Червячные пары: разработка и изготовление

Широкое распространение червячных редукторов обусловлено их возможностью передавать значительные крутящих моменты и передаточные отношения. Такие передачи компактны, но работают в условиях повышенного трения, поэтому особое значение приобретает изготовление червячных пар высокого качества.

Причины повышенного износа

Поскольку они относятся к числу самотормозящихся, в начальный момент пуска возникают дополнительные усилия, снижающие КПД редуктора. На износ влияют также:

• Тщательность регулировки непересекающихся осей рабочих деталей;
• Интенсивность и равномерность подачи смазки;
• Повышение температуры в зоне контакта;
• Мелкий шаг спиральной резьбы и её профиль.

КПД передачи определяется углом опережения и количеством витков, одновременно контактирующих между собой.

В процессе проектирования редукторов данного типа стараются обеспечивать максимально возможный угол опережения привода: это снижает потери на трение и нагрев, но уменьшает также скорость и крутящий момент. Таким образом, при расчёте разработчики всегда сталкиваются с проблемой выбора оптимального проектного решения.

Типы червячных пар

Различия между различными вариантами обычно связаны с направлением вращения (левое или правое), профилем зуба и шириной венца. В зависимости от требуемой механической эффективности используются следующие виды передач:

1. Не огибающие. Они не имеют вогнутых элементов, а прямая плоскость контакта создаёт самый высокий уровень нагрузки на зубья венца и червяка.
2. Одноконтурные, предусматривающие вогнутую ширину зуба. Это улучшает контакт элементов пары и повышает эффективность действия редукт ора.
3. Двухконтурные, когда вогнутость придаётся профилям и колеса, и червяка. Изготовление червячных пар такого типа технологически наиболее сложно, зато КПД редуктора оказывается максимальным.

Особенности эксплуатации предопределяют не только технологии производства элементов, но и материалы, из которых они изготавливаются. Для тихоходных пар, где важен крутящий момент, венец колеса выполняют из антифрикционных бронз или латуней, в то время как червяк предусматривают из закалённых конструкционных сталей 40Х или 45, иногда - с износостойким хромовым покрытием.

Конструктивные параметры

При расчёте характеристик и размеров основной мерой геометрических размеров является шаг зубьев. Учитывают также:

• Диаметральный шаг, который представляет собой отношение числа зубьев к делительному диаметру колеса; с его ростом расстояние между зубьями снижается;
• Осевой шаг, измеряемый расстоянием между центрами смежных зубьев;
• Модуль, который связывает между собой размер и количество зубьев венца;
• Угол давления, определяющий диапазон действия зубчатого привода или угол между силовой линией между з зубьями зацепления и касательной к делительной окружности в точке зацепления;
• Угол опережения/наклона спирали, под которым зубья колеса совмещаются с осью.

Оба элемента пары должны иметь одинаковый шаг и угол давления для зацепления. Если вогнутость поверхности зуба не соответствует огибающей кривой, то зацепления зубьев не произойдёт.

Особенности производства элементов передачи

Изготовление червячных пар производится методами обработки резанием. Используются специальные фрезы, конфигурация которых напоминает сопрягаемый с колесом червяк. Основные переходы:

• Точение;
• Фрезерование;
• Нарезание зубьев;
• Шлифование.

На последнем переходе важно постоянно контролировать размеры шлифовального круга, поскольку во время обработки инструмент постепенно изнашивается, и изменение диаметра может вызвать искажение профиля.

Для повышения точности обработки в современных технологиях используют пространственное 3D-моделирование. Модель передачи создаётся с учётом фактического состояния масляной плёнки, оптимальной формы подшипника, подробностей конфигурации сопрягаемых поверхностей.

Геометрическая форма элементов определяется формой инструмента, используемого для производства и относительным его положением в процессе металлообработки. Преимущество отдаётся оборудованию, оснащённому ЧПУ.

Все новости