Червячная передача что это?

Червячная передача является важным элементом системы привода рабочих машин. Она является одним из возможных решений для преобразования вращательного движения в поступательное. Червячные передачи, несомненно, являются одними из самых популярных и используемых в редукторостроении. Применяются в таких устройствах, как: шнековые насосы, подъемники, карданные приводы автомобилей, лебедки, крановые тележки ну и конечно же червячные редукторы.

Это один из видов механической передачи с двумя взаимодействующими элементами. Одним из них является винт с трапециевидной резьбой, второй модуль представляет собой шестерню, называемую червячным колесом.

Типы червячных передач

Цилиндро-червячные передачи

Косозубая червячная передача (состоит из червяка и червячного колеса, причем ведущим элементом всегда является червяк)

Червячное колесо с небольшим количеством винтовых зубьев, образующих непрерывную резьбу. Червячное колесо – это вогнутое зубчатое колесо по линии зубьев. Зубья червячного колеса нарезаны под углом, равным углу линии зуба червяка.

Преимущества: малошумное зацепление, высокие передаточные числа, возможность передачи больших нагрузок.

Недостатки: сложность в достижении высокой точности, относительно низкий КПД по сравнению с другими передачами из-за того, что большая часть мощности теряется на трение и нагрев шестерни.

Глобоидные червячные передачи

Глобоидная червячная передача (червяк «охватывает» своими витками червячные колеса на значительной части окружности, что увеличивает площадь контакта и нагрузка распределяется на большее количество зубьев).

Эти преимущества становятся очевидными, когда компоненты редуктора изготовлены очень точно и произведена правильная сборка. По этой причине эти шестерни используются редко.

Червячная передача за счет большей поверхности контакта зубьев червяка и червячного колеса (что позволяет уменьшить межзубчатое давление) может передавать значительные мощности. Контактная поверхность сопрягаемых зубьев в точно изготовленной глобоидной передаче больше, чем в цилиндро-червячной передаче. Однако из-за технологических трудностей и высокой чувствительности к точности глобоидальной передачи большее применение в машиностроении нашли червячные передачи, в которых витки червяка нарезаны на цилиндрической поверхности, — цилиндро-червячные передачи. Высокие скорости скольжения, возникающие в зацеплении, и неблагоприятное направление этих скоростей по отношению к линии контакта зубьев вызывают повышенный износ и заедание зубьев.

Поэтому коэффициент трения между сопряженными зубьями должен быть как можно меньше. Это достигается, в том числе, отрицательным смещением профиля зубьев червячного колеса, что улучшает взаимодействие зубьев. Этой цели также служит правильный выбор материала червяка и червячного колеса. В случае твердых материалов обода червячного колеса зубья червячного колеса бороздят на рабочих поверхностях материал, перенесенный на витки червяка, что приводит к их быстрому заклиниванию. При мягком материале обода червячного колеса симптомом заедания является перенос материала (например, бронзы) на витки червяка. При этом не происходит сокращения срока службы червячной передачи.

Материалы, используемые для сопряжения зубчатой пары в червячной передаче, должны обладать антифрикционными свойствами, износостойкостью и пониженной склонностью к заеданию. Червяки шестерен в основном изготавливаются из термически обработанных или легированных углеродистых сталей, используемых для шестерен других передач. Наиболее распространены стали, которые после термической или термохимической обработки характеризуются высокой стойкостью к истиранию и высокой прочностью сердечника на кручение и изгиб. Наибольшую несущую способность демонстрируют шнеки, витки которых термохимически обрабатываются до высокой твердости, а затем шлифуются и полируются. Наилучшие свойства проявляют червячные колеса из оловянной бронзы. Однако это дорогие материалы, поэтому их применение ограничивается редукторами, работающими с большими скоростями скольжения (против до 25 м/с). Для работы с закаленными винтами при скоростях скольжения vs ≤ 10 м/с венцы червячных колес изготавливают из свинцовистой бронзы, сурьмяно-никелевой бронзы, алюмо-железной бронзы и других, а также латуни и чугуна. Эти сплавы обладают лучшими механическими свойствами (Rm, HB), но худшими антифрикционными свойствами. Также используется серый или модифицированный чугун с vs ≤ 2 м/с.

Основные параметры червячной передачи

При выборе подходящего снаряжения пользователь должен знать несколько основных понятий о его свойствах. Ниже представлены основные данные:

Модуль оси шнека
Индикатор диаметра
Коэффициент гр. зуб червяка
Число зубьев червячного колеса
Коэффициент верхнего зазора
Поправочный коэффициент
Расстояние до оси зубчатого колеса
Угол профиля инструмента

Технологии изготовления червяков и червячных колес.

Метод конверта выполняется в прерывистом и непрерывном циклах. Тем не менее, гораздо больше процедур проводится непрерывно.
Метод обработки: фрезерование и шлифование.
Инструменты, подходящие для обработки: цилиндрическая червячная фреза или шлифовальный круг в форме улитки.

Станки: специальный фрезерный и специальный шлифовальный станок. Обработка червячных колес

Изготовление червячного винта

Примеры конструктивных решений червячных передач

Червячная передача и ее конструкция зависят в основном от ее предполагаемого использования и места, которое она будет занимать в системе привода. Наиболее распространенными решениями являются: передача с червяком, расположенным в нижней части корпуса (рис. 1), передача с верхним червяком (рис. 2,3) и передача с вертикальным валом червячного колеса (рис. 4). Важной проблемой во всех вышеперечисленных вариантах конструкции является обеспечение достаточной смазки зацепления червяка и червячного колеса, а также подшипников валов шестерен. Для подшипников валов червячных передач чаще всего применяют радиально-упорные, шариковые и конические роликоподшипники, воспринимающие осевые усилия, и радиальные, роликовые или шариковые подшипники, передающие преимущественно боковые реакции. Эти подшипники смазываются масляным туманом, маслом или консистентной смазкой. Очень часто используется смазка разбрызгиванием. В случае передач, в которых червяк имеет нижнее положение, количество масла в редукторе (маслосборнике) устанавливают таким, чтобы его уровень максимально доходил до центра нижних тел качения подшипников червяка.

При повышении уровня масла подшипники нагреваются. Если при взятом таким образом количестве масла шнек частично не погружен в него, то масло в зацепление не подается. В этом случае масло можно подавать с помощью двух специальных дисков с лопастями, диаметр которых позволяет частично погружать их в масло. Эти диски размещены на валу червяка с обеих сторон от намотанной части червяка. Во время отжима, при скорости вращения шнека, помимо подачи масла к шестерням, они создают масляный туман, смазывающий подшипники. Если масляный туман в редукторе не образуется или образуется в небольшом количестве (низкая частота вращения, большой внутренний объем редуктора и т.п.), то для смазывания подшипников применяют консистентную смазку. В этом случае уплотните посадочные места подшипников.

Рис. 1. Редуктор с нижним червяком и дополнительным (принудительным) потоком воздуха между двойными стенками корпуса.

Рис. 2. Шестерня с верхним червяком

Рис. 3. Редуктор с верхним червяком и дополнительным водяным охлаждением

Рисунок 4. Шестерня с вертикальным валом червячного колеса

Сегодня наша компания предлагает цилиндрические горизонтальные двухступенчатые редукторы следующих серий: