§ 5. Материалы, допускаемые напряжения и конструкции деталей передачи

Выбор материала для изготовления червяка и червячного колеса определяется в основном скоростью скольжения витков червяка и зубьев колеса.

При проектном расчете, когда размеры червяка неизвестны, ориентировочное значение скорости скольжения можно найти из эмпирической зависимости

где Т₂ и п₂ — расчетный вращающий момент, Н • м, и частота вращения вала колеса, об/мин; z₂ — число зубьев колеса. Меньшие значения коэффициента перед корнем берутся при большем числе заходов и больших нагрузках, а большие — при меньшем числе заходов и меньших нагрузках.

Червячные колеса открытых передач и передач небольшой мощности с ручным приводом изготовляют из чугунов СЧ 10, СЧ 15, СЧ 20, а червяки из стали 45 (ИВ 300-350).

Колеса закрытых передач с машинным приводом при v_ск< 4 м/с изготовляют из безоловянистых бронз (БрАЖ9 - 4 и др.), при м/с — из малооловянистых бронз (БрОбЦбС3 и др.) и приv_ск > 10 м/с — из высокооловянистых бронз, содержащих также фосфор, свинец, сурьму и никель (БрОФ10-1, БрОФН).

Червяки, работающие в паре с бронзовыми колесами, изготовляют обычно из сталей 40ХН, 20ХН3А, 30ХГСА, 20Х и др. с твердостью поверхностей витков HRC 45 — 50.

Допускаемые напряжения изгиба определяются так же, как и для зубчатых колес. Приближенные значения даны в табл. 21.2. Для оловянистых бронз БрОФ10 — 1 и БрОФН:= 50МПа — при литье заготовки в землю,= 70 МПа — то же, в металлическую форму.

Значения допускаемых контактных напряжений для колес из бронзы БрАЖ9 - 4 и чугунов в зависимости отданы в табл. 21.2. Для колес из оловянистой бронзы БрОФ10 - 1: = 150 МПа — при литье в землю и= 190 МПа — при литье в кокиль. Для колес из бронзы БрОФН, заготовки которых отливают в кокиль,= 230 МПа.

В связи с тем, что для изготовления венцов червячных колес используется дефицитный цветной металл, колеса изготовляют преимущественно бандажированными (рис. 21.8), а червяки — за одно целое с валом (редко бандажированными).

Рис. 21.8. Червячные колеса

Рис. 21.9. Червячный редуктор

Для общего ознакомления с конструкцией червячных передач на рис. 21.9 показан автономный редуктор с нижним расположением червяка. Корпус редуктора имеет горизонтальный разъем, в плоскости которого лежит ось колеса, для упрощения сборки и изготовления редуктора. Верхняя часть (крышка) 1 и нижняя часть (корпус) 8 редуктора соединяются болтами 2. Подшипники червяка устанавливаются в корпус 8 с помощью дополнительных стаканов 5. Это облегчает установку червяка вместе с подшипниками и маслоразбрызгивающими кольцами 6 в корпус. Осевое положение колеса в корпусе зафиксировано с помощью крышек 3 и 4. Червяк выполнен за одно целое с валом.

Колесо выполнено составным из бронзового венца и стальной или чугунной ступицы.

Для уменьшения износа и улучшения теплоотвода из зоны контакта должно быть обеспечено смазывание передачи.

Пример. Определить основные размеры червячной цилиндрической передачи при следующих данных: момент на валу колеса Т₂ = 500 Н • м, частота вращения колеса п₂ = 30 об/мин, частота вращения приводного двигателя п₁ = 960 об/мин.

Решение. 1. Передаточное отношение и = 960/30 = 22.

2. Принимаем двухзаходный червяк z₁= 2, коэффициент диаметра червяка ориентировочно q = 10. Находим число зубьев колеса z₂= 44.

3. В качестве материала червяка принимаем сталь 45, термообработка — закалка; материал колеса — бронза БрОФ10—1, отливка заготовки в кокиль. Допускаемое контактное напряжение = 190 МПа.