Почему у червячных передач кпд значительно ниже чем у зубчатых зацеплений

КПД червячной передачи

КПД червячной передачи, так же как и зубчатой, определяют по формуле (8.51). Различаются только формулы для определения потерь в зацеплении. По аналогии с винтовой парой для червячных передач запишем КПД зацепления при ведущем червяке:

КПД увеличивается с увеличением числа заходов червяка (увеличива­ется у) и с уменьшением коэффициента трения или угла трения Q>. Если ведущим является колесо, то вследствие изменения направле­ния сил получают

При у^ф, передача движения в обратном направлении (от колеса к червяку) становится невозможной. Получаем самотормозя­щую червячную пару. Свойство самоторможения червячных передач используют в грузоподъемных и других механизмах. Следует учи­тывать, что, согласно формуле (9.12), КПД самотормозящей пере­дачи мал и всегда меньше 0,5. Для надежности самоторможения рекомендуют у

Детали машин

Муфты комбинированные

Эти муфты применяются в тех случаях, когда ни одна из рас­смотренных выше муфт не может полностью удовлетворить всем требованиям, предъявляемым к соединению валов. На практике чаще всего используют комбинацию упругих …

Муфты автоматические, или самоуправляемые

Эти муфты предназначаются для автоматического разъединения валов в тех случаях, когда параметры работы машины становятся недопустимыми по тем или иным показателям. Классификация автоматических муфт представлена схемой на с. 367. Вышеизло­женные …

Муфты управляемые, или сцепные

Управляемые муфты позволяют соединять или разъединять ва­лы с помощью механизма управления. По принципу работы все эти муфты можно разделить на две группы: муфты, основанные на зацеплении (кулачковые или зубчатые); муфты, …

Продажа шагающий экскаватор 20/90

Цена договорная
Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
сплошное рыхление взрыванием.
Вместимость ковша, м3 20
Длина стрелы, м 90
Угол наклона стрелы, град 32
Концевая нагрузка (max.) тс 63
Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
Высота выгрузки, м 38,5
Глубина копания, м 42,5
Радиус выгрузки, м 83
Просвет под задней частью платформы, м 1,61
Диаметр опорной базы, м 14,5
Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
Рабочая масса, т 1690
Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
Мощность механизма поворота, кВт 4х250
Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
Мощность механизма хода, кВт 2х400
Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
Напряжение питающей сети, кВ 6
Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788

Источник

Червячные передачи

Передачи со скрещивающимися осями.
Достоинства. Отличаются полностью бесшумной работой и большим передаточным отношением в одной паре, которое в среднем составляет 16 — 25
Недостаток. Низкий КПД, ограничивающий применение передач при значительных мощностях (большие потери на трение в зацеплении). Как следствие низкого КПД — при работе передачи под нагрузкой, выделяется большое количество тепла, которое надо отводить во избежание перегрева.
Это обстоятельство ограничивает мощность практически применяемых передач пределом 10-20 кВт. Средние значения КПД первичной передачи составляют 0,7 — 0,8

Для увеличения КПД передачи:
а) червяк должен иметь твердую, очень чисто обработанную поверхность зубьев (желательна полировка). Материалом для червяков служат высокоуглеродистые — калимые или мало-углеродистые цементированные стали, например, Ст.У-7; У-8, Сталь 50 или Сталь 20Х, Сталь 18ХГТ, Сталь 20ХНЗА;
б) венец червячного колеса должен быть изготовлен из антифрикционного материала — бронзы;
в) смазка должна быть обильной в закрытом пыленепроницаемом корпусе

Виды червяков
Чаще применяется архимедов червяк, который так называется потому, что в торцевом сечении зуб очерчен архимедовой спиралью, а в осевом — прямой, наклонной под углом зацепления α = 20°.
В конволютном червяке режущий инструмент (или наждачный круг) установлен вдоль оси спирали зуба; это удобно при массовом производстве червяков, так как позволяет производить одновременную шлифовку двух сторон профиля зубьев.
Эвольвентные червяки применяются сравнительно редко, в них зуб по боковым поверхностям очерчен эвольвентами

Расчетные геометрические зависимости

α _к и α _ч — диаметры делительных окружностей колеса в червяка;
t и m — шаг и модуль (осевой);
Z_к; Z_ч — число зубьев колеса и число заходов червяка;
Z_ч = 1 ÷ 4, обычно Z_ч = 1 ÷ 2;
λ — угол спирали зуба червяка;
q_ч — относительный диаметр червяка

q_ч = 8 –13

Угол наклона спирали нарезки зубьев

КПД червячной передачи

Рассматривая червяк как винт с модульной нарезкой, пренебрегая за малостью потерями в опорах качения, на основании ранее выведенной формулы можно написать

ρ = arcсtg f — угол трения

1 — очень хорошие условия — η = 0,8 — 0,85.
2 — средние условия — η = 0,7 — 0,8.
3 — плохие условия (чугунное колесо) — η = 0,6 — 0,7

Наиболее выгоден угол λ, близкий к 45°, но при таких углах очень велики осевые нагрузки на подшипники колеса, поэтому практически принимают рабочую область углов λ в пределах, соответствующих Z_ч = 1 ÷ 4

Силы, действующие в зацеплении червячной передачи

Червячное колесо можно рассматривать как косозубую цилиндрическую шестерню, а схему сил в червячной передаче уподобить схеме сил в косозубых шестернях; отличие заключается лишь в том, что главная нормаль в червячной передаче смещена на угол трения ρ, который достаточно велик и им пренебрегать нельзя

Окружное усилие для колеса или осевое — для червяка

Осевое усилие для колеса или окружное — для червяка

По силам: A, P и R рассчитываются валы и подшипники, сила Р_n служит для расчета на прочность зубьев колеса

Источник

Червячные передачи

Принцип действия и область применения. Червячная передача (рисунок 11.19) относится к передачам зацепления с перекрещивающимися осями валов. Угол перекрещивания обычно равен 90°. Движение в червячных передачах преобразуется по принципу винтовой пары или по принципу наклонной плоскости. Червячная передача состоит из винта, называемого червяком (рисунок 11.20), и зубчатого колеса, называемого червячным колесом (рисунок 11.22). При вращении червяка вокруг своей оси его витки перемещаются вдоль образующей своей цилиндрической поверхности и приводит во вращательное движение червячное колесо. Червяк и червячное колесо изготовляются методом нарезания зубьев при помощи специального инструмента из целых заготовок. В червячной передаче так же, как и в зубчатой, имеются диаметры делительных цилиндров (рисунок 11.19): d₁ – делительный диаметр червяка, d₂ – делительный диаметр червячного колеса. Точка касания делительных диаметров называется полюсом зацепления.

Рисунок 11.19 – Схема червячной передачи.

Достоинства червячных передач:

1. Возможность получения большого передаточного числа в одной ступени (i = 8 – 200).

2. Плавность и бесшумность работы.

3. Компактность (малые габариты).

4. Самоторможение (невозможность передачи вращающего момента от червячного колеса к червяку).

5. Демпфирующие свойства снижают уровень вибрации машин.

Недостатки червячных передач:

1. Значительное трение в зоне зацепления.

Червячные передачи используются в устройствах с ограниченной мощностью (обычно до 50 кВт).

Рисунок 11.20 – Червяки.

Червячные передачи применяют в механизмах деления и подачи зуборезных станков, продольно-фрезерных станков, глубоко расточных станков, грузоподъемных и тяговых лебедках, талях, механизмах подъема грузов, стрел и поворота автомобильных и железнодорожных кранов, экскаваторах, лифтах, троллейбусах и других машинах.

Червяки. По форме поверхности, на которой нарезается резьба, различают – цилиндрические (рисунок 11.20, а) и глобоидные (рисунок 11.20, б) червяки. По форме профиля резьбы – с прямолинейным (рисунок 11.21, а) и криволинейным (рисунок 11.21, б) профилем в осевом сечении. Чаще применяют цилиндрические червяки. У червяков с прямолинейным профилем в осевом сечении в торцовом сечении витки очерчены архимедовой спиралью, поэтому называют архимедов червяк, который подобен ходовому винту с трапецеидальной резьбой.

Рисунок 11.21 – Форма профиля резьбы червяка и основные геометрические параметры

По стандарту, z₁ = 1; 2; 4. Рекомендуют: z₁= 4 при передаточном отношении i = 8 – 15; z₁ = 2 при i = 15 – 30; z_г = 1 при i ≥ 30.

Значения m и q стандартизованы.

Червячные колеса. При нарезании без смещения (рисунок 11.22):

d₂ = z₂m – диаметр делительной окружности в главном сечении;

d_a2 = d₂ + 2m – диаметр окружности выступов в главном сечении;

d_f2 = d₂ – 2,4m – диаметр окружности впадин в главном сечении;

Примечание. Число зубьев колеса из условия неподрезания принимают:

Точность изготовления. Для червячных передач стандартом предусмотрено двенадцать степеней точности. Для передач, от которых требуется высокая кинематическая точность, рекомендуют III, IV, V и VI степени точности; для силовых передач рекомендуют V, VI, VII, VIII и IX степени точности.

Рисунок 11.22 – Основные геометрические параметры червячного колеса

Передаточное отношение. В червячной передаче в отличие от зубчатой окружные скорости v₁ и v₂ не совпадают (см. рис. 11.23). Они направлены под углом 90° и различны по величине, относительном движении делительные цилиндры не обкатываются как у зубчатых цилиндрических и конических передачах, а скользят. При одном обороте червяка колесо повернется на угол, охватывающий число зубьев колеса, равное числу заходов червяка. Колесо сделает полный оборот при оборотов червяка, то есть

(11.65)

Так как z₁ может быть равным 1, 2 или 4 (чего не может быть у шестерни), то в одной червячной паре можно получить большое передаточное отношение.

Скольжение в зацеплении. При движении витки червяка скользят по зубьям колеса, как в винтовой паре. Скорость скольжения v_s направлена по касательной к винтовой линии червяка. Как относительная скорость она равна геометрической разности абсолютных скоростей червяка и колеса, которыми являются окружные скорости v_l и v₂ (см. рис. 11.19 и рис. 11.23); или , при этом

Рис. 11.23. Схема определения скорости скольжения

После определения размеров передачи КПД уточняют расчетом.

Силы в зацеплении. В червячном зацеплении (см. рис. 11.24) действуют: окружная сила червяка F_t1, равная осевой силе червяка F_a2,

(11.69)

(11.70)

(11.71)

(11.72)

Т₂=Т (11.73)

Основные критерии работоспособности и расчета. Червячные передачи рассчитывают по напряжениям изгиба и контактным напряжениям. Здесь чаще наблюдается износ и заедание. Это связано с большими скоростями скольжения и неблагоприятным направлением скольжения относительно линии контакта. Для предупреждения заедания применяют специальные антифрикционные пары материалов: червяк — сталь, колесо — бронза или чугун.

Рис. 11.24. Силы в червячном зацеплении

Интенсивность износа зависит от контактных напряжений. Основной расчет ведут по контактным напряжениям. Расчет по напряжениям изгиба выполняется как проверочный.

Расчет по контактным напряжениям. Уравнение

(11.74)

применяют и для расчета червячных передач. Для архимедовых червяков радиус кривизны витков червяка в осевом сечении ρ₁ = . Тогда по формуле (11.8) с учетом уравнения (11.20) получим

(11.75)

По аналогии с косозубой передачей, удельная нагрузка червячных передач

(11.76)

где – суммарная длина контактной линии (см. рис. 11.22); _α= 1,8. 2,2 – торцовый коэффициент перекрытия в средней плоскости червячного колеса; ≈ 0,75 – коэффициент, учитывающий уменьшение длины контактной линии в связи с тем, что соприкосновение обеспечивается не по полной дуге обхвата 2δ. После подстановки в формулу (11.74) получим

(11.77)

Для проектного расчета (11.77) решают относительно , заменяя и принимая , К_н=1,1, , , При этом

(11.78)

(11.79)

произведем расчет по формуле (11.78) относительно межосевого расстояния

(11.80)

В формулах (11.77)…(11.80) , где Е₁ и Е₂ – модули упругости материалов червяка и колеса: – сталь; – бронза, чугун. При проектном расчете отношением , задаются. Для силовых передач принимают = 0,22…0,4.

Расчет по напряжениям изгиба. На изгибную прочность рассчитывают только зубья колеса, так как витки червяка по материалу прочнее зубьев колеса. В расчетах червячное колесо рассматривают как косозубое. В формулу (11.32) вводят следующие поправки и упрощения.

1. По своей форме зуб червячного колеса прочнее зуба косозубого колеса (примерно на 40%). Это связано с дуговой формой зуба. Особенности формы зуба червячных колес учитывает коэффициент формы зуба , который выбирают по справочникам в зависимости от эквивалентного числа зубьев.

2. Червячная пара хорошо прирабатывается. Поэтому принимают и (см. формулу (11.34)) и, далее,

Тогда формулу (11.32) можно записать в виде

(11.81)

где у_F – коэффициент формы зуба, который выбирают по эквивалентному числу зубьев колеса ; нормальный модуль т_п = mcos(здесь т – осевой модуль); K_F – коэффициент расчетной нагрузки.

При постоянной внешней нагрузке К_β =1; при переменной нагрузке К_β = 1,05. 1,2 – большие значения при малых q и больших z₂.

Источник

КПД червячной передачи

Особенности рабочего процесса

«Особенности рабочего процесса и КПД червячной передачи»

Червячные передачи по сравнению с зубчатыми при работе имеют следующие особенности: повышенное скольжение в зацеплении и неблагоприятные условия смазки зацепления.

Повышение скольжения в зацеплении возникает потому, что окружные скорости ν₁ червяка и ν₂ колеса направлены под углом скрещивания одна к другой. Поэтому витки червяка скользят по зубьям. Скорость скольжения ν_s является равнодействующей скоростей ν₁ и ν₂, направлена по касательной к линии витков червяка и определяется из параллелограмма скоростей:

Неблагоприятные условия смазки зацепления обусловлены направлением скорости ν_s вдоль линии контакта (близко к направлению скорости ν₁). Повышенное скольжение в зацеплении и неблагоприятные условия смазки в червячных передачах являются причиной пониженного к.п.д., повышенного износа зубьев и склонности к заеданию.

Для червячных передач к.п.д. η = η_п η_р η_з, где η_п, η_р, η_з [эта] – коэффициенты, учитывающие соответственно потери в подшипниках, на разбрызгивание, размещение масла и в зацеплении.

,

где γ – делительный угол подъема линии витка,

φ’ [фи] – приведенный угол трения, зависящий от скорости скольжения, материала червячной пары, качества смазки, твердости и шероховатости рабочих поверхностей червяка.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник