Как испытывают зубчатые передачи ответственного назначения после установки их на основание

Обновлено: 14.05.2024

3.1. Механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми ко­лесами, образующими с неподвижным звеном вращательную или поступатель­ную пару, называют зубчатой передачей (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Виды зубчатых передач: а, б, в — цилиндрические зубчатые передачи с внешним зацеплением; г — передача винт-гайка; д — цилиндрическая передача с внутренним зацеп­лением; е — зубчатая винтовая передача; ж, з, и — конические зубчатые передачи; к — ги­поидная передача
В большинстве случаев зубчатая передача служит для передачи враща­тельного движения. В некоторых механизмах эту передачу применяют для преобразования вращательного движения в поступательное (или наоборот, см. рис. 3.1, г).

Зубчатые передачи — наиболее распространенный тип передач в совре­менном машиностроении и приборостроении; их применяют в широких диапазонах скоростей (до 100 м/с), мощностей (до десятков тысяч кило­ватт).

3.2. Основные достоинства зубчатых передач по сравнению с другими передачами:

• технологичность, постоянство передаточного числа;

• высокая нагрузочная способность;

• высокий КПД (до 0,97—0,99 для одной пары колес);

• малые габаритные размеры по сравнению с другими видами передач при равных условиях;

• большая надежность в работе, простота обслуживания;

• сравнительно малые нагрузки на валы и опоры.

Перечислите достоинства зубчатой передачи по сравнению с ранее изу­ченной фрикционной передачей.
3.3. К недостаткам зубчатых передач следует отнести:

• невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа;

• высокие требования к точности изготовления и монтажа;

• шум при больших скоростях; плохие амортизирующие свойства;

• громоздкость при больших расстояниях между осями ведущего и ве­домого валов;

• потребность в специальном оборудовании и инструменте для нареза­ния зубьев;

• зубчатая передача не предохраняет машину от возможных опасных перегрузок.

Сравните зубчатые и рассмотренные в гл. 2 фрикционные передачи. Дай­те оценку в целом по применению в машиностроении зубчатых передач.
3.4. Зубчатые передачи и колеса классифицируют по следующим призна­кам (см. рис. 3.1):

• по взаимному расположению осей колес — с параллельными осями (цилиндрические, см. рис. 3.1, а—д), с пересекающимися осями (ко­нические, см. рис. 3.1, ж—и), со скрещивающимися осями (винто­вые, см. рис. 3.1, е, к);

• по расположению зубьев относительно образующих колес — прямо­зубые, косозубые, шевронные и с криволинейным зубом;

• по конструктивному оформлению — открытые и закрытые;

• по окружной скорости — тихоходные (до 3 м/с), для средних скоро­стей (3—15 м/с), быстроходные (св. 15 м/с);

• по числу ступеней — одно- и многоступенчатые;

• по расположению зубьев в передаче и колесах — внешнее, внутрен­нее (см. рис. 3.1, д) и реечное зацепление (см. рис. 3.1, г);

• по форме профиля зуба — с эвольвентными, круговыми;

• по точности зацепления. Стандартом предусмотрено 12 степеней точности. Практически передачи общего машиностроения изготов­ляют от шестой до десятой степени точности. Передачи, изготовлен­ные по шестой степени точности, используют для наиболее ответст­венных случаев.

3.5. Из перечисленных выше зубчатых передач наибольшее распростра­нение получили цилиндрические прямозубые и косозубые передачи, как наи­более простые в изготовлении и эксплуатации. Конические передачи при­меняют только в тех случаях, когда это необходимо по условиям компо­новки машины; винтовые — лишь в специальных случаях.

Чем отличается закрытая передача от открытой?
§ 2. Краткие сведения о методах изготовления зубчатых колес, их конструкциях, материалах
3.6. Существуют следующие способы изготовления зубчатых колес (обра­ботки зубьев):

• литье (без последующей механической обработки зубьев), для совре­менных машин этот способ применяют редко;

• накатка зубьев на заготовке (также без последующей их обработки);

• нарезание зубьев (т. е. зубья получаются в процессе механической обработки заготовки).

Способ изготовления зубчатых колес выбирают в зависимости от их на­значения и по технологическим соображениям.

1. 
   Зубья нарезают, как правило, методами копирования и обкатки. Ко­пирование заключается в прорезании впадин между зубьями с помощью тисковой (рис. 3.2) или пальцевой (рис. 3.3) фрезы.
   

Рис 3.2. Нарезание зубьев методом ко­пирования дисковой фрезой




Рис. 3.3. Нарезание зубьев пальцевой фрезой

Обработка зубьев по методу обкатки производится инструментами . очертаниями, отличными от очертаний нарезаемых зубьев, — долб—" (рис. 3.4 — зуб наружного зацепления, рис. 3.5 — зуб внутреннего заие~ ния), червячной фрезой (рис. 3.6) или инструментальной рейкой (рис. :

Достоинством метода обкатки (огибания) является то, что он позволь одним и тем же инструментом изготовлять колеса с зубьями различное формы. Изменяя относительное расположение инструмента и заготовки ш









Рис. 3.4. Нарезание зубьев на­ружного зацепления

Рис. 3.5. Нарезание зубьев внутреннего зацепления





Рис. 3.6. Нарезание зубьев червячной фрезой




Рис. 3.7. Нарезание зубьев инструментальной рейкой
станке, можно получать зубья различной формы и толщины (передачи со смещением).

Обкатка по сравнению со способом копирования обеспечивает боль­шую точность и производительность.

На рис. 3.8 показана схема нарезания зубьев конического колеса на зубо-строгальном станке. Как называется этот способ обработки зубьев?





Рис. 3.8. Нарезание зубьев конического колеса

3.8. Для достижения высокой точности и малой шероховатости поверх­
ности зубьев после нарезания производится их отделка.

• 
  шлифование — производится методом копирования или обкатки
  шлифовальным кругом;
  
• 
  шевингование — выполняется специальным инструментом ше-
  вер-шестерней или шевер-рейкой (обкатывая обрабатываемое коле­
  со, шевер отделывает зубья до требуемых точности и шероховатости
  поверхности);
  
• 
  притирка — производится с помощью специального чугунного колеса
  (притира), находящегося в зацеплении с обрабатываемым колесом.
  












Рис. 3.9. Литое зубча­тое колесо Рис. 3.10. Кованое или штампованное Рис. 3.11. Сварное зубчатое колесо

колесо, механически обработанное

Зубчатые колеса, у которых диаметр впадин незначительно превышает диаметр вала в месте посадки зубчатого колеса, изготовляют за одно целое с валом. Такую конструкцию (рис. 3.12) называют валом-шестерней. В ос­тальных случаях зубчатое колесо выполняется отдельно, после чего наса­живается на вал.





Рис. 3.12. Вал-шестерня

Колеса диаметром меньше 400 мм имеют форму диска с выточками (см. рис. 3.9) или без выточек. Чаще всего эти колеса изготовляют из поко­вок. Колеса диаметром более 400—500 мм изготовляют со спицами (рис. 3.13) различного сечения.





Рис. 3.13. Зубчатое колесо со спицами

При конструировании колеса наиболее важным требованием является его жесткость. Основные соотношения элементов зубчатых колес в зависи­мости от их конструкции приведены в специальных справочниках.

Для экономии высокопрочных дорогостоящих материалов изготовляют сборные конструкции — бандажированные колеса (рис. 3.14). В этом слу­чае зубчатый венец колеса изготовляют из качественной стали, а централь­ную часть делают из менее дорогого материала (например, чугуна).





Рис. 3.14. Зубчатый венец бандажированного колеса

Назовите наиболее распространенные в машиностроении конструкции зубчатых колес. В каких случаях применяют сварную конструкцию зубчатого колеса?
3.10. Для изготовления зубчатых колес применяют следующие материалы:

• сталь углеродистую обыкновенного качества марок Ст5, Стб; качест­венную сталь марок 35, 40, 45, 50, 55; легированную сталь марок 12ХНЗА, 30ХГС, 40Х, 35Х, 40ХН, 50Г; сталь 35Л, 45Л, 55Л;

. серый чугун марок СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ40, высокока­чественный чугун марок ВЧ50-2, ВЧ45-5;

• неметаллические материалы (текстолит марок ПТК, ПТ, ПТ-1, лиг-нофоль, бакелит, капрон и др.).

1. 
   Ответить на вопросы контрольной карточки 3.1.
   

Зубчатое зацепление характеризуется следующими основными пара­метрами:

d_a — диаметр вершин зубьев;

d_r — диаметр впадин зубьев;

d_a — начальный диаметр;

d — делительный диаметр;

р — окружной шаг;

h — высота зуба;

h_a — высота ножки зуба;

с — радиальный зазор;

b — ширина венца (длина зуба);

е, — окружная ширина впадины зуба;

s, — окружная толщина зуба;

а_ш — межосевое расстояние;

а — делительное межосевое расстояние;

Z — число зубьев.

Делительная окружность — окружность, по которой обкатывается ин­струмент при нарезании. Делительная окружность связана с колесом и де­лит зуб на головку и ножку.

Основные элементы зубчатых колес представлены на рис. 3.15.





Рис. 3.15. Геометрические параметры цилиндрических зубчатых колес

Модулем зубьев т называется часть диаметра делительной окружности, приходящаяся на один зуб.

Модуль является основной характеристикой размеров зубьев. Для пары зацепляющихся колес модуль должен быть одинаковым.

Линейную величину, в п раз меньшую окружного шага зубьев, называют окружным модулем зубьев и обозначают т:




Начальная окружность — каждая из взаимокасающихся окружностей зубчатых колес передачи, принадлежащая начальной поверхности данного зубчатого колеса.

Окружность вершин зубьев Делительная окружность








Рис. 3.16 Рис. 3.17

§ 4. Основная теорема зубчатого зацепления.

Понятия о линии и полюсе зацепления. Профилирование зубьев

3.15. Для обеспечения нормальной работы пары зубчатых колес с по-:тоянным передаточным числом профили зубьев должны быть очерчены ~о кривым, подчиняющимся определенным законам. Эти законы вытека­ют из основной теоремы зацепления, сущность которой заключается в сле-гующем.

Пусть имеется пара зубчатых колес с центрами О₁ и О₂, вращающихся :эответственно с угловыми скоростями со, и со₂. На рис. 3.18, а показаны г сложения, которые последовательно занимает пара сопряженных (эволь-нгнтных) зубьев в процессе их зацепления; прямую О₁О₂ называют межосе- еой линией зубчатой передачи. Проведем в точках касания зубьев К₁, К₂,





а) б)





Рис. 3.18. Элементы зубчатого зацепления
К_г, . общие нормали к профилям. Все эти нормали NN должны пересекать межосевую линию О₁ О₂ в постоянной точке Р. Эту точку называют полюсом зацепления; ее положение на межосевой линии определяется отношением уг­ловых скоростей колес, т. е. их отношением:

Основную теорему зацепления можно сформулировать так: общая нор­маль к профилям зубьев в точке их касания пересекает межосевую линию в точке Р, называемой полюсом зацепления и делящей межосевое расстояние не отрезки, обратно пропорционально угловым скоростям.

Следствие: для обеспечения постоянного передаточного отношения по­ложение полюса Р на линии центров должно быть постоянным.

3.16. В процессе работы сопряженных (эвольвентных) профилей точка их касания все время перемещается по прямой NN. Эту прямую называют линией зацепления.

Место (точку) входа в зацепление и выхода из него сопряженных зубь­ев можно определить при следующем геометрическом построении.

Возьмем произвольное межосевое расстояние О₁ О₂ (рис. 3.18, г) и раз­делим его в произвольном отношении O₂P/O₁P = и. Радиусами О₂Р и O₁P проведем начальные окружности зубчатых колес через точку Р, касатель­ную ТТ к этим окружностям и линию NN — нормаль к боковым поверхно­стям зубьев — под углом а_? и касательной ТТ. Угол a_? называют углом за­цепления; в СНГ а_? принят 20°.

Примем произвольную высоту головки зубьев и проведем радиусами. равными 1/2d_a1 и 1/2d_a2, окружности выступов зубчатых колес (высота го­ловки зуба шестерни и колеса должна быть одинаковой). При направлении вращения колес, указанном на рисунке, зубья войдут в зацепление в точке А (точке пересечения нормали с окружностью выступов колеса) и выйду: из зацепления в точке В (точке пересечения нормали с окружностью вы­ступов шестерни).

Все точки касания сопряженных зубьев будут лежать на участке АВ ли­нии зацепления. Участок АВ называется рабочим участком линии зацепле­ния.

Необходимое условие непрерывности зацепления: дуга зацепления должна быть больше шага. В противном случае при выходе из зацепления одной пары зубьев вторая пара еще не войдет.

Длина линии зацепления q_a — отрезок линии зацепления, отсекаемы;: окружностями вершин зубьев сопряженных колес. Он определяет начало у. конец зацепления пары сопряженных зубьев. Длина зацепления — актив­ная часть линии зацепления.

Коэффициент торцового перекрытия ?_a — отношение длины линии за­цепления к шагу:




Рис. 3.19. Геометрические параметры зубчатой передачи

Можно ли увидеть на зубчатом колесе (рис. 3.19) линию зацепления NN и угол зацепления a_w или это только теоретически представляемые геометри­ческие элементы?

3.17. Полюс зацепления Р (см. рис. 3.18, б) сохраняет неизменное положе­ние на линии центров 0₁0₂. Следовательно, радиусы 0₁Р (r₁) и 0₂Р (r₂) также неизменны. Окружности радиусов r₁ и r₂ называют начальными (делитель­ными — см. шаг 3.13). При вращении зубчатых колес эти окружности пе­рекатываются одна по другой без скольжения, о чем свидетельствует ра­венство их окружных скоростей ?₁ r₁ = ?₂r₂ (см. доказательство основной теоремы зацепления). Теоретически боковые поверхности зубьев (профи­ли) могут быть очерчены любыми кривыми, удовлетворяющими основному закону зубчатого зацепления. Такие профили называют сопряженными.
В современном машиностроении для построения сопряженных профилей применяют ограниченное число кривых.

Уточните основное условие для обеспечения постоянства передаточного числа зубчатой передачи.

3.18. Профили зубьев должны быть технологичными, т. е. такими, чтобы
их можно было получить в производственных условиях наиболее простыми
методами. Из теоретически возможных профилей преимущественное приме­
нение получили эвольвентные профили (см. рис. 3.18, б), так как такие про­
фили проще обработать и они обладают большими преимуществами.
Эвольвентное зацепление предложено Эйлером более 200 лет назад. Это
зацепление по сравнению с другими имеет следующие преимущества: при
изменении межосевого расстояния не нарушается правильность их зацеп­
ления (не изменяется передаточное число); это зацепление может быть ис-
тользовано и в сменных колесах.

В зацеплении М. Л. Новикова рабочие профили зубьев очерчены дуга­ми окружностей (рис. 3.20, 3.21). По сравнению с эвольвентными передачи : зацеплением Новикова могут при одних и тех же габаритных размерах г.ередавать в 1,5—2 раза большую мощность. Ввиду сложности изготовле- ния и монтажа передачи с зацеплением Новикова пока нашли применен: только в специальном машиностроении.





Рис. 3.20. Колесо с зацеплением М. Л. Новикова




Рис. 3.21. Кинематика зацеп ния зубчатых колес

Какой профиль зуба получил наибольшее распространение в машиностроении?
3.19. Ответить на вопросы контрольной карточки 3.3.
Контрольная карточка 3.3

Читайте также:

  
• Будут ли выплаты на детей до 16 в ноябре
  
• Когда возникло право и какие доказательства существуют на этот счет
  
• Правопреемники и наследники как субъекты авторского права
  
• Аналитическая информация росреестра что входит
  
• Полезная модель как объект патентного права научная статья