Червячные передачи
Общие сведения. Геометрические и кинематические особенности червячных передач
Червячная передача представляет собой передачу, у которой ведущее колесо (червяк) выполнено с малым числом зубьев (Z1 = 1 – 4), а ведомое (червячное) колесо имеет большое число зубьев (Z2 > 28). Угол скрещивания осей обычно составляет 90°.
Червяки бывают:
червяк, торцовым профилем которого является архимедова спираль (рис.2.1), называют архимедовым;
конволютный червяк:
эвольвентный червяк представляет собой косозубое зубчатое колесо с очень большим углом наклона и малым числом зубьев.
Червяки имеют стандартный угол профиля α = 20° в осевом сечении.
Достоинства червячных передач состоят в возможности получения больших передаточных отношений в одной ступени (обычно i = 10-60, реже i= 60-100), плавности и бесшумности работы, возможности самоторможения.
Рис. 2.1. Передача с цилиндрическим червяком
Рис. 2.2. Зацепление червячной передачи
Основной недостаток передач - низкий КПД, который ведет к большому тепловыделению и часто требует для отвода теплоты применения специальных устройств (обдув, оребрение корпуса и др.). Это, а также необходимость применения цветных металлов существенно ограничивают области использования червячных передач (мощность до 50-60 кВт, окружная скорость до 15 м/с).
Диаметры колес определяются, как для цилиндрических зубчатых колес при коэффициенте высоты головки ![clip_image099[1]](/images/stories/clip_image0991_thumb.gif "clip_image099[1]"){kind=small}
= 1 и коэффициенте радиального зазора ![clip_image101[1]](/images/stories/clip_image1011_thumb.gif "clip_image101[1]"){kind=small}
.
Диаметр делительного цилиндра червяка (см. рис. 2.2)
(2.1)
где 
– осевой модуль червяка, стандартизован ГОСТ 19642-74 (m = 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; 8; 10;
12.5 и т.д.); Р - шаг червяка; q - коэффициент диаметра червяка, принимаемый в зависимости от модуля m для обеспечения жесткости.
Делительный угол подъема винтовой линии γ (обычно 5-20°) определяется из формулы
(2.2)
где Z1 = 1; 2; 4 - число витков (заходов) червяка.
При меньшем числе заходов Z1, угол γ будет меньше, будет ниже и КПД; при больших Z1 увеличиваются радиальные габариты и стоимость передачи. В передачах мощных приводов не рекомендуют использовать однозаходные червяки из-за больших потерь и сильного нагрева.
При U = 10-18, 18-40 число заходов соответственно 4 и 2, а при U > 40 число заходов 1 .
Диаметры окружностей вершин и впадин червяка
(2.3)
где ![clip_image099[2]](/images/stories/clip_image0992_thumb.gif "clip_image099[2]"){kind=small}
= 1,0 – коэффициент высоты головки; 
– коэффициент высоты ножки; 
= 0,2 – коэффициент радиального зазора.
Червячное колесо является косозубым с углом наклона линии зуба 
.
(2.4)
где Z2 – число зубьев колеса.
Межосевое расстояние
(2.5)
Длина b1 нарезной части червяка принимается такой, чтобы обеспечить зацепление с возможно большим числом зубьев колеса.
Ширина колеса b2 назначается из условия получения угла обхвата червяка колесом
(2.6)
За один оборот червяка зуб колеса, контактирующий с его некоторым витком, переместится по окружности на расстояние 
подъема витка и колесо повернется на угол 
. Передаточное отношение червячной передачи
(2.7)
Обычно i = 20-60 в силовых передачах i ≤ 300 в кинематических цепях приборов и делительных механизмов.
Наблюдается скольжение в червячном зацеплении. Витки червяка скользят при движении по зубьям колеса.
Для уменьшения износа материалы червяка и колеса должны образовывать антифрикционную пару, имеющую минимально возможный коэффициент трения . для повышения прочности и жесткости червяки обычно изготовляют из стали 40ХН, I2XH3A, ЗОХГСА и др., а колеса – из бронз БрА9ЖЗЛ, БрА10Ж4Н4Л или венцы колес '- из бронзы БрО10Ф1.
КПД передачи
(2.8)
где Т1 и 
– вращающий момент и угловая скорость червяка; Т2 и 
– то же для колеса.
В предварительном расчете можно для Z1 = 1; 2; 4 соответственно принять 
= 0,7-0,75; 0,75-0,82; 0,87-0,92.
Невысокий КПД свидетельствует о том, что в червячной передаче значительная часть энергии превращается в теплоту. Вызванное этим повышение температуры ухудшает защитные свойства масляного слоя, увеличивает опасность заедания и выхода передачи из строя.