Основы расчета и конструирования червячных передач.

В червячной, как и в зубчатой различают диаметры начальных и делительных цилиндров.

da ₁ , da ₂ – начальные диаметры червяка и колеса;

d ₁ , d ₂ – делительные диаметры червяка и колеса;

Р – окружной делительный шаг в зубьях;

α – профильный угол в зубья, α = 20º

Резьба может быть однозаходной и многозаходной.

Число заходов червяка обозначают z₁. По стандарту z₁ = 1; 2; 4. Рекомендуют: z ₁ = 4 при i = 8-15;

z ₁ = 2 при i = 15- 30;

z ₁ = 1 при i > 30.

Диаметр червяка: d ₁ = q·m ; da ₁ = d ₁ +2 m ,

где m – осевой модуль m = P / π ,

q - коэффициент диаметра червяка q=8; 10; 12; 16; 20 – по справочнику.

По стандарту m =2; 2.5; 3.5; 4; 5; 6.3; 8; 10; 12.5 (мм).

Для червячного колеса d ₂ = z ₂ ·m ; da ₂ = d ₂ +2 m ,

z₂ - число зубьев червячного колеса.z ₂ ≥ 28.

Передаточное отношение: i = .

Подшипники.

Опоры вращающихся осей и валов называются подшипниками. Подшипники служат для поддержания различных деталей, вращающихся на осях.

По виду трения различают подшипники:

- Подшипники скольжения, в которых опорная поверхность оси или вала скользит по рабочей поверхности подшипника.

- Подшипники качения, в которых используется трение качения, благодаря установке шариков или роликов между поверхностями оси или вала и подшипника.

По направлению действия воспринимаемой нагрузки, подшипники делят на: 

- Радиальные - воспринимающие радиальные нагрузки.

- Упорные – воспринимающие от вала только осевые нагрузки.

- Радиально-упорные – воспринимающие одновременно радиальные и осевые нагрузки.

Подшипники скольжения (рис.12).

Имеют следующие преимущества:

- Высокую частоту вращения.

- Относительно малые размеры.

Недостатки подшипников скольжения:

- Высокие потери трения.

- Пониженный КПД.

- Необходимость непрерывной смазки.

Рис.12. Подшипник скольжения.

1 – корпус;

2 – вкладыш (втулка).

Подшипник скольжения в большинстве случаев состоит из корпуса и помещенных в нем вкладышей с тонким слоем антифрикционного материала, на которые непосредственно опирается ось или вал.

Корпус обычно выполняют из чугуна, вкладыши для уменьшения трения изготавливают из материалов, которые в паре с цапфой вала (опорный участок вала называется цапфой вала) имеют малый коэффициент трения.

Коэффициент трения f при смазке для стали по чугуну и пластмассе 0.15 – 0.2, по антифрикционному чугуну, бронзе 0.1 – 0.15, по баббиту 0.06 – 0.1.

Подшипники качения (рис. 13).

По сравнению с подшипниками скольжения подшипники качения имеют следующие преимущества:

– Малый коэффициент трения.

– Большую грузоподъемность при меньшей ширине подшипника.

– Незначительный расход смазочных материалов.

– Взаимозаменяемость.

– Простота монтажа.

Недостатки:

– Меньшая долговечность при больших частотах вращения и при больших нагрузках.

По форме тел качения подшипники делят:

– Шариковые.

– Роликовые.

По числу рядов тел качения различают однорядные, двурядные и четырехрядные подшипники.

Рис. 13. Шариковый радиальный однорядный подшипник.

При выборе типа и размера подшипника необходимо учитывать следующие факторы:

- Величину и направление нагрузки (радиальная, осевая, комбинированная).

- Характер нагрузки (постоянная, переменная и ударная).

- Частоту вращения кольца подшипника.

- Необходимую долговечность

- Окружающую среду (температура, влажность, кислотность и др.)

Методики стандартных подшипников их подбора и расчета, базируется на двух критериях:

1. Расчет на грузоподъемность.

2. Расчет на ресурс (долговечность).

Динамическая грузоподъемность С и ресурс долговечности L, связаны зависимостью С , L –ресурс, млн.оборотов, Р – эквивалентная нагрузка. Р = 3 для шариковых, Р = 3,33 для роликовых.

Валы и оси.

На валах осях размещают вращающиеся детали: зубчатые колеса, барабаны и др. Вал отличается от оси тем, что передает вращающий момент от одной детали к другой, а ось не передает. Вал всегда вращается, а ось может быть вращающейся и не вращающейся. Различают валы:

– прямые;

– коленчатые;

– гибкие.

Наибольшее распространение имеют прямые валы. Коленчатые валы применяются в поршневых машинах. Гибкие валы допускают передачу вращения при больших перегибах.