Причины выхода из строя червячных передач, критерии их работоспособности и расчета

52. Причины выхода из строя червячных передач, критерии их работоспособности и расчета. Материалы, применяемые для изготовления червячных передач.

Основными причинами выхода из строя являются:

· Заедание

· Износ зубьев

· Поломки зубьев

· Усталостное выкрашивание

Червячные передачи, так же как и зубчатые, рассчитывают по напряжениям изгиба и контактным напряжениям. В отличие от зубчатых в червячных передачах чаще наблюдается износ и заедание, а не выкрашивание поверхности зубьев. При мягком материале колеса (оловянистые бронзы) заедание проявляется в так называемом постепенном «намазывании» бронзы на червяк, при котором передача может еще работать продолжительное время. При твердых материалах (алюминиево-железистые бронзы, чугун и т.п.) заедание переходит в задир поверхности с последующим быстрым разрушением зубьев колеса.

Повышенный износ и заедание червячных передач связаны с большими скоростями скольжения и неблагоприятным направлением скольжения относительно линии контакта.

Для предупреждения заедания ограничивают значения контактных напряжений и применяют специальные антифрикционные пары материалов: червяк – сталь, колесо – бронза или чугун. Устранение заедания в червячных передачах не устраняет абразивного износа зубьев. Интенсивность износа зависит также от значения контактных напряжений. Поэтому расчет по контактным напряжениям для червячных передач является основным. Расчет по напряжениям изгиба производится при этом как проверочный. Только при мелкомодульных колесах с большим числом зубьев (z₂ > 100) напряжения изгиба могут оказаться решающими. Расчет по напряжениям изгиба выполняют как основной для передач ручных приводов.

Рекомендуемые материалы

Материалы, применяемые для изготовления червячных передач.

Червяки в силовых передачах выполняют из сталей, закаливаемых до значительной твердости. Наивысшие показатели дают передачи с червяками из цементуемых сталей (12ХН3, 15ХФ, 18ХГТ, 18ХНВА, 20Х2Н4А и др.). Твердость на поверхности при этом: HRC 58…63. Шлифовка и полировка червяка обязательны. Применяют также газовую нитроцементацию (25ХГТ, 25ХГМ). HRC 56…63. Широко применяют также червяки из среднеуглеродистых сталей (45, 40Х, 40ХМ, 35ХГСА, 38ХГН) с поверхностной или объемной закалкой. Шлифовка и полировка обязательны. Также применяют червяки из азотируемых сталей (38Х2МЮА, 38Х2Ю). Улучшенные червяки применяют вместо закаленных по технологическим соображениям (например, отсутствие оборудования для шлифовки червяков); при этом: НВ  350.

Ещё посмотрите лекцию "8 Уравнение движения электропривода" по этой теме.

Венцы червячных колес изготавливают из материалов, обладающих хорошими противозатирными антифрикционными свойствами. Применяемые материалы делят на три группы:

1) Бронзы. σ_в  300 МПа.

a) Высокооловянистые бронзы. S_n от 6…10% (Бр010Ф1, Бр010Ф1Н1 и др.). Их применяют при больших скоростях скольжения т.е. при υ_s > 6…25 (υ_max = 30 м/с).

b) Бронзы с содержанием  S_n от 3…6%. Это бронзы марок: Бр05Ц5С5, БрСу7Н2 – сурьмяно-никилиевая бронза. Их применяют при υ_s до 12 м/с.

2) Безоловянистые бронзы и латуни. σ_в > 300 МПа.

3) Чугун серый или модифицированный (СЧ15, СЧ20) применяют при υ_s  2 м/с, преимущественно в ручных приводах.