Конічні та черв'ячні передачі

Тема 16. Конічні та черв'ячні зубчасті передачі.

1. Конічні передачі.

2. Черв’ячні передачі.

1. Конічні передачі

Конічні зубчасті передачі застосовують для передачі руху між валами, вісі яких перетинаються. Геометричні вісі валів передачі можуть перетинатися під будь-яким кутом, але на практиці застосовують конічні зубчасті передачі, вісі валів яких перетинаються під прямим кутом.

Конструкція. Передача складається з двох конічних колес, закріплених консольно, або одне з коліс – консольно, а інше на валу між опорами.

Конічні колеса виконуються з прямими, косими та криволінійними зубцями, і застосовують там, де виникає потреба передачі моменту від одного вала іншому з пересічними осями (диференціал заднього моста автомобіля, редуктори, приводи механізмів пересування деяких піднімальних кранів тощо).

Основні технічні характеристики конічних зубчастих передач:

• потужність не перевищує сотень кіловатів (звичайно до 100 кВт);

• передаточне число u≤6,3 у редукторах, але звичайно 3,5;

• максимальна окружна швидкість 15-25 м/с для зубчастих коліс з косими і криволінійними зубами;

• коефіцієнт корисної дії 0,95-0,98 при передачі повної потужності і доброму змащенні.

• b – ширина венца зубчатого колеса;• he – висота зубців на зовнішньому торці (найбільша висота зубців)

he=2.2*mte;• mte – зовнішний окружний модуль на зовнішньому торці (стандартне

значення);• mtm – середній окружний модуль ;• de- діаметр зовнішнього

ділильного кола (початкового) de=mte*z;

• dfe- діаметр впадин зубців на зовнішньому торці dfe= de – 2.4*he *cosδ;

• dae- зовнішній діаметр вершин

• dae= de + 2*he * cosδ;• dm- середніий

ділильний (початковий) діаметр шестерні та колеса.

Сили. При роботі передачі виникаюче навантаження між зубцями навантаження розподілене по плямі контакту, при чому не рівномірно. Найбільшу частину навантаження сприймає частина зуба, розташована ближче до зовнішнього торця.

Корисною складовою є тільки окружна сила Ft :

Ft=2Мкр/dm.

• Переваги конічних передач:

а) можливість передачі руху між валами, вісі яких перетинаються;

б) плавність роботи.

• Недоліки конічних передач:

а) складність виготовлення та монтажу;

б) значні осьові сили;

в) менші значення ККД (0.94 – 0.965) в порівнянні з циліндричною передачею (0.95 – 0.975).

2. Черв’ячні передачі

Призначення. Черв’ячна передача призначена для передачі обертального руху між валами, вісі яких перехрещуються, зазвичай кут схрещування осей складає θ = 90°.

Черв'ячні передачі застосовують при невеликих і середніх потужностях, що звичайно не перевищують 50 кВт. Застосування передач при великих потужностях неекономічне через порівняно низький ККД і вимагає спеціальних заходів для охолодження передачі, щоб уникнути сильного нагрівання.

Залежно від форми зовнішньої поверхні черв'яка передачі бувають з циліндричним (І) чи з глобоїдним (ІІ) черв'яком.

• При однакових габаритах навантажувальна здатність глобоїдних передач значно вище, ніж з циліндричним черв’яком (сприймають навантаження в 4 рази більше). Однак такі передачі знаходять мале поширення в зв’язку зі складністю виготовлення і наладки, а також внаслідок значного тепловиділення.

• Залежно від напрямку лінії витка черв'яка черв'ячні передачі бувають із правим і лівим напрямком лінії витка.

• Залежно від кількості заходів різьблення черв'яка передачі бувають з однозаходним чи з багатозаходним черв'яком.

• Залежно від розташування черв'яка щодо колеса передачі бувають з нижнім (а), бічним (б) і верхнім (в) черв'яками.

Крок черв'яка р = π*·m, (звідки модуль m = p / π)Циліндр, на твірній якого товщина витка і ширина впадини

однакові, називають ділильним, і визначається за формулою d1 = q*m

де q — число модулів у ділильному діаметрі черв'яка чи коефіцієнт діаметра черв'яка. Значення m та q стандартизовані.

Червяк може мати одновиткову (однозаходну ) або багатовиткову (багатозаходну) різьбу. Число заходів різьби z1. Застосовують черв’яки з z1= 1, 2, 4.

Хід витка Рz = р*z1, де z1 - число заходів черв'яка.Кут підйому лінії витка tgγ = z1/qВисота голівки витка черв'яка і зубця колеса ha1 = ha2 = m,Висота ніжки витка черв'яка і зубця колеса hf1 = hf2 = 1,2mДіаметр вершин витків черв’яка da1 = d1 + 2ha1 = m(q+2) Діаметр западин черв'яка df1 = d1 – 2,4hf1 = m(q – 2,4)Міжосьова відстань: aω = 0.5· m· (q+z2).

Основні геометричні розміри вінця черв'ячного колеса визначають у його середньому перетині. До них відносяться:

Ділильний діаметр d2 = m ·z2 Діаметр вершин зубців da2 = d2 + 2ha2 = m(z2+2)Діаметр западин колеса df2 = d2 – 2,4hf2 = m(z2 – 2,4)Міжосьова відстань передачі aω = (d1 + d2) /2= m(q+z2)/2Найбільший діаметр черв’ячного колеса daω2 ≤ da2 + 6m/(z1+2)Ширина вінця черв'ячного колеса залежить від діаметра

вершин витка черв'яка: при z1 = 1 ... 2 b2 ≤ 0,75 da1

при z1 = 4 b2 ≤ 0,67da1

Сили в черв’ячній передачі. У приробленій черв’ячній передачі, сила черв’яка сприймається не одним, а декількома зубцями колеса

Переваги черв’ячних передач:1. Плавність і безшумність роботи.2. Компактність і порівняно невелика маса конструкції.3. Можливість одержання великих передаточних чисел (в окремих

випадках у несилових передачах до 1000).4. Можливість одержання самогальмівної передачі, що дозволяє

передавати рух тільки від черв'яка до колеса. Самогальмування черв'ячної передачі дозволяє виконати механізм без гальмівного пристрою, який перешкоджає зворотному обертанню колеса.

Недоліки черв’ячних передач:1. Обмеженість потужності, що передається (не вище 50-100 кВт).2. Порівняно низький ККД (0,7-0,92) через ковзання витків черв'яка

по зубцях колеса.3. Значне виділення тепла в зоні зачеплення черв'яка з колесом.4. Необхідність застосування для вінців черв'ячних коліс

дефіцитних антифрикційних матеріалів (бронза) та висока вартість інструменту для нарізання зубців (черв’ячної фрези), а також шліфування черв’яка.

5. Підвищений знос та схильність до заїдання.