Зубчатые колеса
В зависимости от угла наклона линии зуба зубчатых колес цилиндрические передачи в редукторах могут быть прямозубыми, косозубыми или шевронными.
Прямозубые колеса применяются преимущественно при невысоких и средних (до 6 м/с) окружных скоростях, незначительных внешних динамических нагрузках, а также при необходимости обеспечения осевого перемещения зубчатых колес для переключения скоростей (коробки передач).
Косозубые колеса применяют для ответственных передач, работающих при средних и высоких скоростях. Значение угла выбираюттаким, чтобы при стандартных значениях нормальных модулей межосевые расстояния имели также стандартные значения.
Обычно для общего машиностроения β=8….18˚, причем большие значения угла назначают для более быстроходных передач.
В мощных редукторах применяют шевронные колеса, не передающие на подшипники осевые нагрузки. У шевронных колес β = 25...45°.
В качестве основного параметра зубчатого зацепления применят модуль зубьев m - величина, численно равная отношению диаметра делительной окружности к числу зубьев колеса или в π раз меньшая шага зубьев колеса:
, мм
где d - диаметр делительной окружности;
Z - число зубьев колеса;
p - шаг.
Модули стандартизованы в диапазоне 0,05...100мм (ГОСТ 9563-80). Работоспособность зубчатых передач существенно зависит от точности их изготовления и качества сборки. Для цилиндрических зубчатых передач ГОСТ 1643-81 устанавливает двенадцать степеней точности колес и передач, обозначаемых в порядке убывания точности цифрами 1,2,3,...12.
Для каждой степени точности устанавливаются нормы:
- кинематической точности, которая характеризует согласованность вращения ведущего и ведомого колеса;
- плавности работы, зависящей от погрешности профиля и шага зацепления;
- контакта зубьев зубчатых колес в передаче, обусловленного действительной длиной контактных линий зубьев и оцениваемого суммарным пятном контакта.
Стандартом предусмотрено также шесть видов сопряжении колес А, В, С, Д, Е, Н и восемь видов допуска на боковой зазор. Обозначения даны в порядке убывания величины бокового зазора (А, В....Н) и допуска на него (x, y,…h). В общем машиностроении наиболее распространены зубчатые передачи степеней точности 6, 7, 8, 9.
Точность зубчатых передач и колес обозначают указанием степени точности и вида сопряжения. Например, точность цилиндрической передачи по степени точности 8 с нормальным боковым зазором обозначают 8-В ГОСТ 1643-81.
Смещая режущий инструмент при нарезании зубьев, можно повысить прочность зубьев на изгиб, снизить контактные напряжения на поверхности зубьев, уменьшить износ за счет снижения относительного скольжения профилей.
Смещение применяют в основном для прямозубых передач. В косозубых передачах смещение делается в основном для вписывания в заданное межосевое расстояние и при малых числах зубьев шестерни. Наилучший результат достигается в следующих случаях:
- при числах зубьев шестерни Z1 < 17, так как в этом случае за счет смещения устраняется подрезание ножки зуба;
- при больших передаточных числах, так как за счет смещения снижается относительное скольжение профилей.
Для прямозубых шестерен, нарезанных без смещения, минимальное число зубьев Zmin=17 , при меньшем числе зубьев возникает опасность подрезания ножки зуба. У прямозубых колес, нарезанных со смещением, Zmin зависит от коэффициента смещения исходного контура, а у косозубых передач - также и от угла наклона зуба, что видно из таблицы.
Таблица
Соотношение Zmin и β˚косозубых колес
| β˚ | Zmin при х=0 | β˚ | Zmin при х=0,3 |
| До 12 | До 12 | ||
| Свыше 12 до 17 | Свыше 12 до 20 | ||
| 17 до 21 | 20 до 25 | ||
| 21 до 24 | 30 до 34 | ||
| 24 до 28 | |||
| 28 до 31 | |||
| 31 до 34 |
х – величина смещения.
С увеличением числа зубьев шестерни при одном и том же диаметре уменьшаются модуль зацепления и объем снимаемой стружки при зубонарезании, увеличивается коэффициент торцевого перекрытия, улучшается плавность работы. Но при этом снижаются изгибная выносливость и статическая прочность зуба.