3.3. Кинематические и силовые параметры червячной передачи. Кпд передач

Скольжение в передаче обусловле­но разным направлением окружных скоростей червякаV₁и колесаV₂. Ког­да точка контакта совпадает с полю­сом зацепления, относительная ско­рость скольженияV_S(см. рис. 15.4) на­правлена по касательной к винтовой линии червяка. В этой точке окружные скорости, м/с, определяют поформулам

V₁=d₁n₁/(6010^-3);

V₁=d₁n₁/(6010^-3),

где d₁, d₂ – делительные диаметры соответствен­но червяка и колеса, мм;d₁, d₂ – частоты враще­ния червяка и колеса, мин^-1.

В зависимости от скорости скольжения ГОСТ 3675-81 определят рекомендации по выбору степени точности изготовления червячных передач.

Рис. 15.4. Схема для определения скорости скольжения

Рис.15.5. Основные геометрические параметры червячной передачи

КПД червячной передачи определяют аналогично КПД резьбовой лары по формуле

(15.5)

где ' – приведенный угол трения, определяе­мый экспериментально с учетом относительных потерь мощности в зацеплении, опорах и на пе­ремешивание масла.

Значения приведенного угла трения '=arctg/f' (здесьf'– приведенный ко­эффициент трения) выбирают по фак­тической скорости скольжения.

С увеличением числа заходов червя­ка возрастает КПД передачи, ноуменьшается передаточное число. КПД червячной передачи зависит от приме­няемого сорта масла, твердости и ше­роховатости рабочих поверхностей вит­ков червяка.

Рис. 15.6. Схема приложения нормальной нагрузки к боковой поверхности червям и ее составляющие (a), силы, действующие в червячном зацеплении (б)

На первом этапе проектирования, когда параметры передачи еще неиз­вестны, можно ориентировочно прини­мать:= 0,7 приz₁=1; = 0,75…0,82 приz₁= 2;= 0,87...0,92 приz₁=4.

Силы, действующие в червячном зацеп­лении. Нормальную силуF_n, приложен­ную в полюсе зацепления (рис. 15.6а),заменяют тремя взаимно перпендику­лярными составляющими (рис. 15.6,б): окружнойF_t, радиальнойF_r, и осевойF_а.

Окружная сила F_t2 на червячном ко­лесе равна осевойF_a1 на червяке:

F_t2= – F_r1=2T₂/ d₂. (15.6)

Осевая сила на колесе равна окруж­ной силе на червяке:

F_t1= – F_a2=2T₁/ d₁= F_t2 tg(+’). (15.7)

Радиальная сила на колесе и червяке:

F_r1= – F_r2=F_t2tg, (15.11)

где = 20° – угол профиля в осевом сечении архимедова червяка (см. рис. 15.6, а).

Значение сил, действующих в червячной паре необходимы для выполнения прочностных расчетов, таких как расчет на контактную прочность, расчет по напряжениям изгиба. Расчеты выполняются аналогично расчетам для прямозубых цилиндрических передач со своими коэффициентами нагрузки, формы зуба и нормального модуля.

4. Подшипники качения

Подшипники качения являются основным видом опор вращения (качающихся) деталей.

Подшипник состоит из (рис.6.2) наружного 1ивнутреннего 2колец, между которыми расположенытелакачения 3. Для предохранения тел качения от соприкосновения между собой их отделяют друг от другасепаратором 4, который существенно уменьшает потери на трение.

Рис.6.2. Подшипник качения

Рис.6.3. Основные типы шарикоподшипников

Рис.6.4. Основные типы роликоподшипников

Подшипники качения классифицируются по следующим признакам:

1)По форме тел качения нашариковые(рис.6.3) ироликовые(рис.6.4).

Последние разделяют на подшипники с короткимиидлиннымицилиндрическимироликами, сконическимироликами, сбочкообразными, свитымииигольчатымироликами(см. рис.6.5).

Рис.6.5. Тела качения

2)По направлению воспринимаемых сил подшипники разделяют на следующие типы:

• радиальные(рис.6.3а,б, 6.4а,б,в,г,д);

• радиально-упорные(рис.6.3в,г,д, 5.4е), предназначенные для восприятия радиальной нагрузки при одновременном действии незначительной осевой нагрузки;

• упорно-радиальные;

• упорные, воспринимающие только осевые нагрузки (6.3.е, 6.4.и)

3)По способности самоустанавливаться подшипники подразделяют на несамоустанавливающиеся и самоустанавливающиеся (рис.6.3.б, 6.4.д)

4)По числу рядов тел качения на однорядные, двухрядные и четырехрядные.

Подшипники одного и того же диаметра отверстия подразделяют по габаритным размерам на размерные серии: сверхлегкую, особо легкую, легкую, среднюю, тяжелую, особо узкую, нормальную, широкую и особо широкую.

Подшипники различных видов, размеров и серий обладает различной грузоподъемностью и быстроходностью. Подшипники более тяжелых серий менее быстроходны, но обладают более высокой грузоподъемностью. Наиболее быстроходны шариковые радиальные однорядные и радиально-упорные, а также роликовые с короткими цилиндрическими роликами.

Подшипники качения имеют ряд достоинствпо сравнению с подшипниками скольжения: меньшие осевые размеры; меньшее трение и сопротивление пуску под нагрузкой и вращению при небольших и средних частотах вращения, постоянство сопротивления вращению; простоту технического обслуживания и подачи смазочного материала; низкую стоимость и взаимозаменяемость.

Недостатки: большие радиальные размеры; малая радиальная жесткость и как следствие склонность к возникновению колебаний вала; большее сопротивление вращению при высоких частотах вращения и как следствие, низкая долговечность.