Механизмы зубчатых передач
Зубчатые зацепления применяются для передачи вращательного движения от двигателя к исполнительному органу.
Для всего этого служат различные виды передач. Классификация видов зубчатых передач по расположению осей вращения:
- Цилиндрическая передача состоит из колёсной пары обычно с разным числом зубьев. Оси зубчатых колёс в цилиндрической передаче параллельны. Отношение чисел зубьев называется передаточным отношением. Малое зубчатое колесо называется шестернёй, большое — колесом. Если шестерня ведущая, а передаточное число больше единицы, то говорят о понижающей передаче. Частота вращения колеса будет меньше частоты вращения шестерни. Одновременно при уменьшении угловой скорости увеличивается крутящий момент на валу. Если передаточное число меньше единицы, то это повышающая передача.
- Коническое зацепление. Характеризуется тем, что оси зубчатых колёс пересекаются и вращение передаётся между валами, которые расположены под определённым углом. В зависимости от того, какое колесо в передаче ведущее, они тоже могут быть повышающими и понижающими.
- Червячная передача имеет скрещивающиеся оси вращения. Большие передаточные числа получаются из-за соотношения числа зубьев колеса и числа заходов червяка. Червяки используются одно-, двух- или четырехзаходные. Особенностью червячной передачи является передача вращения только от червяка к червячному колесу. Обратный процесс невозможен из-за трения. Система самотормозящаяся. Этим обусловлено применением червячных редукторов в грузоподъёмных механизмах.
- Реечное зацепление. Образовано зубчатым колесом и рейкой. Преобразует вращательное движение в поступательное и наоборот.
- Винтовая передача. Применяется при перекрещивающихся валах. Из-за точечного контакта зубья зацепления подвержены повышенному износу под нагрузкой. Применяются винтовые передачи чаще всего в приборах.
- Планетарные передачи — это зацепления, в которых применяются зубчатые колёса с подвижными осями. Обычно имеется неподвижное наружное колесо с внутренней резьбой, центральное колесо и водило с сателлитами, которые перемещаются по окружности неподвижного колеса и вращают центральное. Вращение передаётся от водила к центральному колесу или наоборот.
Нужно различать наружное и внутреннее зацепление. При внутреннем зацеплении зубья большего колеса располагаются на внутренней поверхности окружности, и вращение происходит в одном направлении. Это основные виды зацеплений.
https://youtube.com/watch?v=j1Vua1zOZ78
Как классифицируются зубчатые передачи
Сложно выделить единую градацию, на которую бы опирался каждый производитель. Существует значительное количество разнообразных факторов, становящихся фундаментальными в зависимости от задач на производстве. Поэтому и используется несколько вариаций группировки.
Посмотрим, по каким аспектам разделяют эти инструменты на подвиды:
- • Основываясь на расположении осей по сравнению друг с другом. Так появляются параллельные типы, а также пересекающиеся. Отдельной строкой идут перекрещивающиеся. Разумеется, первый вариант – самый простой. И чаще всего выбирается именно он. Но существуют нетипичные задачи, где приходится использовать иные способы. Под осями подразумеваются механизмы, которые крепят колеса.
- • Также некоторые классы опираются на расположение зубьев. Так у нас появляются внутренние и наружные варианты. Эффективность их напрямую опирается на всю систему. Панацеи нет. Им сказать, кто лучше не получится. Используются чаще наружные, но нельзя утверждать, что они результативнее.
- • Корпус тоже имеет значение. Мы уже уточнили, зачем он нужен. Но пока не рассказали, что существуют модели с открытым типом оболочки. И что примечательно, такой вариант работает в принципе без внешней смазки. Сухой ход, как это принято называть. А закрытая модель – ближе к стандарту.
- • Следует внимательно относиться и к размеру. Корректнее – к протяженности окружности. Чем она длиннее, тем больший путь проходит точка при одиночном повороте колеса. Соответственно, выделяют тихоходные и скоростные. Но стоит понимать, что динамика все же зависит от вала. Какой импульс он передаст. А форма лишь подскажет, сможет ли колесо справиться с ним и применить его по назначению.
Применение зубчатых передач
Области применения зубчатых передач весьма обширны. Сегодня подобные механизмы применяются в различных отраслях промышленности. Проведенные исследования указывают на то, что в год изготавливается несколько миллионов экземпляров подобных изделий. Рассматривая применение и назначение отметим нижеприведенные моменты:
- Цилиндрическая передача используется для повышения или понижения передаваемого усилия. Примером их применения можно назвать двигатели внутреннего сгорания или коробки передач, буровые и металлургические установки, оборудование горнодобывающей промышленности.
- Конические передачи применяют намного реже. Это прежде всего связано с тем, что они довольно сложны в производстве. Область применения – сложная механическая передача с переменными углами и изменением нагрузки. Примером можно назвать ведущие мосты транспортных средств, а также конвейеры и другие устройства, применяемые в агропромышленном комплексе.
Область применения зависит от конструктивных особенностей механизма, а также типа применяемого материала при производстве.
На момент работы слышен монотонный умеренный шум. Если появляются посторонние звуки, то это может указывать на появление существенных проблем, к примеру, сильного износа поверхности. Техническое обслуживание проводится следующим образом:
Визуальный осмотр требуется для того, чтобы исключить вероятность наличия трещин или сколов на поверхности.
Особое внимание уделяется тому, чтобы при работе колеса правильно зацеплялись. Слишком большой зазор может привести к сильному износу и другим проблемам, так как нагрузка распределяется неравномерно
Изменение зазора проводится путем регулировки положения вала и подшипников.
На момент работы уделяется внимание тому, чтобы не возникало торцевое биение или другая неравномерность хода.
Для определения правильности хода на зубья наносятся отметки при помощи специальной краски. До момента их полного засыхания валы проворачивают несколько раз. Форма отпечатка определяет то, насколько правильно соединение.
После высыхания краски уделяется внимание тому, чтобы точка касания была в средней части высоты зуба. Изменить положение можно путем установки специальных подкладок под подшипники.
На момент обслуживания проводится добавление требующегося количества смазывающего вещества. Как ранее было отмечено, без него существенно увеличивается степень износа поверхности.
Периодическое обслуживание позволяет существенно увеличить эксплуатационный срок устройства
На момент осмотра устройства уделяется внимание также состоянию вала, подшипников и других элементов, которые обеспечивают стабильную и надежную работу. К примеру, незначительный изгиб вала становится причиной повышенного износа определенной части колеса
В самых сложных случаях происходит его обрыв.
Изготовление зубчатых колёс
Существует несколько методов изготовления колес.
Метод обката
В настоящее время является наиболее технологичным, а поэтому и самым распространённым способом изготовления зубчатых колёс. При изготовлении зубчатых колёс могут применяться такие инструменты, как гребёнка, червячная фреза и долбяк.
Метод обката с применением гребёнки
Изготовление шестерни. Изготовление зубчатого колеса.
Режущий инструмент, имеющий форму зубчатой рейки, называется гребёнкой. На одной стороне гребёнки по контуру её зубьев затачивается режущая кромка.
Заготовка накатываемого колеса совершает вращательное движение вокруг оси. Гребёнка совершает сложные перемещения, состоящие из поступательного движения перпендикулярно оси колеса и возвратно-поступательного движения (на анимации не показано), параллельного оси колеса для снятия стружки по всей ширине его обода. Относительное движение гребёнки и заготовки может быть и иным, например, заготовка может совершать прерывистое сложное движение обката, согласованное с движением резания гребёнки.
Заготовка и инструмент движутся на станке друг относительно друга так, как будто происходит зацепление профиля нарезаемых зубьев с исходным производящим контуром гребёнки.
Метод обката с применением червячной фрезы
Помимо гребёнки в качестве режущего инструмента применяют червячную фрезу. В этом случае между заготовкой и фрезой происходит червячное зацепление.
Метод обката с применением долбяка
Зубчатые колёса также долбят на зубодолбёжных станках с применением специальных долбяков.
Зубодолбёжный долбяк представляет собой зубчатое колесо, снабжённое режущими кромками. Поскольку срезать сразу весь слой металла обычно невозможно, обработка производится в несколько этапов.
При обработке инструмент совершает возвратно-поступательное движение относительно заготовки. После каждого двойного хода, заготовка и инструмент поворачиваются относительно своих осей на один шаг. Таким образом, инструмент и заготовка как бы «обкатываются» друг по другу. После того, как заготовка сделает полный оборот, долбяк совершает движение подачи к заготовке. Этот процесс происходит до тех пор, пока не будет удалён весь необходимый слой металла.
Литейная форма для бронзового храпового колеса (Китай, династия Хань. (206 до н. э. — 220 н. э.)).
Метод копирования (Метод деления)
Дисковой или пальцевой фрезой нарезается одна впадина зубчатого колеса. Режущая кромка инструмента имеет форму этой впадины. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один угловой шаг при помощи делительного устройства, операция резания повторяется.
Метод применялся в начале XX века. Недостаток метода состоит в низкой точности: впадины изготовленного таким методом колеса сильно отличаются друг от друга.
Горячее и холодное накатывание
Процесс основан на последовательной деформации нагретого до пластического состояния слоя определенной глубины заготовки зубонакатным инструментом. При этом сочетаются индукционный нагрев поверхностного слоя заготовки на определенную глубину, пластическая деформация нагретого слоя заготовки для образования зубьев и обкатка образованных зубьев для получения заданной формы и точности.
Изготовление конических колёс
Технология изготовления конических колёс теснейшим образом связана с геометрией боковых поверхностей и профилей зубьев.
Способ копирования фасонного профиля инструмента для образования профиля на коническом колесе не может быть использован, так как размеры впадины конического колеса изменяются по мере приближения к вершине конуса. В связи с этим такие инструменты, как модульная дисковая фреза, пальцевая фреза, фасонный шлифовальный круг, можно использовать только для черновой прорезки впадин или для образования впадин колёс не выше восьмой степени точности.
Для нарезания более точных конических колёс используют способ обкатки в станочном зацеплении нарезаемой заготовки с воображаемым производящим колесом. Боковые поверхности производящего колеса образуются за счёт движения режущих кромок инструмента в процессе главного движения резания, обеспечивающего срезание припуска. Преимущественное распространение получили инструменты с прямолинейным лезвием. При прямолинейном главном движении прямолинейное лезвие образует плоскую производящую поверхность. Такая поверхность не может образовать эвольвентную коническую поверхность со сферическими эвольвентными профилями. Получаемые сопряжённые конические поверхности, отличающиеся от эвольвентных поверхностей, называют квазиэвольвентными.
Виды зубчатых передач
Как уже было сказано, зубчатые зацепления (передачи зацеплением) позволяют эффективно реализовать передачу вращательного движения, которое поступает от двигателя.
Параллельно осуществляется преобразование движения, изменяется частота вращения, величина крутящего момента, направление осей вращения и т.д. Чтобы выполнять такие задачи, существуют разные виды передач. Прежде всего, их принято классифицировать согласно особенностям расположения осей вращения.
- Цилиндрическая передача. Такая передача состоит из пары, которая обычно имеет разное количество зубьев, а оси зубчатых колес цилиндрической передачи являются параллельными. Также отношение чисел зубьев принято называть передаточным отношением. Меньшее по размеру зубчатое колесо называется шестерней, тогда как большое называют зубчатым колесом.
Зубчатые передачи могут иметь наружное или внутреннее зацепление. Если с наружным все понятно (в данном случае схема зубчатой передачи предполагает, что зубья расположены сверху), то при внутреннем зацеплении зубья большего колеса располагаются на внутренней поверхности. Также вращение возможно только в одном направлении.
Рассмотрев выше основные виды зацеплений (зубчатых передач), следует добавить, что при этом указанные типы могут использоваться в разных сочетаниях с учетом особенностей тех или иных кинематических схем.
Еще зубчатые передачи могут отличаться по форме зубьев, профилю и типу. С учетом отличий принято выделять следующие зацепления: эвольвентные, круговые и циклоидальные. При этом чаще всего используются именно эвольвентные зацепления, так как технологически данное решение превосходит другие аналоги.
Прежде всего, такие зубья нарезаются при помощи простого реечного инструмента. Указанное зацепление имеет постоянное передаточное отношение, которое никак не зависит от степени смещения межцентрового расстояния. Недостатком зацепления является только то, что во время передачи большой мощности сказывается небольшое пятно контакта в двух выпуклых поверхностях зубьев. Результат — разрушение поверхности и другие дефекты материала.
Еще добавим, что круговое зацепление отличается тем, что выпуклые зубья шестерни сцеплены с вогнутыми колесами. Это позволяет значительно увеличить пятно контакта, однако также сильно возрастает сила трения в указанных парах.
Также можно отдельно выделить сами виды зубчатых колес: прямозубые, косозубые, шевронные и криволинейные. Прямозубые являются наиболее распространенными типами пар, они просты в разработке, дешевы в изготовлении и надежны в рамках эксплуатации. Линия контакта в данном случае параллельна оси вала. Такие колеса отличаются дешевизной производства, однако способны передать сравнительно небольшой максимальный крутящий момент по сравнению с косозубыми и шевронными зубчатыми колесами.
Косозубые колеса оптимально применять в том случае, если частота вращения очень высокая. Данное решение позволяет добиться плавности и снижения шума. Минусом принято считать большую нагрузку на подшипники, так как возникают осевые усилия.
Криволинейные колеса обычно используют в том случае, когда необходимы максимальные передаточные отношения. Такие колеса создают меньше шума при работе, а также более эффективно работают на изгиб.
Материалы изготовления
Вполне закономерно предположить, что назначение используемых зубчатых передач предусматривает применение высокопрочных материалов для их изготовления.
Поэтому в основе конструкции практически всегда лежит сталь. К прочности шестерни предъявляются повышенные требования в плане прочности, а вот колёса менее требовательные. Их характеристики прочности могут отличаться.
Учитывая этот момент, при производстве шестерней применяются различные материалы. Изделия проходят через дополнительную процедуру обработки. На них воздействуют термически, химически и температурно.
Изделия на основе легированной стали обычно дополнительно улучшают свои характеристики путём цианирования, азотирования и цементации. Это влияет на изменение внутренних характеристик. А вот шестерни на основе углеродистой стали в основном проходят только поверхностные процедуры по закалке.
С зубьями всё иначе. К ним предъявляются повышенные требования в плане прочности поверхности. При этом сердцевина должна оставаться достаточно вязкой и мягкой. При таких характеристиках можно предотвратить изломы и быстрый процесс износа при активной эксплуатации под нагрузкой.
Колёсные пары, в работе которых не предусматривается высокая нагрузка и повышенная частота вращения, изготавливаются обычно на основе чугуна.
Намного реже при производстве колёсной пары применяется такой материал как бронза, латунь и пластик.
Зубцы колёс создают на основе заготовок, выполненных одним из двух методов. Это штамповка или литьё. Затем проводится нарезка. При нарезке применяются методики обкатки или копирования. Обкатка позволяет создать зубцы с разными параметрами, используя один инструмент. В роли инструментов выступают рейки, долбяки и червячные фрезы.
При использовании метода копирования применяются пальцевые виды фрезы. Затем, завершив нарезку, наступает очередь термообработки. Если требуется получить высокоточное зацепление, после термической обработки обязательно нужно сделать шлифовку и финишную обкатку изделия.
Выбор номинального диаметра зуборезной головки
Размеры, мм
| Расчетный угол наклона зуба βnº | Пределы среднего конусного расстояния R | Номинальный диаметр зуборезной головки d0 | Внешняя
высота зуба he |
Ширина
зубчатого венца b |
Расчетный
номинальный модуль mn |
|
| рекомендуемые | допустимые | |||||
| Осевая форма зуба I | ||||||
| От 0до15 | 36-58 | — | (88,9) | 8 | 10-20 | 2-3,0 |
| Св. 15 » 29 | 40-62 | |||||
| » 29 » 40 | 40-55 | |||||
| От 0до15 | 40-65 | — | 100 | 9 | 10-20 | 2-3,0 |
| Св. 15 » 29 | 45-70 | |||||
| » 29 » 40 | 45-60 | |||||
| От 0 до 15 | 50-80 | — | 125 | 10 | 12-25 | 2-3,5 |
| Св. 15 » 29 | 55-90 | |||||
| » 29 » 40 | 55-75 | |||||
| От 0 до 15 | 60-100 | — | (152,4) | 10 | 15-30 | 2,5-3,5 |
| Св. 15 » 29 | 70-110 | |||||
| » 29 » 40 | 70-90 | |||||
| От 0 до 15 | 65-105 | — | 160 | 12 | 16-32 | 2,5-4 |
| Св. 15 » 29 | 72-110 | |||||
| » 29 » 40 | 72-95 | |||||
| От 0 до 15 | 75-120 | — | (190,5) | 15 | 20-40 | 2,5-5 |
| Св. 15 » 29 | 85-135 | |||||
| » 29 » 40 | 85-115 | |||||
| От 0до15 | 80-130 | — | 200 | 15 | 20-40 | 2,5-5 |
| Св. 15 » 29 | 90-140 | |||||
| » 29 » 40 | 90-120 | |||||
| От 0до15 | 90-150 | — | (228,6) | 15 | 20-40 | 2,5-5 |
| Св. 15 » 29 | 100-160 | |||||
| » 29 » 40 | 100-135 | |||||
| От 0до15 | 100-160 | — | 250 | 18 | 25-50 | 2,5-6 |
| Св. 15 » 29 | 110-175 | |||||
| » 29 » 40 | 140-150 | |||||
| От 0до15 | 120-200 | — | (304,8) | 20 | 30-65 | 2,5-7 |
| Св. 15 » 29 | 140-215 | |||||
| » 29 » 40 | 140-190 | |||||
| От 0 до 15 | 120-200 | — | 315 | 24 | 32-65 | 2,5-9 |
| Св. 15 » 29 | 140-220 | |||||
| » 29 » 40 | 140-190 | |||||
| От 0 до 15 | 160-250 | — | 400 | 30 | 40-80 | 3-10 |
| Св. 15 » 29 | 180-280 | |||||
| » 29 » 40 | 180-240 | |||||
| От 0 до 15 | 180-300 | — | (457,2) | 28 | 50-100 | 4-10 |
| Св. 15 » 29 | 200-320 | |||||
| » 29 » 40 | 200-280 | |||||
| От 0 до 15 | 200-320 | — | 500 | 36 | 50-100 | 4-12 |
| Св. 15 » 29 | 225-350 | |||||
| » 29 » 40 | 225-300 | |||||
| От 0 до 15 | 250-400 | — | 630 | 45 | 70-125 | 4-16 |
| Св. 15 » 29 | 290-440 | |||||
| » 29 » 40 | 290-380 | |||||
| От 0 до 15 | 320-520 | — | 800 | 60 | 80-160 | 5-20 |
| Св. 15 » 29 | 360-560 | |||||
| » 29 » 40 | 360-480 | |||||
| От 15 до 29 | 400-650 | — | 1000 | 70 | 100-200 | 6-25 |
| Св. 29 » 40 | 450-600 | |||||
| Осевая форма зуба III | ||||||
| От 0 до 15 | 13-21 | — | 32 | 4 | 2,5-8 | 1,25 |
| Св. 15 » 45 | 10-22 | |||||
| От 0до15 | 15-25 | — | (38 1) | 5 | 3—8 | 1,25 |
| Св. 15 » 45 | 11-26 | |||||
| От 0 до 15 | 16-26 | — | 40 | 5 | 3-10 | 1,5 |
| Св. 15 » 45 | 12-28 | |||||
| От 0 до 15 | 20-32 | — | 50 и (50,8) | 6 | 4—12 | 2 |
| Св. 15 » 45 | 15-35 | |||||
| От 0 до 15 | 24-40 | — | 60 | 7 | 5-15 | 2 |
| Св. 15 » 45 | 18-42 | |||||
| От 0 до 15 | 32-52 | — | 80 | 8 | 6-20 | 1-2,5 |
| Св. 15 » 45 | 24-56 | |||||
| От 0 до 15 | 36—58 | — | (88,9) | 8 | 8-20 | 1-2,5 |
| Св. 15 » 45 | 25-60 | |||||
| От 0 до 15 | 40-65 | — | 100 | 9 | 8-25 | 1-3 |
| Св. 15 » 45 | 30-70 | |||||
| От 0 до 15 | 50-80 | — | 125 | 10 | 10-30 | 1-3.5 |
| Св. 15 » 45 | 40—90 | |||||
| От 0 до 15 | 60-100 | — | (152,4) | 10 | 12-30 | 1,5-3,5 |
| Св. 15 » 45 | 45-105 | |||||
| От 0 до 15 | 65-105 | — | 160 | 12 | 13-40 | 1,5-4 |
| Св. 15 » 45 | 50-110 | |||||
| От 0 до 15 | 75-120 | — | (190,5) | 15 | 15-40 | 2-5 |
| Св. 15 » 45 | 60-135 | |||||
| От 0 до 15 | 80-130 | — | 200 | 15 | 16-50 | 2-5 |
| Св. 15 » 45 | 60-140 | |||||
| От 0 до 15 | 95-150 | — | (228,6) | 15 | 18-60 | 2-6 |
| Св. 15 » 45 | 70-160 | |||||
| От 0 до 15 | 100-160 | — | 250 | 18 | 20-65 | 2-6 |
| Св. 15 » 45 | 75-175 | |||||
| От 0 до 15 | 120-200 | — | (304,8) | 20 | 25-80 | 3-7 |
| Св. 15 » 45 | 90-210 | |||||
| От 0 до 15 | 120-200 | — | 315 | 24 | 25-80 | 3-8 |
| Св. 15 » 45 | 95-220 | |||||
| От 0 до 15 | 160-250 | — | 400 | 30 | 32-100 | 3-10 |
| Св. 15 » 45 | 120-280 | |||||
| От 0 до 15 | 180-300 | — | (457,2) | 28 | 36-120 | 4-10 |
| Св. 15 » 45 | 140-320 | |||||
| От 0 до 15 | 200-320 | — | 500 | 36 | 40-125 | 4-12 |
| Св. 15 » 45 | 150-350 | |||||
| От 0 до 15 | 250—400 | — | 630 | 45 | 50-160 | 5-16 |
| Св. 15 » 45 | 190-440 | |||||
| От 0 до 15 | 320-520 | — | 800 | 60 | 65-200 | 6-20 |
| Св. 15 » 45 | 240-560 | |||||
| Oт 15 до 29 | 400-700 | 300-700 | 1000 | 70 | 80-250 | 8-25 |
| Св. 29 » 45 | 400-650 | 300 -650 | ||||
| Осевая форма зуба III | ||||||
| 30 | 75*—90 | — | (88,9) | 8 | 10-20 | 2-3,0 |
| 35 | 68*—90 | |||||
| 40 | 60*—80 | |||||
| 30 | 85*—100 | — | 100 | 9 | 10-20 | 2-3,5 |
| 35 | 75*—100 | |||||
| 40 | 65*—90 | |||||
| 30 | 105*—125 | — | 125 | 10 | 12-25 | 2-4 |
| 35 | 95*—125 | |||||
| 40 | 80*—110 | |||||
| 30 | 130*—150 | — | (152,4) | 10 | 15-30 | 2-4 |
| 35 | 115*—150 | |||||
| 40 | 100*—135 | |||||
| 30 | 135*—160 | — | 160 | 12 | 16-32 | 2-5 |
| 35 | 120*—160 | |||||
| 40 | 105*—145 | |||||
| 30 | 160*—190 | — | (190,5) | 15 | 20-40 | 3-6 |
| 35 | 140*—190 | |||||
| 40 | 125*—170 | |||||
| 30 | 170*—200 | — | 200 | 15 | 20-40 | 3-6 |
| 35 | 150*—200 | |||||
| 40 | 130*—180 | |||||
| 30 | 190*—230 | — | (228,6) | 15 | 25-50 | 3-6 |
| 35 | 170*—230 | |||||
| 40 | 150*—200 | |||||
| 30 | 210*—250 | — | 250 | 18 | 25-50 | 3-7 |
| 35 | 190*—250 | |||||
| 40 | 160*—225 | |||||
| 30 | 260*—305 | — | (304,8) | 20 | 32-65 | 3-8 |
| 35 | 230*—305 | |||||
| 40 | 200*—270 | |||||
| 30 | 270*—315 | — | 315 | 24 | 32-65 | 3-8 |
| 35 | 235*—315 | |||||
| 40 | 205*—280 | |||||
| 30 | 340*-400 | — | 400 | 30 | 40-80 | 3-12 |
| 35 | 300*-400 | |||||
| 40 | 260*-360 | |||||
| 30 | 390*-460 | — | (457,2) | 28 | 50-100 | 4-12 |
| 35 | 340*-460 | |||||
| 40 | 300*-410 | |||||
| 30 | 420*-500 | — | 500 | 36 | 50-100 | 4-15 |
| 35 | 370*-500 | |||||
| 40 | 330*-450 | |||||
| 30 | 530*-630 | — | 630 | 45 | 63-125 | 5-18 |
| 35 | 470*-630 | |||||
| 40 | 420*-570 | |||||
| 30 | 680*-800 | — | 800 | 60 | 80-160 | 6-25 |
| 35 | 600*-800 | |||||
| 40 | 520*-720 |
Примечания:
1. Если величина R превышает значение, о, и угол Делительного конуса δ2 > 50°, то необходимо производить проверку на отсутствие вторичного резания.
2. Диаметр зуборезной головки для зубчатых колес с осевой формой зуба Iпри расчетных наклона зуба βn св. 40 до 45° подбирают по графику на рис. 36.
3. Диапазоны допускаемых значений среднего конусного расстояния при данном диаметре зуборезной головки для зубчатых колес с осевой формой зуба II могут быть уточнены по сравнению с указанным в таблице с учетом графика на рис. 36.
4. Диаметр зуборезной головки для зубчатых колес с осевой формой зуба III при zc > 70 и βn св. 10 до 30° подбирают таким, чтобы удовлетворялись два уравнения:
5. Таблица составлена из условия обработки колеса передачи двусторонним или поворотным методом.
При одностороннем методе обработки колеса и m2 ≥ 2мм наименьшее рекомендованное значение R может быть уменьшено, а наибольшее — увеличено на 25%.
6. Зуборезные головки с номинальными диаметрами, заключенными в скобки, по возможности не применять.
Материалы
Чаще всего используется сталь. Но более мягкая и дешевая в вале и подшипниках. И максимально жесткая в колесах. Ведь они постоянно контактируют, трутся, давят. Поэтому применяется не только легированная сталь или углеродная, но и специальные методы обработки. Азотирование как вариант, а также цементирование. Закалка поверхностного уровня.
Любопытно, что в середине зацепы куда мягче, чем на поверхности. Ведь если сделать их твердыми по всему объему, они начнут ломаться при постоянных нагрузках, станут хрупкими. А если учитывать сферы, где применяются зубчатые передачи, особенности использования – такого допускать нельзя.
Изготовление конических зубчатых колес
Главными элементами конической передачи являются зубчатые колеса — ведущее и ведомое. Они изготавливаются, преимущественно, из стали на специализированных станках с использованием нескольких технологических процессов.
Материалы и технологии
Ведущая шестерня должна иметь более высокую прочность, поэтому при изготовлении конических пар для зубчатых колес могут использоваться различные марки стали и разные методы химико-термической и термической обработки. Если для изготовления шестерни используется легированная сталь, она может быть подвергнута поверхностному уплотнению методами цианирования, цементации или азотирования. Зубчатые колеса из углеродистой стали подвергаются поверхностной закалке.
Расчеты и степени точности
В конической паре шестерен зубчатое колесо изначально характеризуется модулем (длина делительной окружности, приходящаяся на один зуб) и числом зубьев. Диаметры впадин и выступов определяют по таблице. Расчету подлежат параметры зуба (толщина, высота и длина) и его элементов — ножки и головки, а также делительный диаметр. Используется коэффициент ширины зубчатого венца, определяется угол наклона косых зубьев. В расчет также принимаются угол профиля, коэффициенты перекрытия и смещения, линии зацепления.
Для конических зубчатых колес приняты четыре степени точности из 12-ти существующих, каждая из которых определяется скоростью передаваемого вращения. Значения разрешенных круговых скоростей следующие:
- не более 3 м/с для девятой степени;
- от 3 до 7 м/с для восьмой степени;
- 7-10 м/с для седьмой;
- до 20 м/с до 6 степени включительно.
Методы изготовления
Операции фрезерования и прорезки зубьев не позволяют достичь требуемой точности, поэтому их обычно дополняют обкаткой. Обкатка представляет собой способ обработки зубчатого колеса, при котором припуск на его боковых поверхностях срезается режущими кромками инструмента непосредственно в процессе главного движения резания заготовки. После обкатки пара помещается на специальный стенд, где производится притирка конических зубчатых колес. И, наконец, финальным этапом является процесс закалки зубьев.
Основные параметры
При изготовлении и применении колесных пар важное значение имеют параметры их составляющих. К основным параметрам относятся:
- Делительная окружность. Это те части элементов, которые соприкасаются между собой и катятся одна по другой без скольжения.
- Шаг – расстояние между профильными поверхностями соседних зубьев.
- Модуль (длина делительной окружности).
- Высота делительной головки.
- Диаметр окружности в районе вершин и на точках впадин зубьев.
Эти и другие параметры зубчатой передачи в обязательном порядке отображаются на чертежах. Их выбор зависит от назначения механизма, в котором будет использована зубчатая передача.
Большинство параметров инженеры рассчитывают во время проектирования, другие используют в готовом виде, выбирая их по специальным утвержденным таблицам.
Зубчатые передачи. Их достоинство и недостатки. область применение, классификации.
Зубчатые передачи.
Зубчатая передача — это механизм или часть механизма в состав которого входят зубчатые колёса. Движение пе-редаётся с помощью зацепления пары зубчатых колёс. Меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большее – колесом. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, параметрам колеса – индекс 2.
Достоинства и недостатки зубчатых передач
Достоинства зубчатых передач: • Возможность применения в широком диапазоне скоростей, мощностей и передаточных отношений. • Высокая нагрузочная способность и малые габариты. • Большая долговечность и надёжность работы. • Постоянство передаточного отношения. • Высокий КПД (87-98%). • Простота обслуживания. Недостатки зубчатых передач: • Большая жёсткость не позволяющая компенсировать динамические нагрузки. • Высокие требования к точности изготовления и монтажа. • Шум при больших скоростях.
Классификация зубчатых передач
По передаточному отношению: • с постоянным передаточным отношением; • с переменным передаточным отношением. По форме профиля зубьев: • эвольвентные; • круговые (передачи Новикова); • циклоидальные. По типу зубьев: • прямозубые; • косозубые; • шевронные; • криволинейные. По взаимному расположению осей валов: • с параллельными осями (цилиндрические передачи с прямыми, косыми и шевронными зубьями); • с пересекающимися осями (конические передачи); • с перекрещивающимися осями. По форме начальных поверхностей: • цилиндрические; • конические; • гиперболоидные; По окружной скорости колёс: • тихоходные; • среднескоростные; • быстроходные. По степени защищенности: • открытые; • закрытые. По относительному вращению колёс и расположению зубьев: • внутреннее зацепление (вращение колёс в одном направлении); • внешнее зацепление (вращение колёс в противоположном направлении).
Виды разрушений зубьев
2. Заедание зубьев наблюдается в высоконагруженных и высокоскоростных зубчатых, а также червячных передачах.
В местах контакта из-за трения развивается высокая температура, способствующая снижению вязкости масла, разрыву масляной пленки и образованию металлического контакта зубьев. Происходит молекулярное сцепление (микросварка) частиц металла. Растет сопротивление вращению, наросты металла на зубьях задирают рабочие поверхности сопряженных зубьев.
3. Поломка зубьев. Причина – напряжение изгиба σF. Это основной вид разрушения высокотвердых (Н ≥ 56 HRC) и открытых передач.
В открытых передачах в результате плохой смазки и абразивного истирания поверхностей зубьев от грязи выкрашивание не успевает развиться, но уменьшаются размеры сечений зубьев, растут напряжения изгиба σF. Возрастают зазоры, удары, шум. Усталостная поломка в этом случае связана с развитием трещин 3 на растянутой стороне ножки зуба (рис.4.3, б). В высокотвердых передачах зубья хрупкие, поверхность их имеет хорошее сопротивление выкрашиванию, но хуже противостоит прогрессирующему трещинообразованию в основании зуба.
4. Смятие рабочих поверхностей (пластические сдвиги) или хрупкое разрушение (Н ≥ 56 HRC) зубьев при кратковременных значительных перегрузках или ударном приложении нагрузки.
5. Отслаивание твердого поверхностного слоя при значительных контактных напряжениях и зарождении усталостных трещин в глубине под упрочненным слоем.
