Раздел: Учебники

Механические передачи по своей конструкции делятся на два вида: передачи, работающие с помощью гибкой связи (ременные, цепные) и передачи, обеспечивающие вращательное движение через непосредственное соприкосновение деталей (зубчатые, фрикционные).

Конструкции зубчатых передач. Зубчатые передачи по эксплуатационному назначению разделяются на четыре основные группы; отсчетные, скоростные, силовые и общего назначения.

Отсчетные (в частности, делительные) передачи характеризуются высокой кинематической точностью. Скоростные передачи отличаются плавностью работы, которая зависит от значения и характера циклических погрешностей, многократно повторяющихся за один обо* рот зубчатого колеса. Скоростная передача при окружных скоростях до 60 м/с работает без шума и вибраций/ Силовым передачам присущи высокая прочность и жесткость, косвенно определяемая равномерным распределением усилия в зоне контакта зубьев (по так H.ai зываемому пятну контакта). Передачи общего назначения, как правило, особых отличительных параметров не имеют.

В зубчатых передачах наибольшее распространение получило эвольвентное зацепление, в котором при изменении бокового зазора между зубьями сцепляемых колес характер зацепления остается постоянным. При проектировании передач это условие позволяет задавать (в зависимости от их назначения) различные допуски на межосевЪ1е расстояния колес, варьировать величиной бокового зазора в широких пределах и т. д. Эвольвентное зацепление передач обусловливает и характер сборочных работ, в ряде случаев существенно отличающийся (в сторону упрощения) от сборки зубчатых передач с неэвольвентными колесами.

Эвольвентные зубчатые передачи в основном составляются из отдельных зубчатых кинематических пар, конструктивное исполнение которых различно.

Точность зубчатых передач регламентируется различными стандартами: передачи зубчатые цилиндриче? ские —ГОСТ 1643—81 (СТ СЭВ 641—77, 643—77, 644— 77); передачи зубчатые цилиндрические мелкомодульные—ГОСТ 9178—81 (СТ 642—77); передачи зубчатые конические — ГОСТ 1758—81 (СТ СЭВ 1161—78); передачи зубчатые конические мелкомодульные — ГОСТ 9368—81; передачи червячные цилиндрические — ГОСТ 3675—81 (СТ СЭВ 1162—78); передачи червячные цилиндрические мелкомодульные — ГОСТ 9774—81 (СТ СЭВ 1913—79).

Точность зубчатых колес и передач отражают различными показателями, выбор которых зависит от заданной точности, размера, особенностей производства, конструкции машины и других факторов. Принцип построения системы допусков зубчатых конических и червячных цилиндрических передач аналогичен принципу построения системы для цилиндрических передач.

Для цилиндрических зубчатых колес и передач согласно ГОСТ 1643—81 установлено 12 степеней точности, обозначаемых в порядке убывания с 1 по 12 ( 4-12). для каждой степени приняты независимые; нормы Допустимых отклонений параметров, определяющих кинематическую точность колес и передач, плавность работы и контакт зубьев. Это позволяет назначать различные нормы и степени точности для передач с учетом их эксплуатационного назначения и технологических способов изготовления.

Системой допусков, независимо от степени точности изготовления колес передачи, предусмотрено шесть видов сопряжений ( 4.13), определяющих различную величину гарантированного бокового зазора /п mm- Для сопряжений Н величина /nmin равна нулю.

В технической документации точность изготовления зубчатых колес и передач задают степенью точности, указывая вид сопряжения по нормам бокового зазора. Например, 8—7—6—В а—передача со степенью 8 по нормам кинематической точности, степенью 7 по нормам плавности работы, степенью 6 по нормам контакта зубьев, с видом сопряжения колес Б, видом допуска а на боковой зазор и соответствием между видом сопряжения и классом отклонения межосевого расстояния.

Боковой зазор — один из наиболее важных параметров зубчатых передач, обеспечиваемых процессом их сборки. Благодаря ему исключается влияние возможных ошибок в размерах зубьев, неточности межосевого расстояния, отклонения формы и размера зубьев из-за температурных деформаций. В то же время боковой зазор является причиной «мертвого» хода и дополнительного износа зубьев при работе. Величина зазора в зубчатой передаче должна быть такой, чтобы в процессе ее эксплуатации не происходило заклинивания зубьев, не нарушалась плавность вращения, а величина «мертвого» хода была бы минимальной.

Сборка цилиндрических зубчатых передач. Цилиндрические зубчатые передачи с внешним зацеплением составляют 75...80% от общего количества передач. Они широко применяются в лебедках, коробках скоростей, подач, редукторах и других механизмах.

Цилиндрические зубчатые передачи передают вращательное движение и необходимую мощность только между параллельно расположенными на небольшом расстоянии друг от друга валами. По числу пар зубчатых колес, находящихся в зацеплении, передачи бывают одноступенчатые, двухступенчатые и т. д.

Поступающие на сборку зубчатые колеса и другие детали передач должны быть полностью обработаны, промыты и высушены. Рабочие поверхности зубьев колеса не должны иметь заусенцев, забоин, задиров, царапин и других дефектов.

В собранной передаче оси валов, на которых устанавливаются зубчатые колеса, располагаются строго параллельно. Кроме того, в них обеспечивается определенное межцентровое расстояние, а величина бокового зазора равняется заданной величине. Площадь пятна контакта зубьев и его расположение по высоте зуба соответствует техническим требованиям. Эти основные требования, предъявляемые к передаче, должны быть обеспечены в процессе ез сборки.

Технологический процесс сборки цилиндрических зубчатых передач включает следующие этапы: подготовку и проверку собираемых единиц; сборку составных зубчатых колес (при их наличии); установку и крепление колес на валах; последовательную установку зубчатых колес с валами в подшипниках корпуса; регулирование зубчатого зацепления у отдельных пар и передачи в целом.

Сборка составных зубчатых колес осуществляется последовательным соединением всех составляющих колесо сборочных единиц. Количество этих единиц зависит от конструкции колеса.

Все составные зубчатые колеса имеют ступицу из стали или чугуна и зубчатый венец из высококачественной стали, а для текстолитоэых колес—из текстолита. Соединение зубчатого венца со ступицей у составных колес бывает разъемным или сварным.

Сборку колес начинают с напрессовки венца 1 на диск 2 ступицы. Для этого зубчатый венец в ряде случаев нагревают в масляной ванне или токами высокой частоты до 393...423 К После напрессовки в местах сочленения венца и диска ступицы сверлят отверстия, нарезают в них резьбу и завинчивают стопоры 3. Венец на ступице 5 может быть закреплен болтами

У зубчатых колес сравнительно небольшого диаметра зубчатый венец иногда устанавливают непосредственно на валу, который имеет соответствующую посадочную шейку и фланец для крепления венца болтами. Однако такая конструкция применяется достаточно редко из-за определенной сложности сборки.

При изготовлении точных сборных зубчатых колес окончательную токарную обработку зубчатого венца и нарезание зубьев на нем осуществляют после крепления зубчатого венца (предварительно обработанного) на ступице. Крепление зубчатых колес на валах производят теми же способами, что и крепление шкивов.

Собранные и установленные на валах зубчатые колеса проверяют на радиальное и торцевое биение. Колеса диаметром свыше 500 мм для быстроходных передач еще и статически балансируются.

Правильность зацепления цилиндрической зубчатой передачи характеризуется межосевым расстоянием, величиной бокового зазора, расположением и площадью пятна контакта.

Межосевое расстояние для быстроходной, промежуточной и тихоходной ступеней выбирают по ГОСТ 2185 —66 (СТ СЭВ 229—75). Допуск на межосевое расстояние в зависимости от вида сопряжения регламентирует ГОСТ 1643—81 (СТ СЭВ 641—77, 643—77, 644—77).

Точность межосевого расстояния зубчатых колес зависит от точности межосевого расстояния посадочных мест в корпусе, которое перед сборкой контролируют при помощи калиброванных оправок. Расстояние А между осями оправок измеряют микрометрами 2 или индикаторами 3. Точность измерения определяется зазорами между оправками и посадочными местами, поэтому для повышения точности измерения применяют Разжимные оправки (установка без зазора).

Величину бокового зазора контролируют с помощью свинцовых пластинок (проволочек), щупа или индикатора. В первом случае свинцовую пластинку прокатывают между зубьями парных колес.-При этом ее толщина должна соответствовать боковому зазору. Щуп применяют при свободном доступе к зубчатым колесам.

При определении величины бокового зазора с помощью индикатора ( 4.16, а) на валу одного из зубчатых колес крепят поводок /, контактирующий с индикатором 2. Второе зубчатое колесо фиксируют, и поводок вместе с валом и зубчатым колесом поворачивают-то в одну, то в другую сторону. Величину бокового зазора находят по показанию с индикатора, приведенному к радиусу R начальной окружности с учетом расстояния L:

Величина бокового зазора, которую необходимо обеспечить при сборке передачи, указывается в технических условиях. Для передач средней точности при межосевом расстоянии 320...500 мм она составляет не более 0,26 мм. Для зубчатых колес с модулем больше 6 мм боковые зазоры выдерживаются в пределах 0,4...0,5 мм (в этом случае можно использовать свинцовые пластинки).

Окончательно качество зацепления проверяют на краску. Для этого поверхность зубьев ведущего колеса покрывают тонким слоем краски. При повороте зубчатых колес несколько раз на зубьях ведомого колеса появляются четкие пятна краски. При правильно собранной зубчатой передаче их площадь соответствует площади, указанной в технических условиях на сборку. Для передач средней точности пятна краски должны покрывать среднюю часть боковой поверхности зубьев: по высоте не менее 50...60% и по длине не менее 70...90%. Смещение пятна из средней части по длине зуба связано с непараллельностью и перекосом осей в паре «колесо — вал». Следует отметить, что перекос осей оказывает значительно большее влияние на смещение пятна контакта, чем непараллельность. Смещение пятна по высоте зуба связано с увеличением или уменьшением межосевого расстояния, а также с отклонением формы зуба от заданного профиля. При обнаружении этих дефектов зубчатые передачи разбираются и после их устранения собираются вновь.

После контроля на краску осуществляется окончательная сборка зубчатой передачи.

Сборка зубчатых передач с коническими колесами. Конические зубчатые передачи применяются при передаче вращательного движения между пересекающимися валами. В большинстве случаев валы в таких передачах пересекаются под углом 90° и называются ортогональными.

Наибольшее распространение получили конические передачи с прямыми, косыми и круглыми зубьями. Несмотря на сложность изготовления конических колес с косыми и круглыми зубьями, они имеют ряд преимуществ перед зубчатыми колесами с прямыми зубьями. Прежде всего, это большая прочность и плавность в ра: брте* Поэтому конические колеса с косыми и круглыми зубьями применяют в ответственных передачах, когда требуется быстроходность в сочетании с большой нагрузкой, например при передаче вращения от коробки скоростей к заднему мосту автомобиля.

Коническое зубчатое зацепление характеризуется межосевым углом б между осями зубчатых колес, углами начальных конусов ср{ и <р2 обоих колес, модулем зацепления т, передаточным отношением длиной образующей начального конуса lt которая зависит от передаваемой мощности.

Процесс сборки конической зубчатой передачи включает следующие операции: установку и закрепление зубчатых колес на валах; установку валов с зубчатыми колесами в подшипники и корпус; регулирование зацепления.

Установку и крепление конических зубчатых колес на валах выполняют так же, как и у цилиндрических зубчатых колес. Правильность установки колеса определяют, по пятнам контакта. Для этого коническое колесо вводят в зацепление с более точным колесом (эталонным) и проворачивают несколько раз.

Перед установкой валов проверяют правильность положения осей посадочных мест подшипников в корпусе. Проверку взаимного положения отверстий в корпусе выполняют с помощью двух оправок 1 и 2, центрирующихся в отверстиях. При правильном расположении осей щуп 3 свободно входит в зазор между оправками. Контроль перпендикулярности осей производят с помощью оправки 1 и калибра 4; по величине зазора б судят об отклонении от перпендикулярности.

Регулирование зацепления осуществляют в процессе сборки валов в корпусе. Конические зубчатые колеса работают нормально, если правильно выдержана величина бокового зазора /п (см.  4.13,6), указанная в технических условиях на сборку. Величина бокового зазора зависит от размеров колес и точности передачи; в зацеплении конических колес средней точности она находится в пределах 0,08...0,20 мм (ГОСТ 1758—81).

Величину бокового зазора конических колес контролируют с помощью щупа, свинцовых пластинок и индикаторов. Щуп применяют в том случае, если к колесам есть свободный доступ. Для колес с модулем свыше 10 мм применяют свинцовые пластинки. Пропустив свинцовую пластинку между зубьями колес, определяют толщину расплющенной пластинки, которая равна величине бокового зазора. В точных передачах величину зазора контролируют индикатором. Стойка с индикатором устанавливается около одного из колес так, чтобы ножка индикатора упиралась в боковую поверхность зуба. Закрепив второе колесо, первое поворачивают в обе стороны и по показаниям индикатора определяют величину зазора.

При перемещении колеса в направлении к вершине конуса величина зазора уменьшится, при перемещении от вершины — увеличится. Чтобы установить требуемую величину бокового зазора под опорные поверхности зубчатых колес А и Б подкладывают необходимое число стальных или латунных прокладок, изготовленных в виде полуколец. Эти прокладки имеют толщину: 0,05; 0,15; 0,20; 0,25; 0,30; 0,50; 0,80; 1,0; 1,5 мм. В некоторых случаях зазор регулируется при помощи специальных винтов.

После установки требуемой величины бокового зазора качество зацепления проверяют на краску. Зубья одного колеса покрывают тонким слоем краски, оба колеса вводят в сцепление и проворачивают на два-три оборота в направлении рабочего движения. По отпечаткам краски (пятну контакта) судят о качестве зацепления. Конические зубчатые колеса свободно входят в зацепление- тонкой частью зуба. Положение пятна контакта Целесообразно регулировать так, чтобы его рабочая поверхность оказалась ближе к тонкой части зубьев, которая легко деформируется под нагрузкой и быстрее прирабатывается. Тогда при работе полная нагрузка будет передаваться боковой поверхностью толстой части зуба. Размеры пятна контакта должны составлять примерно 60...70% от длины и высоты зуба.

Быстроходные силовые передачи испытывают также на уровень шума. Уровень шума можно снизить за счет приработки зубчатых передач на специальных обкаточных стендах. На качество сборки передачи указывает и температура масла в корпусе. Если масло не перегревается, то трение в сопряжениях нормальное, и следовательно, собраны они правильно.

Сборка червячных передач. Червячные передачи передают вращательное движение между скрещивающимися валами. Угол скрещивания червяка и червячного колеса чаще всего составляет 90°.

В зависимости от формы червяка различают передачи с цилиндрическим и глобоидным червяком. В передачах с глобоидным червяком (вогнутой формы), в зацепление входит одновременно пять —семь зубьев, а с цилиндрическим—один или два зуба. Поэтому передаваемая мощность и кпд у глобоидных передач выше, чем у цилиндрических. Недостатком их является сложность изготовления и сборки,

Червячные передачи нашли широкое применение в металлорежущих станках, грузоподъемных , машинах, тракторах и т. д. Большое достоинство этих передач заключается в плавности и бесшумности их работы. Основными сборочными единицами передачи являются червяк червячное колесо 2, вал 3, корпус 4f венец колеса 5, ступица 6.

Червячные колеса изготавливают цельными и составными. Цельные колеса отливают из чугуна, они применяются в тихоходных передачах. Венцы составных колес для быстроходных передач отливают из фосфористой бронзы. Червяк при небольших диаметрах выполняют цельным, а при больших диаметрах его нарезают на втулке и насаживают на вал.

Сборку червячной передачи обычно начинают со сборки червячного колеса. Венец в холодном или предварительно нагретом до 393...423 К (120...150 °С) состоянии напрессовывают на ступицу. Затем сверлят отверстие, нарезают резьбу под стопорный винт, ввертывают винт и кернят его. Собранное колесо проверяют на биение. Установка и закрепление червячных колес на валах и их проверка производятся так же, как и при сборке обычных цилиндрических зубчатых колес.

При сборке червячных передач особенно важно обеспечить правильное зацепление червяка с зубьями колеса. Это зависит от угла скрещивания осей и межосевого расстояния А, которые должны соответствовать чертежу. При этом средняя плоскость червячного колеса должна совпадать с осью червяка, а величина бокового зазора соответствовать заданной. При установке червяка и червячного колеса в подшипники скольжения сначала устанавливают подшипники скольжения, а затем проверяют положение осей.

Приспособление для контроля угла скрещивания осей червяка и червячного колеса состоит из контрольных валиков 1 и 2, рычага 3 и индикатора 4 ( 4.19,а). Контрольный валик 1 устанавливают вместо червяка, а валик 2 — вместо вала червячного колеса. Рычаг 3 располагают на валике 2 так, чтобы ножка индикатора касалась в точках тип контрольного валика 1. Если угол скрещивания осей равен 90°, то показания индикатора в точках тип должны быть одинаковыми. Допустимый перекос осей составляет 0,02...0,03 мм по ширине зубчатого колеса Ь, для передач средней точности с модулем 6...10 мм. Величину перекоса определяют по разности показаний индикатора в точках т и п по расстоянию между ними, отнесенному к ширине колеса.

Межосевое расстояние можно измерить, пользуясь контрольными валиками и штихмассом 5. В этом случае Л = Я+ (D + d) 0,5. Допустимое отклонение А указывают в технических условиях на сборку и для передач средней точности (при Л = 300...600 мм допустимое отклонение составляет ±0,05 — 0,08 мм).

Совпадение средней плоскости червячного колеса с осью червяка проверяют на «краску». Тонкий слой краски наносят на винтовую поверхность червяка. Затем проворачивают червяк и на зубьях червячного колеса остаются отпечатки краски. По отпечаткам краски (пятнам контакта) судят о качестве сцепления. Передача собрана правильно, если пятно контакта составляет 60...70% по длине и высоте зуба. В случае смещения колеса его положение регулируют, после чего передачу вновь проверяют на краску.

Величина бокового зазора в зацеплении червяка с червячным колесом зависит от точности и размеров передачи. Для передач средней точности при А = 320— 600 мм она составляет 0,13...0,26 мм. Боковой зазор контролируют в специальном приспособлении по величине «мертвого» хода червяка при неподвижном червячном колесе.

Собранную червячную передачу проверяют также на плавность хода и крутящий момент. Крутящий момент, необходимый для вращения червяка при любом поло-

жении колеса, должен быть одинаков. Червячные передачи, так же как и зубчатые, в целях приработки подвергают обкатке под нагрузкой, близкой к эксплуатационной.