КПД червячной передачи, так же как и зубчатой, определяют по формуле (8.51). Различаются только формулы для определения потерь в зацеплении. По аналогии с винтовой парой для червячных передач запишем КПД зацепления при ведущем червяке:

Ib=tgy/tg(y + p). (9.12)

КПД увеличивается с увеличением числа заходов червяка (увеличива­ется у) и с уменьшением коэффициента трения или угла трения Q>. Если ведущим является колесо, то вследствие изменения направле­ния сил получают

*=tg(y-9)/tgy. (9.13)

При у^ф, передача движения в обратном направлении (от колеса к червяку) становится невозможной. Получаем самотормозя­щую червячную пару. Свойство самоторможения червячных передач используют в грузоподъемных и других механизмах. Следует учи­тывать, что, согласно формуле (9.12), КПД самотормозящей пере­дачи мал и всегда меньше 0,5. Для надежности самоторможения рекомендуют у <0,5Ср.

Опытом установлено, что при наличии удовлетворительной смазки величина коэффициента трения / зависит от скорости сколь­жения (табл. 9.3) (червяк стальной, колесо из оловянной бронзы).

С увеличением Vs снижается /. Это объясняется тем, что повыше­ние Vs приводит к постепенному переходу от режимов полужидкост­ного трения х жидкостному трению (см. § 16.3).

Кроме скорости скольжения величина коэффициента трения за­висит от шероховатости поверхностей трения, а также качества смазки. В соответствии с этим меньшие величины в табл. 9.3
относятся к передачам с закаленными полированными червяками при хорошей смазке.

Для предварительных расчетов, когда величины у и v, еще не известны, КПД можно оценивать ориентировочно:

........................ 1 2 4

Ri............. 0,7...0,75 0,75...0,82 0,87...0,92

После определения размеров передачи выбранный ориентиро­вочно КПД проверяют расчетом.

§ 9.4. Силы в зацеплении

В червячном зацеплении (рис. 9.7) действуют: окружная сила червяка Fn, равная осевой силе колеса Fa,

Fa=Fea=2Tl/dl; (9.14)

Окружная сила колеса F&, равная осевой силе червяка FaU

Fa=Fal=2T2/d2; (9.15)

Радиальная сила Fr=FatgaLx,, где TgaJC=(Tgan)/Cosy;

Нормальная сила Fn=Fi2/(Cos An Cos у).

Формулы (9.16) получены на основании рис. 9.7, на кото­ром изображено осевое сечение витка червяка. В осевой плос­кости силы Fa и F, являются составляющими F'N=Fn cos у (проекция нормальной силы на осевую плоскость). В фор­мулах (9.14) и (9.15) Тх и Т2 — Вращающие моменты на червя­ке и колесе:

Т2=Тхщ. (9.17)

§ 9.5. Оценка и применение

На основе вышеизложенного можно отменить следующие основ­ные преимущества червячной передачи: возможность получения больших передаточных отношений в одной паре; плавность и бес­шумность работы; повышенная кинематическая точность; возмож­ность самоторможения (при низком КПД).

Недостатки этой передачи: сравнительно низкий КПД; повышен­ный износ и склонность к заеданию; необходимость применения для
колес дорогих антифрикционных материалов (бронза); повышенные требования к точности сборки (точное расположение оси червяка в средней плоскости колеса).

Червячные передачи дороже и сложнее зубчатых, поэтому их применяют при необходимости передачи движения между перекре­щивающимися валами, а также в механизмах, где необходимы большие передаточные отношения и высокая кинематическая точ­ность, например делительные устройства, механизмы наведения и т. п. Червячные передачи применяют в подъемно-транспортных машинах, станкостроении, автомобилестроении и др.

Пониженный КПД и склонность червячных передач к заеданию ограничивают их применение областью низких и средних мощ­ностей при периодической кратковременной работе. Мощность чер­вячных передач обычно не превышает 50...60 кВт. При больших мощностях и длительной работе потери в червячной передаче столь существенны, что ее применение становится невыгодным.