Червячные передачи. 
Детали машин и основы конструирования

Общие сведения

Червячные передачи относятся к категории зубчато-винтовых. Они применяются для передачи движения в тех случаях, когда оси ведомого и ведущего валов перекрещиваются в пространстве. Угол перекрещивания чаще всего равен 90°. Передача состоит из двух звеньев — червяка 1 и червячного колеса 2 (рис. 10.1).

Червячные передачи классифицируются по форме поверхности червяка, на которой нарезается резьба: передачи с цилиндрическими (рис. 10.1, а) и глобоидными (рис. 10.1, б) червяками. Глобоидные червяки обладают более высокой несущей способностью, но сложнее в изготовлении и эксплуатации. Цилиндрические червяки подразделяются по форме профиля резьбы в торцевом сечении на архимедовы, конволютные и эвольвентные. Архимедовы червяки, как наиболее экономичные и технологичные в изготовлении, применяют с нешлифованными витками при числах твердости не более 350 НВ. Для повышения работоспособности червячной передачи следует уменьшать шероховатость и увеличивать твердость рабочей поверхности витка до чисел не менее 45 НКС_Э. В этом случае применяются эвольвентные червяки, так как они шлифуются плоской стороной шлифовального круга, что является их существенным преимуществом. В передачах с эвольвентными червяками по сравнению с другими формами профиля червяков улучшен геометрический контакт, повышена контактная прочность, КПД и износостойкость. Это достигается, в частности, выбором угла профиля а_п от 14,5 до 30°, где а_п — угол профиля витков червяка в нормальном сечении.

Достоинства червячной передачи следующие: рациональность компоновки и минимальные габаритные размеры всего механизма для передачи движения между перекрещивающимися осями; возможность получения больших передаточных чисел (до 100, чаще всего 10…50); плавность зацепления, бесшумность работы; высокая кинематическая точность; возможность самоторможения (под действием вращающего момента со стороны червячного колеса червяк остается неподвижным).

К недостаткам червячной передачи следует отнести низкий КПД (< 0,92) из-за больших потерь на относительное скольжение под нагрузкой сопряженных профилей червяка и колеса. КПД самотормозящейся передачи ц < 0,5. Кроме того, повышенным нагревом и износом, склонностью к заеданию при больших скоростях скольжения обусловливаются особые требования к материалам, шероховатости, точности, что повышает стоимость изготовления передачи.

В ЛА применяют цилиндрические червячные передачи с архимедовым червяком. Такие червяки являются винтами с трапецеидальным профилем резьбы в осевом сечении, в торцевом — витки очерчены архимедовой спиралью. Касание зуба колеса особой дуговой формы с витками червяка происходит по контактной линии, благодаря чему у таких передач более высокая по сравнению с винтовой несущая способность.

В общем машиностроении передаваемые червячной передачей мощности W доходят до 30 кВт при длительной работе; при повторно-кратковременных режимах — до 200 кВт.

В авиации червячные передачи применяются для передачи небольших мощностей (5…10 кВт), а также при кратковременной работе или в слабонагруженных кинематических механизмах, где не требуются специальные охлаждающие устройства, а также при необходимости обеспечения высокой точности и плавности работы: в механизмах систем управления рулевыми поверхностями, в самолетах вертикального или укороченного взлета и посадки для поворота закрепленных на крыле мото гондол, крыла вместе с двигательной установкой, воздушных насадок в двигательных установках; в некоторых типах ЛА для поворота силовых установок, стабилизаторов струйных рулей, створок водяных и масляных радиаторов.