57. Силы  в зацеплении   червячной передачи.

Силы в зацеплении определяют для случая контакта рабочих поверхностей в полюсе зацепления и раскладывают по трем взаимно перпендикулярным осям.

Окружная сила на колесе равна по модулю осевой силе на червяке:

Окружная сила на червяке равна осевой силе на колесе:

Радиальная сила, раздвигающая червяк и колесо:

В этих зависимостях T₂ и T₁ – вращающие моменты на валах колеса и червяка, α – угол профиля витка червяка, d₂ – делительный диаметр колеса, d_w1 – начальный диаметр червяка.

 

58. Причины  выхода из  строя  червячных  передач  и  критерии их работоспособности.

Основными причинами выхода из строя передач (в порядке убывания частоты проявления отказов) являются:

Износ зубьев колеса, который ограничивает срок служ­бы большинства передач. Интенсивность износа увеличивает­ся при некачественном или загрязненном смазочном матери­але, при неточном монтаже зацепления, при повышенной ше­роховатости рабочей поверхности червяка.

Заедание при твердых материалах колес, вызывающее значительные повреждения поверхностей и последующее бы­строе изнашивание зубьев частицами колеса, приварившими­ся к червяку. При мягких материалах колес заедание прояв­ляется в менее опасной форме, возникает перенос («намазыва­ние») материала колеса на рабочую поверхность червяка.

Усталостное выкрашивание, происходящее только на поверхности зубьев колес, изготовленных из материалов, стойких против заедания.

Пластическая деформация рабочих поверхностей зубь­ев колеса, возникающая под воздействием больших перегру­зок.

Усталостная поломка зубьев колеса возможна только после значительного их износа.

 

59. Выбор материала  для   червяка  и  венца   червячного  колеса.

Так как червячная передача склонна к заеданию и износу, од­ну из деталей передачи выполняют из антифрикционного ма­териала, другую — из твердой стали.

Для червяка характерны относительно малый диаметр и значительное расстояние между опорами, жесткость и проч­ность обеспечиваются за счет изготовления его из стали. В ос­новном для червяков используется сталь 18ХГТ (твердость по­верхности после цементации и закалки (56...63) НRС_Э), а так­же стали 40Х, 40ХН, 35ХГСА с поверхностной закалкой до твердости (45...55) НRС_Э. Во всех этих случаях необходимы шлифование и полирование червяка. Применение азотируе­мых сталей 38Х2МЮА, 38Х2Ю позволяет исключить шлифо­вание червяка после термохимической обработки.

Червячное колесо обычно выполняют из антифрикцион­ных, относительно дорогих и малопрочных материалов, кото­рые разделяют на группы (в порядке снижения сопротивля­емости заеданию и износу): 1) оловянистые бронзы (БрО10Ф1, БрО5Ц5С6 и др.); 2) безоловянистые бронзы (БрАЭЖЗЛ и др.); 3) чугуны (СЧ15, СЧ20 и др.). Чем выше содержание олова в бронзе, тем она дороже, и тем больше сопротивление за­еданию.

 

60. Расчет зубьев  червячных  передач  на  сопротивление контактной и изгибной усталости. Понятие о расчетной нагрузке.

Контактная выносливость:

Основное значение для червячных передач имеют расчеты на сопротивление контактной усталости, износу и заеданию. Рас­чет передачи проводят по контактным напряжениям, причину выхода из строя (усталостное выкрашивание или заедание) учитывают при выборе допускаемых напряжений.

Несущая способность передач с цилиндрическими червяка­ми основных типов весьма близка (кроме передач с вогнутым профилем витка червяка). Поэтому расчеты для передач с ар­химедовым червяком распространяют на передачи с другими цилиндрическими червяками. В качестве исходной принима­ют формулу Герца для начального линейного контакта двух цилиндров по их образующим. Коэффициент Пуас­сона считают равным 0,3, тогда:

 

 

 

 

F_n – нормальная нагрузка в полюсе зацепления.

l_Σ – суммарная длина контактных линий.

 

 

 

 - коэффициент нагрузки, и соответственно коэффициенты: учитывающий внутренние динамические нагрузки и учитывающий неравномерность распределения нагрузки.

 

 

b – ширина зуба, d_w1 – начальный диаметр, 2δ – условный угол обхвата.

 - суммарная длина контактных линий.

Радиус кривизны профиля червячного колеса: .

 

 

Суммарный радиус тогда

 

 

Учтем, что:

 

 

 

 

Подставим все в формулу Герца и получим:

 

 

 

 

Расчет зубьев на прочность при изгибе:

Расчет выполняется для зубьев червячного колеса, т.к. витки червяка значительно прочнее. За основу принят расчет косозубых цилиндрических колес.

Напряжения изгиба у основания зубьев:

Y_F – коэффициент формы зубьев, берется по тем же графикам с эквивалентным кол-вом зубьев ,  - коэффициент нагрузки, и соответственно коэффициенты: учитывающий внутренние динамические нагрузки и учитывающий неравномерность распределения нагрузки.

 - максимальные напряжения изгиба.