их основные недостатки?

Основным недостатком червячных передач является их низкая производительность, обеспечиваемая этими ступенями редуктора , которая может достигать 15% из-за высокого трения и связанных с ним осевых напряжений.

Кроме того, наибольший износ в этих устройствах происходит на поверхностях, которые подвергаются трению, поэтому они должны быть очень прочными и идеально откалиброванными, чтобы обеспечить длительный срок службы. На самом деле, существует некоторый риск износа галтелей, если в этой области имеется чрезмерное трение.

Какие еще существуют типы червячных дисков и чем они отличаются?

Одним из наиболее распространенных типов червячных передач является тот, который имеет прямой винт , входящий в зацепление с цилиндрическим зубчатым колесом . В этом случае и червячный винт, и червячное колесо не имеют канавок по наружному диаметру. Червячная передача с горловиной относится к червячной передаче, в которой червячное колесо имеет канавку в центре своих зубьев, а внешний диаметр червячного винта остается неизменным.

Существует также тип червячного привода с «двойным горлом», в котором обе части имеют канавки и в результате лучше зацепляются друг с другом.

Затем идут шариковые винты , которые используются, например, в автомобильных усилителях руля. Эти устройства имеют систему шарикоподшипников, в которой скользящее движение заменяется вращательным. Его главное преимущество в том, что они меньше изнашиваются, так как трение и скольжение ниже.

Рециркуляционные шарики используются для линейных перемещений в прецизионных машинах, которые в некоторых случаях имеют двойные гайки. В этом последнем случае между двумя гайками помещается распорное кольцо, что обеспечивает повышенную жесткость и уменьшение осевого провисания. Если существует риск нестабильности вала, используются рециркуляционные шарики с вращающимися гайками, при которых вращается только вал.

Узнайте о последних достижениях в области механической обработки, литья, аддитивного производства и технологий 3D-печати

Каков опыт работы CLR с червячными накопителями?

Компания CLR использовала червячные передачи во всех редукторах, где это требовалось. CLR имеет большой опыт в производстве компонентов этого типа .

На следующем рисунке показан червячный привод, используемый в одном из наших редукторов. Эта трансмиссия требовала, чтобы система была нереверсивной , что было достигнуто за счет добавления червячной передачи в этой точке трансмиссии.

Узнайте больше о наших червячных редукторах

CLR производит червячные передачи на заказ, которые вы можете купить в нашем интернет-магазине Mootio. Наши опытные инженеры могут помочь вам найти наиболее точные приводы для ваших конкретных потребностей.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ЧЕРВЯЧНЫХ И КОНИЧЕСКИХ ПЕРЕДАЧ

В предыдущем посте мы обсуждали
типы конических передач, и мы также видели концепцию червяков и червячных передач.
Сегодня мы попытаемся здесь разобраться в различных преимуществах и недостатках
конические шестерни и червяки и червячные передачи отдельно.

Я предложу своим читателям
чтобы найти мои предыдущие сообщения, как указано выше, для полного понимания
конические передачи и червяки и узлы червячных передач.

Итак, давайте начнем выяснять различные преимущества
и недостаток конических шестерен

Скос
Шестерни: Преимущество

Рабочий угол может быть изменен, и это
характеристика конического зубчатого колеса делает его более гибким в эксплуатации
Конические шестерни также могут быть изготовлены из нейлона или пластика.
и такие конические шестерни из пластика обычно используются в электрических игрушках
отрасли.
КПД конической передачи вполне достаточно; коническая передача
может обеспечить КПД до 90 %, а в отдельных случаях и более 90 %.
Затраты на производство будут меньше
Трение скольжения также будет меньше на фаске.
зубчатый механизм