Способ повышения работоспособности тихоходных червячных передач

Изобретение относится к производству червячных редукторов и открытых червячных передач тихоходного типа, работающих с линейной скоростью вращения червячного колеса до 2 м/с, и предназначено для повышения износостойкости червячной пары. Для этого на рабочие поверхности витков (2) червяка (1) преимущественно лазерным методом наносят поперечные канавки (4) длиной, равной высоте витка червяка. Затем на рабочую поверхность витков червяка наносят равномерное покрытие (3) из износостойкого материала, после чего поперечные канавки заполняют антифрикционным материалом (5). Изобретение направлено на повышение срока службы тихоходных червячных передач. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к производству червячных редукторов и открытых червячных передач тихоходного типа, работающих с линейной скоростью вращения червячного колеса до 2 м/с, и предназначено для повышения износостойкости червячной пары.

Недостатками существующих тихоходных червячных передач является низкая стойкость контактных элементов червячной пары-червяка и чугунного червячного колеса. Поэтому такие червячные передачи имеют ограничения по окружной скорости и контактным нагрузкам.

Наиболее близким аналогом к заявляемому объекту является зубчатая передача, из описания которой ясен способ повышения износостойкости зубчатых колес, включающий нанесение на рабочую поверхность колеса равномерного слоя покрытия из износостойкого материала и выполнение на рабочей поверхности зубьев поперечных канавок с наполнителем. Причем покрытие наносят на ведомое колесо, а поперечные канавки выполняют на рабочей поверхности зубьев ведущего колеса и заполняют их износостойким материалом (см. патент РФ №2086837, F16H 55/08).

Однако рассмотренные меры повышения износостойкости были применены к зубчатым передачам, а к червячным не применялись. С другой стороны, такие передачи характеризуются высокими контактными напряжениями, возникающими в зубчатых колесах с выступающими над канавками слоем износостойкого покрытия, и появлением биения в зацеплении, что способствует образованию микротрещин и быстрому выходу колес из строя.

Задача, решаемая изобретением, заключается в повышении срока службы тихоходных червячных передач.

Технический результат обеспечивается снижением сил трения в зоне контакта рабочих элементов червячной передачи.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе повышения износостойкости зубчатых колес, включающем нанесение на рабочую поверхность колес равномерного покрытия из износостойкого материала и выполнение на рабочей поверхности зубьев поперечных канавок с наполнителем, согласно изобретению, износостойкое покрытие равномерно нанесено на рабочую поверхность витков закаленного червяка, и не нанесено на зубья чугунного червячного колеса. На рабочих витках червяков выполнены поперечные канавки V-образной формы, длина которых равна высоте рабочей поверхности витков червяка. Канавки на рабочих поверхностях витков червяка выполняют до нанесения износостойкого покрытия преимущественно лазерным методом, и заполняют антифрикционным материалом. Глубина канавок равна толщине износостойкого покрытия, расположение канавок - под углом друг к другу по окружности рабочей площади витка червяка.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 приведен фрагмент червяка с выполненными поперечными канавками;

- на фиг.2 схематично изображено выполнение канавок на контактной поверхности витка червяка.

Для наиболее полного раскрытия технической сущности заявляемого способа на фиг.1 и фиг.2 обозначены позициями: 1 - червяк; 2 - виток червяка; 3 - покрытие из износостойкого материала; 4 - поперечные канавки; 5 - антифрикционный материал, а также обозначены символами: h - толщина покрытия из износостойкого материала; t - шаг канавок; α - угол между боковой поверхностью канавки и перпендикуляром к нормали, проведенной к поверхности зубчатого колеса в месте выполнения канавки.

Способ повышения работоспособности тихоходных червячных передач осуществляют следующим образом:

На рабочие поверхности витков червяка 2 преимущественно лазерным методом наносят поперечные канавки 4 с шагом t и длиной, равной высоте витка червяка 2. Затем, на рабочую поверхность витков червяка 2 наносят равномерное износостойкое покрытие 3 термодиффузионным насыщением из порошковой среды, толщиной h. Наличие такого покрытия обеспечивает высокую твердость рабочих поверхностей витков червяка 2 и их износостойкость, а следовательно, увеличивает долговечность червячных передач..

Глубину канавок 4 задают равной толщине h износостойкого покрытия 3. Длина поперечной канавки 4 равна высоте контактной поверхности витка червяка 2, причем поперечные канавки 4 располагаются с обеих сторон витков червяка 2 симметрично с шагом t по контактной поверхности.

Величина шага t поперечных канавок 4 назначается в зависимости от условий нагружения червячной передачи и условий ее работы. При недостаточном количестве смазки при работе червячной передачи шаг t поперечных канавок 4 следует выбирать меньшей величины. С ростом нагруженности передачи вращающим моментом шаг t поперечных канавок уменьшается.

Рекомендуется выбирать угол α равным 10-15°.

После нанесения равномерного покрытия 3 из износостойкого материала поперечные канавки 4 заполняют антифрикционным материалом. Это обеспечивает более длительный срок эксплуатации червячной передачи, так как антифрикционный материал канавок значительно снижает коэффициент трения между рабочими поверхностями витков червяка 2 с износостойким покрытием.

Наполнение канавок антифрикционным материалом осуществляют любым известным способом.

Таким образом, заявленный способ позволяет увеличить ресурс работы червячной передачи, состоящей из закаленного червяка и чугунного червячного колеса на 15-30% в сравнении с аналогичными червячными передачами без конструктивных изменений, заявленных в данном способе, вследствие снижения коэффициента трения в контактной зоне.

1. Способ повышения работоспособности тихоходных червячных передач, включающий нанесение поперечных канавок с наполнителем преимущественно лазерным методом на рабочие поверхности витков червяка и равномерного износостойкого покрытия термодиффузионным насыщением из порошковой среды.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя используется антифрикционный материал.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что канавки на рабочих поверхностях витков червяка выполняют до нанесения износостойкого покрытия преимущественно лазерным методом.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что глубина канавок равна толщине износостойкого покрытия, расположение канавок - под углом друг к другу по окружности рабочей площади витка червяка.