Конструирование червячных колес

Червячные колеса в целях экономии цветных металлов выполняют составными; центр колеса из серого чугуна или стали, зубчатый венец – из антифрикционного материала – бронзы. Соединение венца с центром должно обеспечить передачу большого по величине вращающего момента и сравнительно небольшой осевой силы. Конструкция червячного колеса и способ соединения венца с центром зависят от масштаба выпуска.

При единичном и мелкосерийном производстве, когда годовой объем выпуска червячных колес не превышает пятидесяти, и небольших размерах колес (D_аМ2 < 300 мм) зубчатые венцы соединяют с центром посадкой с натягом. При постоянном направлении вращения червячного колеса на наружной поверхности центра предусматривают буртик, на который направляют осевую силу [3, с. 285, рис. 16.7, а]. Такая форма центра является традиционной. Однако наличие буртика усложняет изготовление и центра, и венца. В современных конструкциях соединение венца с центром следует выполнять без буртика [3, с. 285, рис. 16. 7, б] с натягом по посадке: Н7/р6; Н7/r6: Н7/s6. Эту конструкцию рекомендуется применять для передач с относительно невысоким тепловыделением, так как при значительной разнице в коэффициенте линейного расширения у бронзы и стали или чугуна при высокой температуре натяг уменьшается, и надежность соединения снижается. Для предотвращения осевого взаимного смещения венца и ступицы червячного колеса в стыкуемые поверхности ввертывают винты (обычно три штуки по окружности) с последующим срезом головок, а при необходимости устанавливают круглые шпонки.

При больших диаметрах колес (D_аМ2 ³ 400 мм) крепление венца к центру можно осуществить болтами, поставленными без зазора [3, с. 285, рис. 16.7, в]. Венцы предварительно центруют по поверхности центра. Сопряжение центрирующих поверхностей выполняют по переходной посадке. В таких конструкциях нужно предусмотреть надежное стопорение гайки от самоотвинчивания.

Червячные колеса вращаются с небольшой скоростью, поэтому нерабочие поверхности обода, диска, ступицы колеса оставляют необработанными и делают конусными с большими радиусами закруглений.

При серийном производстве (годовой объем выпуска более 100 штук) экономически выгоднее применять наплавленный венец: снижаются требования к точности обработки сопрягаемых поверхностей венца и центра, не нужны прессы для их соединения, не требуется крепление винтами. Чугунный или стальной центр, нагретый до 700…800^о С закладывают в металлическую форму, подогревают ее до 150…200^о С и заливают расплавленной бронзой. При остывании между центром и венцом возникает натяг, вызываемый усадкой затвердевающего жидкого металла венца. На ободе центра предусматривают 6…8 углублений различной формы; после наплавки образуются выступы, которые дополнительно воспринимают как окружную так и осевые силы.

Толщину наплавленного венца принимают d = 2m.

По технологичности и трудоемкости оба варианта равноценны.

Размеры основных конструктивных элементов червячных колес показаны на [с.33, рис. 2.3]

Диаметр ступицы d_ст = (1,2…1,7) d_ℓ

Толщина обода центра и венца колеса

d₁ = d₂ = 2m,

где m – модуль зацепления.

Толщина диска колеса С = 0,2b₂,

где b₂ – ширина венца колеса.

Диаметр центровой окружности колеса

D_ц.о. = 0,5(D_о + d_ст),

где D_о – внутренний диаметр обода диска колеса

D_о = d _f1 - 2d₁

Диаметр отверстий в диске

d_отв = d_отв =

Фаски на торцах венца f ≈ 0,5 m,

где m – модуль зацепления.