Изготовление червячных пар: червяк и червячное колесо по чертежу и образцу

Что такое червячная пара и чем она особенная

Червячная передача даёт большое передаточное отношение в одной ступени — от 8 до 80 и выше — при компактных размерах, и часто обладает свойством самоторможения: колесо не может провернуть червяк. За это её ставят в подъёмниках, приводах задвижек, поворотных механизмах, конвейерах, станках.

Плата за это — трение скольжения. Виток червяка не катится по зубу, а скользит вдоль него, поэтому:

• КПД ниже, чем у цилиндрической передачи, и передача греется.
• Пара склонна к заеданию, ей нужна правильная смазка и приработка.
• Материалы обязаны различаться: твёрдый червяк и мягкий бронзовый венец.
• Точность межосевого расстояния критична — от неё зависит пятно контакта.

Что делаем

Цилиндрические, конические и косозубые колёса — в отдельной статье: изготовление шестерён на заказ.

Профили витка червяка

Профиль определяет инструмент и способ обработки, поэтому при заказе по образцу мы его определяем до запуска. Ошибка в профиле даёт пару, которая формально «сходится» по размерам, но контактирует кромкой и разрушается за недели.

Червяк: изготовление

• Твёрдость витка 45–60 HRC: закалка ТВЧ для 40Х и 40ХН, цементация для 20Х и 18ХГТ.
• Шлифовка витка после закалки — для точных и быстроходных передач: закалка ведёт деталь, и профиль надо выводить заново.
• Шероховатость витка Ra 0,4–0,8: чем глаже, тем меньше износ бронзы.
• Посадочные шейки под подшипники — шлифовка в k6, m6, соосность с витком в пределах 0,01–0,02 мм.
• Червяк заодно с валом — обычное исполнение: со шпоночным пазом, шлицами, резьбой под гайку.

Термообработка — на собственном участке: термообработка металла. Шлифовальные операции — шлифовка металла.

Червячное колесо и венец

• Цельное колесо — из бронзы целиком, для малых диаметров: проще и надёжнее, но дороже по материалу.
• Бандажированное — бронзовый венец напрессован на стальную или чугунную ступицу, посадка с натягом плюс стопорные винты. Основной вариант для средних и крупных колёс.
• Замена только венца — самый экономичный ремонт: ступица остаётся, меняется изношенная бронза.
• Нарезка зубьев — червячной фрезой, соответствующей параметрам конкретного червяка. Зуб колеса имеет вогнутую форму, охватывающую червяк.
• Ступица — расточка под вал, шпоночный паз или шлицы, торцевое биение в пределах допуска.

Материалы

Марку бронзы подбираем по скорости скольжения и нагрузке. Дешёвая замена БрОФ на БрОЦС в быстроходной передаче даёт перегрев и быстрый износ — экономия оборачивается повторным ремонтом.

Расчёт по образцу без чертежа

Документации на старые редукторы обычно нет. По образцу восстанавливаем полный набор параметров:

1. Модуль — по осевому шагу витка червяка.
2. Число заходов червяка и зубьев колеса — прямым подсчётом, отсюда передаточное отношение.
3. Межосевое расстояние — по корпусу редуктора, а не по изношенным деталям.
4. Диаметр червяка и коэффициент диаметра — по неизношенным зонам витка.
5. Направление и угол подъёма витка: правое или левое.
6. Профиль витка — ZA, ZN, ZI, ZK.
7. Ширина и форма венца, посадочные размеры ступицы.
8. Твёрдость червяка — замером, для подбора стали и режима.

Эскиз с восстановленными параметрами присылаем на согласование до запуска в работу. Общий порядок работы по образцу — в статье изготовление деталей на заказ.

Пятно контакта и сборка

• Проверка на краску — колесо прокручивают по червяку и смотрят отпечаток.
• Норма — пятно в средней части зуба, смещённое к выходной стороне, не менее 60% по длине и 50% по высоте.
• Смещение к краю — ошибка межосевого расстояния или перекос осей: пару нельзя запускать, разрушится.
• Регулировка — прокладками под крышки подшипников, смещением колеса вдоль оси.
• Приработка — первые часы под сниженной нагрузкой, затем замена масла: в нём остаётся бронзовая пыль.
• Смазка — специальные редукторные масла для червячных передач, а не универсальные.

Износ и почему пара умирает

• Естественный износ бронзы — нормальный сценарий: венец расходуется, червяк остаётся.
• Заедание и задиры — нехватка или неподходящая смазка, перегрев.
• Выкрашивание зуба — перегрузка, ударная нагрузка, неверное пятно контакта.
• Износ витка червяка — абразив в масле, работа с изношенным колесом.
• Проворот венца на ступице — ослаб натяг после перегрева.
• Разбитые посадочные и подшипники — перекос осей, следом уходит и пара.

При ремонте всегда смотрим не только пару, но и корпус: разбитые гнёзда под подшипники — частая первопричина. Восстановление корпусов — корпуса и крышки, общий разбор ремонта узлов — ремонт узлов оборудования.

Замена пары в редукторе

1. Дефектовка — обмер пары, проверка корпуса, подшипниковых гнёзд, валов.
2. Восстановление параметров по образцу и корпусу.
3. Изготовление червяка и колеса или только венца.
4. Сопутствующее — втулки, крышки, восстановление посадочных на валах: ремонт валов.
5. Контрольная сборка и проверка пятна контакта.
6. Рекомендации по обкатке и смазке.

Что нужно для заказа

• Образец пары — червяк и колесо вместе, даже изношенные, либо чертёж.
• Корпус редуктора или межосевое расстояние — критично для правильного контакта.
• Марка редуктора, если известна.
• Нагрузка и обороты — по ним подбираем бронзу и термообработку червяка.
• Что нужно — пара целиком, только венец или только червяк.

Сроки и стоимость

Цены ориентировочные, окончательные — после определения параметров по образцу или чертежу. Бронза считается отдельно по фактическому весу заготовки. Отвечаем в течение двух часов. Производство — Москва, Казань, Набережные Челны, отправка по России.

Вопросы и ответы