Что значит червячная передача

Червячная передача

Червя́чная переда́ча (зубчато-винтовая передача) — механическая передача, осуществляющаяся зацеплением червяка и сопряжённого с ним червячного колеса [1] .

Содержание

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
  • правые
  • левые
• 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

1. ↑ 12«Червячная передача» БСЭ
2. ↑ 123Основы конструирования и детали машин. Курс ОКДМ / Лекционный курс / Червячные передачи. Глава 12 (не позже 2007). Проверено 27 октября 2008.
3. ↑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. 336. — 584 с. — 3000 экз. — ISBN 985-06-0081-0
4. ↑ГИТАРИЗМ.RU — Колки. Архивировано из первоисточника 18 октября 2012.

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

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое «Червячная передача» в других словарях:

Червячная передача — ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА, механизм для передачи вращения между скрещивающимися валами посредством винта (червяка) и сопряженного с ним червячного колеса. Червячная передача обеспечивает передачу высоких нагрузок (например, в горных машинах, самолетах)… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА — (Worm gear) передача вращения между валами с пересекающимися осями посредством винта с трапециевидной нарезкой (червяка) и зубчатого колеса (червячное колесо). Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство… … Морской словарь

червячная передача — Гиперболоидная зубчатая передача второго рода, в которой начальные и делительные поверхности зубчатых колес отличны от конических, шестерня имеет винтовые зубья, а зубчатые колеса имеют сопряженные поверхности зубьев с линейным контактом, если… … Справочник технического переводчика

ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА — механизм для передачи вращения между скрещивающимися (обычно под прямым углом) валами посредством (см.) и сопряжённого с ним зубчатого (червячного) колеса (см. .). Ч. п. применяется для малых и средних мощностей при значительной редукции… … Большая политехническая энциклопедия

ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА — механизм для передачи вращения между скрещивающимися валами посредством винта (червяка) и сопряженного с ним червячного колеса. Применяется в силовых передачах, обеспечивает передаточное отношение до 300 и более … Большой Энциклопедический словарь

червячная передача — механизм для передачи вращения между скрещивающимися валами, в котором одним звеном является винт (червяк), а другим – червячное зубчатое колесо. Применяется в силовых передачах транспортных машин, металлорежущих станков, в металлургических… … Энциклопедия техники

червячная передача — механизм для передачи вращения между скрещивающимися валами посредством винта (червяка) и сопряжённого с ним червячного колеса. Применяется в силовых передачах, обеспечивает передаточное отношение до 300 и более. * * * ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА… … Энциклопедический словарь

ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА — обычно применяется для больших передаточных чисел при пересечении осей под прямым углом. Состоит из червяка (вала с винтовой нарезкой) с одним или несколькими ходами (нитками) и червячного колеса (шестерни с соответствующей червяку нарезкой). При … Сельскохозяйственный словарь-справочник

ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА — механизм для передачи вращения между скрещивающимися валами посредством винта (червяка) и сопряжённого с ним червячного колеса (см. рис.). Имеет большое передаточное число (до 300, а иногда и более). Недостатки Ч. п.: невысокий кпд (0,5 0,85),… … Большой энциклопедический политехнический словарь

червячная передача — sliekinė pavara statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. worm drive; worm wheel drive vok. Schneckenantrieb, m; Schneckengetriebe, n; Schneckenradgetriebe, n rus. червячная передача, f pranc. engrenage à vis sans fin, m … Fizikos terminų žodynas

Источник

Червячная передача

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое «Червячная передача» в других словарях:

Червячная передача — Червячная самотормозящая передача в механизме управления воротами … Википедия

Червячная передача — ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА, механизм для передачи вращения между скрещивающимися валами посредством винта (червяка) и сопряженного с ним червячного колеса. Червячная передача обеспечивает передачу высоких нагрузок (например, в горных машинах, самолетах)… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА — (Worm gear) передача вращения между валами с пересекающимися осями посредством винта с трапециевидной нарезкой (червяка) и зубчатого колеса (червячное колесо). Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство… … Морской словарь

червячная передача — Гиперболоидная зубчатая передача второго рода, в которой начальные и делительные поверхности зубчатых колес отличны от конических, шестерня имеет винтовые зубья, а зубчатые колеса имеют сопряженные поверхности зубьев с линейным контактом, если… … Справочник технического переводчика

ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА — механизм для передачи вращения между скрещивающимися (обычно под прямым углом) валами посредством (см.) и сопряжённого с ним зубчатого (червячного) колеса (см. .). Ч. п. применяется для малых и средних мощностей при значительной редукции… … Большая политехническая энциклопедия

ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА — механизм для передачи вращения между скрещивающимися валами посредством винта (червяка) и сопряженного с ним червячного колеса. Применяется в силовых передачах, обеспечивает передаточное отношение до 300 и более … Большой Энциклопедический словарь

червячная передача — механизм для передачи вращения между скрещивающимися валами, в котором одним звеном является винт (червяк), а другим – червячное зубчатое колесо. Применяется в силовых передачах транспортных машин, металлорежущих станков, в металлургических… … Энциклопедия техники

червячная передача — механизм для передачи вращения между скрещивающимися валами посредством винта (червяка) и сопряжённого с ним червячного колеса. Применяется в силовых передачах, обеспечивает передаточное отношение до 300 и более. * * * ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА… … Энциклопедический словарь

ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА — обычно применяется для больших передаточных чисел при пересечении осей под прямым углом. Состоит из червяка (вала с винтовой нарезкой) с одним или несколькими ходами (нитками) и червячного колеса (шестерни с соответствующей червяку нарезкой). При … Сельскохозяйственный словарь-справочник

ЧЕРВЯЧНАЯ ПЕРЕДАЧА — механизм для передачи вращения между скрещивающимися валами посредством винта (червяка) и сопряжённого с ним червячного колеса (см. рис.). Имеет большое передаточное число (до 300, а иногда и более). Недостатки Ч. п.: невысокий кпд (0,5 0,85),… … Большой энциклопедический политехнический словарь

червячная передача — sliekinė pavara statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. worm drive; worm wheel drive vok. Schneckenantrieb, m; Schneckengetriebe, n; Schneckenradgetriebe, n rus. червячная передача, f pranc. engrenage à vis sans fin, m … Fizikos terminų žodynas

Источник

Детали машин

Червячные передачи

Что такое «червячная передача»?

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.

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 d_h . 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.

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 d_x (0 и нормальной к оси симметрии впадины. В этой плоскости червяки имеют прямолинейный профиль впадины.
Конволютные червяки имеют в осевом сечении выпуклый профиль, в торцовом сечении профиль витка очерчен удлиненной эвольвентой.

Недостатком передач с конволютными червяками является сложная форма инструмента для шлифования червяков и невозможность получения точных фрез для нарезания зубьев червячных колес.
Передачи с конволютными червяками так же, как и с архимедовыми, имеют ограниченное применение, в основном в условиях мелкосерийного производства.

Нелинейчатые червяки нарезают дисковыми фрезами конусной или тороидальной формы. Витки таких червяков во всех сечениях имеют криволинейный профиль: в сечении, нормальном к оси симметрии впадины, выпуклый, в осевом сечении – вогнутый (рис. 3) .

Рабочие поверхности витков нелинейчатых червяков с высокой точностью шлифуют конусным или тороидным кругом. Передачи с нелинейчатыми червяками характеризует повышенная нагрузочная способность, их считают перспективными.

Для силовых передач следует применять эвольвентные и нелинейчатые червяки.

В зависимости от направления линии витка червяка червячные передачи бывают с правым (предпочтительнее для применения) и левым направлением линии витка.

Червячные передачи различаются, также, по расположению червяка относительно колеса – с нижним, верхним и боковым расположением.
Наиболее распространены передачи с нижним или верхним расположением червяка, при этом верхнее расположение червяка предпочтительнее в скоростных передачах, поскольку при такой конструкции меньше разбрызгивается смазка.
Червячные передачи с нижним расположением червяка обычно применяют при картерном способе смазывания и при окружной скорости червяка v₁ ≤ 5 м/сек.
Боковое расположение червяка относительно колеса чаще всего диктуется рациональностью компоновки передачи.

Червячные передачи могут быть выполнены в закрытом и открытом исполнении . Открытые червячные передачи применяются в малоответственных узлах, ручных приводах, при невысоких скоростях и передаваемых нагрузках.

Достоинства червячных передач

К основным достоинствам червячных передач можно отнести возможность изменять в существенных интервалах величину передаваемого крутящего момента или частоты вращения валов, а также тормозящие свойства этой передачи, позволяющие использовать ее в различных лебедках и грузоподъемных механизмах без специальных тормозных устройств.

В целом можно отметить следующие положительные свойства червячных передач:

• Возможность получения большого передаточного числа и в одной ступени (до 80 и более) .
• Компактность и сравнительно небольшая масса конструкции.
• Плавность и бесшумность работы.
• Возможность получения самотормозящей передачи, т.е. допускающей движение только от червяка к колесу и имеющей высокое сопротивление обратному движению. Самоторможение червячной передачи позволяет выполнить механизм без тормозного устройства, препятствующего вращению колес (например, под действием силы тяжести поднимаемого груза) .
• Возможность получения точных и малых перемещений (это свойство червячной передачи широко используется в приборостроении) .

Недостатки червячных передач

Наиболее существенный недостаток червячных передач — значительные потери передаваемой мощности на трение и, соответственно, невысокий КПД и повышенный износ деталей.

К отрицательным свойствам червячных передач можно отнести следующее:

• Сравнительно низкий КПД вследствие повышенного скольжения витков червяка по зубьям колеса и значительное в связи с этим выделение теплоты в зоне зацепления.
• Необходимость применения для венцов червячных колес дорогих антифрикционных материалов (чаще всего – сплавы меди) .
• Повышенное изнашивание и склонность к заеданию.
• Необходимость регулирования зацепления (средняя плоскость венца червячного колеса должна совпадать с осью червяка) .

Качество и работоспособность червячной передачи во многом зависят от формы, твердости, шероховатости и точности изготовления винтовой поверхности витка червяка.

Применение червячных передач

Червячные передачи широко применяют в транспортных и подъемно–транспортных машинах при небольших и средних мощностях (механизм подъема лифта, лебедки, тали, трансмиссии транспортных машин, рулевые механизмы автомобилей и др.), а также с целью получения малых и точных перемещений (делительные устройства станков, регулировочные устройства тормозных механизмов автомобилей, механизмы настройки, регулировки и др.).

Применение червячных передач для передачи мощности более 200 кВт считается неэкономичным из-за сравнительно низкого КПД и необходимости в эффективном охлаждении червячной пары.
Вследствие отмеченных недостатков нерационально применять червячные передачи в условиях непрерывного действия при мощностях более 30 кВт. При работе в повторно–кратковременных режимах они могут оказаться эффективными и при больших мощностях.

Геометрия червячной передачи

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 осевого модуля червяка (в мм) выбирают из ряда: . 4; 5; 6,3; 8.

Основными геометрическими размерами червяка являются (рис. 4) :

делительный диаметр , 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. С целью сокращения номенклатуры зуборезного инструмента значения q стандартизованы: 8; 10; 12,5; 16; 20.

расчетный шаг червяка :

где: z₁ – число витков червяка: 1, 2 или 4 ( z₁ = 3 стандартом не предусмотрено);

у гол профиля α : для эвольвентных, архимедовых и конволютных червяков α = 20° ;
для червяков, образованных тором, α = 22° ;

диаметр вершин витков :

диаметр впадин витков :

делительный угол подъема линии витка (см. рис. 5) :

длина нарезанной части: –b₁ .

Для червяка в передаче со смещением дополнительно вычисляют:

диаметр начального цилиндра ( начальный диаметр) :

где х – коэффициент смещения.

угол подъема линии витка на начальном цилиндре :

где х – коэффициент смещения.

Геометрические размеры венца червячного колеса

Зубья на червячном колесе чаще всего нарезают червячной фрезой, которая представляет собой копию червяка, с которым будет зацепляться червячное колесо. Только фреза имеет режущие кромки и несколько больший (на двойной размер радиального зазора в зацеплении) наружный диаметр.

Основные геометрические размеры венца червячного колеса определяют в среднем его сечении.
Делительный d₂ и совпадающий с ним начальный d_wi диаметр колеса при числе z₂ зубьев (рис. 4) :

Межосевое расстояние червячной передачи :

Червячные передачи со смещением выполняют в целях обеспечения стандартного или заданного значения межосевого расстояния. Осуществляют это, как и в зубчатых передачах, смещением на хm фрезы относительно заготовки при нарезании зубьев колеса (рис. 6) :

Для стандартных редукторов a_w : . 80, 100, 125, 140, 160.

Для нарезания зубьев колес в передачах со смещением и без смещения используют один и тот же инструмент. Поэтому нарезание со смещением выполняют только у колеса.
При заданном межосевом расстоянии коэффициент смещения инструмента.
Значения коэффициента х смещения инструмента выбирают по условию неподрезания и незаострения зубьев. Предпочтительны положительные смещения, при которых одновременно повышается прочность зубьев колеса.

Рекомендуют для передач с червяком:
– эвольвентным 0 ≤ х ≤ 1 (предпочтительно х = 0,5) ;
– образованным тором 1,0 ≤ х ≤ 1,4 (предпочтительно x = 1,1–1,2) .

Диаметр вершин зубьев (рис. 6) :

Диаметр впадин зубьев :

Наибольший диаметр червячного колеса :

где k = 2 для передач с эвольвентным червяком; k = 4 для передач, нелинейчатую поверхность которых образуют тором.

Ширина b₂ венца червячного колеса зависит от числа витков червяка:

Червячное колесо является косозубым с углом y_w наклона зуба.
Условный угол 2δ обхвата для расчета на прочность находят по точкам пересечения окружности диаметром (d_a1 – 0,5т) с линиями торцов венца червячного колеса.

Источник