Определение сил в зацеплении

Силы в зацеплении рассматривают приложенными в полюсе зацепления и задают тремя взаимноперпендикулярными составляющими: окружной F_t, радиальной F_r иосевой F_a (рис. 5.5). Для большей наглядности изображения сил червяк и червячное колесо на рисунке условно выведены из зацепления.

Окружная сила F_{t 2} на червячном колесе, равная осевой силе F_{a 1} на червяке:

F_{t 2} = F_{a 1} = 2 ∙ 10³ T ₂ / d ₂ . (5.23)

Окружная сила F_{t 1}на червяке, равная осевой силе F_{a 2} на червячном колесе:

F_{t 1} = F_{a 2} = 2 ∙10³ T ₁ / d_{w 1}. (5.24)

Радиальная сила F_{r 2} на колесе, равная радиальной силе F_{r 1} на червяке:

F_{r 2} = F_{r 1} = F_{t 2} ∙ tg α. (5.25)

В этих формулах α = 20^о – угол профиля витка червяка; размерность крутящих моментов соответственно на червяке и червячном колесе T ₁и T ₂– H∙м, делительного диаметра колеса d ₂ и начального диаметра червяка d_{w 1} – мм, окружной F_t,радиальной F_r иосевой сил F_a – H.

Направления окружной радиальной и осевой сил в зацеплении червячной передачи зависят от направления (по часовой или против часовой стрелки) подводимого к червяку момента и направления (правостороннего или левостороннего) линий витков червяка. Если нет заранее оговоренных рекомендаций в связи с особыми условиями работы передачи, червяк обычно делают с правосторонней нарезкой витков червяка.

Направления действия сил в зацеплении объясняются на примере, приведенном на рис. 5.5, б, при подводимом к червяку моменте, направленном против часовой стрелки, и правостороннем направлении линий витков червяка. Момент вращает червяк против часовой стрелки. Витки червяка заставляют вращаться червячное колесо также против часовой стрелки. Червячное колесо создает сопротивление вращению червяка, поэтому окружная составляющая F_{t 1} силы, приложенная от колеса к червяку, направлена против направления движения червяка. Ей равна по модулю и противоположна по направлению (согласно третьему закону Ньютона) прикладываемая к червячному колесу от червяка осевая составляющая F_{a 2} силы. Червячное колесо заставляет вращаться окружная составляющая F_{t 2}силы. Следовательно, направление этой составляющей совпадает с направлением вращения. Составляющая F_{a 1}, действующая на червяк, равна по модулю и противоположна составляющей F_{t 2}. Радиальные составляющие F_{r 2}и F_{r 1} равны и противоположны друг другу.

Рис. 5.5. Силы в червячной передаче

Рис. 5.6. Направления действия сил в червячной передаче
в зависимости от направления вращения червяка и червячного колеса