В ременных передачах вращение ведущего шкива преобразуется во вращение ведомого благодаря трению, развиваемому между ремнем и шкивами. По форме поперечного сечения различают плоские, клиновые, поликлиновые и круглые приводные ремни. Наиболее распространены плоско* и клиноременные передачи. Плоскоременная передача проще, но зато клиноременная обладает повышенной тяговой способностью и меньшими габаритными размерами.Благодаря эластичности ремней ременные передачи работают плавно и бесшумно. Они предохраняют механизмы от перегрузки вследствие возможного проскальзывания ремней. Оси валов передачи могут быть параллельные, перекрещивающиеся, пересекающиеся, а шкивы — вращаться в одну или в разные стороны.
Распространенная передача — открытая, осуществляющая передачу между параллельными валами, вращающимися в одну сторону. Трение между шкивом и ремнем создают путем упругого деформирования последнего, перемещением одного из шкивов, натяжного ролика, салазок или качающейся плиты. Натяжные ролики применяют в плоско- и клиноременных передачах при малом межосевом расстоянии и больших передаточных отношениях в целях увеличения угла обхвата ремнем меньшего шкива.
Шкивы ременных передач изготовляют из чугуна, стали, легких сплавов и пластмасс. Наружная часть шкива, на которой устанавливают ремень, называется ободом, а центральная, насаживаемая на вал, ступицей. Обод со ступицей соединяются диском или спицами. При расположении шкива на конце вала применяют цельные шкивы, а при размещении его между подшипниками — разъемные. Чугунные шкивы самые распространенные.
Большое значение для работы быстроходной передачи имеет правильная балансировка шкивов, т.е. шкивы должны быть уравновешены таким образом, чтобы центры их тяжести находились на оси вращения. Неуравновешенность шкивов приводит к появлению во время вращения центробежных сил, вызывающих повышенную вибрацию механизма и износ подшипников вала. Для устранения этих нежелательных явлений шкивы перед сборкой подвергают статической балансировке на горизонтально установленных призмах, дисковых роликах, сферической пяте, весах или специальных балансировочных станках (рис. 15).
Способ балансировки на горизонтально установленных призмах наиболее простой. Шкив с технологической осью устанавливают на призмы. Если шкив не уравновешен, он начинает перекатываться на призмах и, совершив несколько колебательных движений, останавливается. Центр тяжести шкива займет нижнее положение. Отметив это положение, с боковой поверхности шкива, ближе к ободу, сверлением, шлифованием или другим методом убирают часть материала и снова проверяют на призмах. Балансировку проводят до тех пор, пока шкив не начнет останавливаться в различных положениях. Точность балансировки в этом случае зависит от сопротивления качению концов оси шкива по призмам.
Балансировка на дисковых роликах не отличается от балансировки на призмах, но дает большую точность.
Дисбаланс шкивов в зависимости от быстроходности передачи приведен в табл. 13.
Неразъемные шкивы монтируют на валу посредством посадок с натягом. Если шкив устанавливают на выступающей из подшипника шейке вала, то она может быть конической или цилиндрической с призматической или клиновой шпонкой. На цилиндрическом валу с призматической шпонкой шкив упирают в буртик и фиксируют гайкой. Установку шкива клиновой шпонкой применяют в тихоходных и неответственных передачах, когда не требуется точной посадки.
Рис. 15. Схемы статической балансировки: а — на призмах; б — на дисковых роликах; в — на сферической пяте; г — на весах
Таблица 13. Дисбаланс шкивов
| Окружная скорость шкива, м/с | Допускаемый дисбаланс, г ⋅ м | Окружная скорость шкива, м/с | Допускаемый дисбаланс, г ⋅ м | ||||||
| От | 5 | до | 10 | 6 | Св. | 20 | до | 25 | 1,6 |
| Св. | 10 | » | 15 | 3 | » | 25 | » | 40 | 1,0 |
| » | 15 | » | 20 | 2 | » | 40 | 0,5 | ||
Для соединения шкива с валом используют шлицевые соединения, которые обеспечивают лучшее центрирование шкива, чем при сборке с помощью шпонок. Разъемные шкивы устанавливают на вал, скрепляют две половинки шпильками и проверяют биение посредством индикаторной стойки. Допустимое биение зависит от назначения передачи и диаметра шкива (табл. 14).
Для нормальной работы ременной передачи необходимо, чтобы оси ведущего и ведомого шкивов были параллельны. Проверку отклонений α от параллельности осуществляют с помощью отвеса и стрелок либо линейкой (рис. 16). После проверки шкивов на биение на них надевают ремень: сначала на ведущий вал, затем — на ведомый; шкивы вращают вручную.
В плоскоременных передачах применяют следующие типы ремней:
- тканевые прорезиненные шириной 20…1200 и толщиной 3…13,5 мм, выпускаемые конечной длины, их поставляют в рулонах, из которых отрезают ремень необходимой длины (с запасом на сшивку);
- синтетические (капроновые) бесконечные из ткани нескольких типов, пропитанные полиамидным раствором, шириной 10…100, длиной 250…3350 и толщиной 0,5…1,0 мм; допустимая скорость до 75 м/с, передаваемые нагрузки малые и средние;
- хлопчатобумажные цельнотканые, пропитанные специальным составом, четырех- и шестислойные толщиной соответственно 4,5; 6,5 и шириной 30…100, 50…150 мм для шкивов минимальным диаметром 140…200 мм;
- хлопчатобумажные бесконечные длиной до 2000 мм для высокоскоростных передач двух типов: прошивные прорезиненные многослойные шириной 20…135 мм и тканевые полульняные двухслойные толщиной 1,75 и шириной 15…55 мм.
Таблица 14. Допустимое биение (мм) обода шкивов
| Наружный диаметр шкива | Для плоских ремней | Для клиновых ремней | ||
| торцовое | радиальное | торцовое | радиальное | |
| До 150 | 0,08 | 0,03 | 0,10 | 0,05 |
| 150…300 | 0,12 | 0,05 | 0,15 | 0,08 |
| 300…600 | 0,20 | 0,08 | 0,25 | 0,12 |
| Св. 600 | 0,35 | 0,15 | 0,40 | 0,25 |
Рис. 16. Схемы проверки собранных шкивов и валов: а — индикатором часового типа; б — отвесом со стрелой; в — линейкой
Концы ремней конечной длины соединяют:
- склеиванием; концы прорезиненного ремня расслаивают и срезают ступеньками длиной около 0,6 ширины ремня каждая и склеивают резиновым клеем с последующим прикатыванием роликом и вулканизацией; концы кожаного ремня срезают под острым углом по ходу ремня на длине от 100 (при малой ширине) до 175 мм (при ширине свыше 150 мм); наносят клей для кожи, который должен оставаться эластичным после высыхания; соединяемые концы прикатывают роликом, зажимают между двух пластин и просушивают;
- сшивкой сыромятными ремешками или жильной струной внахлестку, с накладкой (при v ≤ 10 м/с) или встык (при v ≤ 20 м/с); отверстия в ремне пробивают пробойником, а в тканых ремнях прокалывают шилом в шахматном порядке в два ряда или более; концы ремня в месте стыка для предохранения от растрескивания прошивают тонкой жилой;
- соединением металлическими соединителями: жесткими (при v = 10… 15 м/с и значительных диаметрах шкивов) с помощью скрепок, скобок, заклепок, накладок с винтами и др. или шарнирными (при v = 15…25 м/с) посредством проволочных крючков, металлических или жильных стержней и спиралей.
Клиноременные передачи применяют при скорости v = 5…30 м/с. Клиновые ремни изготовляют бесконечными прорезиненными, трапецеидальной формы с несущим слоем в виде нескольких слоев кордткани или шнура. Ремни изготовляют трех типов: нормальные, узкие и широкие, применяемые в бесступенчатых передачах (вариаторах). Шкивы имеют в ободе канавки под ремень.
Существуют также кругло- и зубчатоременные передачи.
Важный фактор, влияющий на тяговую способность ремня, — его натяжение. Слабо натянутый ремень проскальзывает, появляется биение ветвей, ремень нагревается и быстро изнашивается. Однако и чрезмерное натяжение вредно, так как ремень скоро вытягивается, теряет эластичность, создается лишняя нагрузка на подшипники, изнашиваются шейки вала и шкивы. Натяжение ремня проверяют линейкой по прогибу h ветви (рис. 17) под действием силы Р, который определяется по зависимости h = Pl (36 ab), где а и b — соответственно толщина и ширина ремня.
Сборка ременных передач выполнятся в такой последовательности. Шкив напрессовывают на вал, при необходимости подгоняют шпоночное или шлицевое соединение. От осевого смещения шкив крепят на валу с помощью установочных винтов. Проверяют параллельность валов, совмещение середин шкивов, радиальное и торцовое биения шкивов. На последние надевают ремень и контролируют специальным динамометром по стреле прогиба. В первые 10…15 дней работы регулируют натяжение ремня. Ремни и шкивы должны содержаться в чистоте, пятна масла удаляют тампоном, смоченным в бензине.
Цепная передача состоит из двух зубчатых колес, называемых звездочками, на которые надета бесконечная цепь. Вращение ведущей звездочки преобразуется во вращение ведомой благодаря сцеплению цепи с зубьями звездочек. Цепь в отличие от ремня не проскальзывает, и ее можно применять при малом расстоянии между валами, а также в передачах со значительным передаточным числом.
Рис. 17. Схема проверки натяжения ремня динамометром
Расположение передачи может быть горизонтальное, наклонное и вертикальное. Регулирование, по аналогии с ременными передачами, осуществляют перемещением опор валов звездочек, оттяжных и натяжных звездочек и роликов, упругих зубчатых венцов, устанавливаемых между ведущей и ведомой ветвями передачи. В цепной передаче не требуется такого натяжения цепи, как в ременной, поскольку передача сил осуществляется зубьями звездочек цепи, которые работают со скоростями до 35 м/с и с передаточным отношением до 15. Коэффициент полезного действия цепных передач η = 0,95…0,98.
Применяемые цепи по характеру выполняемой работы подразделяются на приводные, грузовые и тяговые. Приводные цепи передают движение от источников энергии к приемному органу машины. Работают они при различных скоростях и межцентровых расстояниях осей звездочек.
Втулочная однорядная цепь состоит из внутренних пластин, напрессованных на втулки, свободно вращающихся на валиках, на которых напрессованы наружные пластины. На одном из звеньев цепи устанавливают соединительное звено, включающее в себя два валика, соединительную пластину, изогнутую пластину и шплинты для крепления пластины. Это звено служит для установки и снятия цепи.
Приводные роликовые и втулочные цепи стандартизированы (ГОСТ 13568–97). Различают однорядные роликовые цепи легкой ПРЛ и нормальной ПР серий. Роликовые цепи нормальной серии ПР могут быть двух-, трех- и четырехрядными. Кроме указанных типов роликовых цепей бывают роликовые длиннозвенные цепи типа ПРД и цепи с изогнутыми пластинами типа ПРИ. Втулочные цепи бывают одно- и двухрядные типа ПВ.
Зубчатая цепь в каждом звене имеет набор пластин (число их определяется шириной цепи) с двумя выступами и со впадиной между ними для зуба звездочки. Эта цепь изготовляется с шарнирами трения качения.
Качество сборки цепных передач определяет длительность их эксплуатации без износа и поломок отдельных деталей, а также бесшумность и плавность работы.
Технические требования, предъявляемые к сборке цепных передач:
- оси валов, на которых расположены звездочки, должны быть взаимно параллельны (допустимое отклонение 0,1 мм на длине 1000 мм);
- звездочки не должны быть смещены относительно друг друга в плоскости движения цепи;
- допустимо смещение звездочек 1…2 мм на каждые 1000 мм;
- пластины цепи должны быть параллельны между собой;
- натянутая на звездочках цепь должна иметь стрелу прогиба при горизонтальном расположении 0,02А или вертикальном 0,002А, где А — межцентровое расстояние;
- шаг цепи должен строго соответствовать шагу звездочки, так как звенья цепи могут набегать на зубья звездочки и вызывать поломку зубьев или обрыв цепи;
- передачи должны работать плавно, без рывков.
Звездочки после установки и закрепления на валу следует проверить на радиальное и торцовое биения с помощью индикаторов. Биение зависит от конструкции и точности передач (табл. 15). Биение звездочек возникает при отклонении от соосности посадочных мест, искривлении вала, неправильной пригонке шпонок или шпоночных пазов, отклонении от соосности зубчатого венца посадочному отверстию, отклонении от перпендикулярности посадочного отверстия к торцу звездочки. При сборке цепных передач выявленные дефекты по возможности устраняют.
Цепные передачи собирают в такой последовательности. Осматривают цепь; если есть участки с дефектами, цепь выбраковывают. Проверяют соответствие цепи и звездочки наложением друг на друга.
Звездочки насаживают на вал молотками оправки. Шпонка должна свободно входить в паз ступицы без задиров. Звездочку напрессовывают, предварительно смазав шпонку вала машинным маслом, завертывают до отказа стопор и закрепляют контргайкой. При таком закреплении звездочек регулирование проводят, сдвигая звездочку в ту или иную сторону легкими ударами молотка. Выполняют контрольные операции: проверяют параллельность осей валов, отклонение от соосности продольных плоскостей звездочек, радиальное и торцовое биения звездочек. Устанавливают цепь на звездочки и соединяют концы с помощью специальных приспособлений (рис. 18).
Осуществляют необходимое натяжение цепи с учетом стрелы провисания,
Таблица 15. Допустимое биение (мм) звездочек втулочных и роликовых цепей
| Биение звездочек | Диаметр звездочек | ||||
| До 100 | 100…200 | 200…300 | 300…400 | Св. 400 | |
| Радиальное | 0,25 | 0,5 | 0,75 | 1,0 | 1,2 |
| Торцовое | 0,3 | 0,8 | 1,5 | ||
Рис. 18. Приспособления для сборки цепей
уменьшающей износ. После окончания сборки цепные передачи подлежат испытаниям. Выполняют пробное прокручивание вручную или рычагом. Цепь не должна соскакивать с зубьев звездочек; каждое звено должно свободно садиться на любой зуб и сходить с него. Необходимо, чтобы передача работала плавно, без ударов роликов по зубьям. После испытания осматривают зубья звездочек и определяют правильность зацепления.
Зубчатые и червячные передачи. Зубчатая передача — это механизм для передачи вращательного движения и изменения частоты вращения. Передача может состоять из зубчатых колес; зубчатого колеса и рейки либо из червяка и червячного колеса. Зубчатые передачи бывают открытого и закрытого типов. Вращение ведущего зубчатого колеса преобразуется во вращение ведомого колеса путем нажатия зубьев первого на зубья второго. Зубчатые передачи могут быть встроены в механизм, машину или выполнены в виде самостоятельного агрегата — редуктора. Зубчатые и червячные передачи стандартизированы (табл. 16). Зубчатые цилиндрические передачи с параллельными осями валов бывают прямо- и косозубые, а также шевронные. Прямозубые зубчатые передачи широко применяются в коробках скоростей, редукторах. Зубья шестерни и колеса такой передачи параллельны осям валов. В цилиндрической косозубой передаче вход зубьев в зацепление обеспечивает плавность работы передачи, а большое число одновременно находящихся в зацеплении зубьев — передачу значительных мощностей.
В то же время наклон зубьев исключает возможность переключения колес путем перемещения шестерни по валу, а также требует опор, способных воспринимать осевую нагрузку. В цилиндрической шевронной зубчатой передаче шестерня и колесо по ширине состоят из двух участков с зубьями, имеющими левый и правый наклоны. В этих передачах осевая сила, действующая на вал, отсутствует, и они способны передавать очень большие мощности.
Имеется 12 степеней точности цилиндрических зубчатых передач, обозначаемых в порядке убывания точности цифрами 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. Для каждой степени точности зубчатых колес и передач установлены нормы: кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев зубчатых колес в передаче.
Требования к точности изготовления и сборки зубчатых передач зависят от условий их эксплуатации. Кинематическая точность характеризуется наибольшей погрешностью передаточного отношения за один оборот колеса; плавность работы характеризуется колебаниями угловой скорости колеса в пределах одного оборота, обусловливается погрешностью шага и профиля, влияет на силу ударов и шум в передаче.
Таблица 16. Основные стандарты в области зубчатых и червячных передач
| Объект стандартизации | Передачи | ||||
| цилиндрические | реечные | конические | червячные цилиндрические | глобоидные | |
| Основные термины, определения и обозначения | ГОСТ 16530–83 | ||||
| ГОСТ 16531–83 | ГОСТ 19325–73 | ГОСТ 18498–89 | |||
| Основные параметры | ГОСТ 2185–66 и 13733–77 | – | ГОСТ 12289–76 | ГОСТ 2144–76 | ГОСТ 9369–77 |
| Допуски | ГОСТ 1643–81 и 9178–81 | ГОСТ 10242–81 и 13506–81 | ГОСТ 1758–81 и 9368–81 | ГОСТ 3675–84 и 9774–81 | ГОСТ 16502–83 |
Нормы контакта характеризуются пятном контакта зубьев, т.е. концентрацией нагрузки на зубьях, а определяются точностью исполнения профиля зубьев и влияют на работоспособность силовых передач. Независимо от норм точности зубчатых передач установлено шесть видов сопряжений зубчатых колес в передаче (А, В, С, D, E, H) и восемь видов допуска
Tjn на боковой зазор (x, y, z, a, b, c, d, h). Виды сопряжений зубчатых колес в передаче в зависимости от степени точности по нормам плавности работы следующие:
| Вид сопряжений | А | B | C | D | E | H |
| Степень точности по нормам плавности работы | 3…12 | 3…11 | 3…9 | 3…8 | 3…7 | 3…7 |
Видам сопряжений Н, Е соответствует допуск на боковой зазор h, а видам сопряжений D, C,BиA— допуски d, c, b и а соответственно. Установлено шесть классов отклонений межосевого делительного расстояния, обозначаемых в порядке убывания точности римскими цифрами от I до VI. В условном обозначении зубчатых передач последовательно цифрами указывают степени точности по нормам кинематической точности, плавности работы и пятна контакта, затем вид сопряжения и номер стандарта, например 8-7-6-В ГОСТ 1643–81. Если на все нормы точности назначены одинаковые степени точности, то в обозначении степень указывается только один раз, например 7-С ГОСТ 1758–81. Технические требования на сборку зубчатых передач в существенной степени зависят от их назначения. Технологический процесс сборки зубчатых передач включает в себя: контроль и сортировку зубчатых колес; пригонку, установку и закрепление зубчатых колес на валах, установку валов с насаженными колесами; регулирование зацепления зубьев.
Зубчатые колеса на цилиндрической шейке с врезной сегментной шпонкой собирают в такой последовательности: легкими ударами медного молотка устанавливают шпонку в паз вала, а затем напрессовывают колесо, ориентируя его так, чтобы паз совпадал со шпонкой. Перед установкой зубчатого колеса на шлицевый вал последний тщательно осматривают; при необходимости снимают заусенцы. При повышенной точности шлицевого соединения сопряжение вала с зубчатым колесом проверяют на краску. Перед установкой зубчатого колеса на конусный конец вала контролируют прилегание конусных поверхностей ступицы и вала на краску и затягивают гайку.
После затягивания гайки в соединениях должны оставаться зазоры между торцом ступицы и торцом корпуса вала, а также между дном шпоночной канавки и верхней плоскостью шпонки. При установке встречаются погрешности от качания зубчатого колеса на шейке вала, радиального биения по окружности выступов, торцового биения и неплотного прилегания к упорному буртику вала (рис. 19).
Сборочную единицу на качание проверяют обстукиванием напрессованного зубчатого колеса молотком из мягкого металла. Радиальное и торцовое биения контролируют на призмах или в центрах. Допустимые радиальное и торцовое биения венца зубчатого колеса зависят от степени точности колеса. Для различных передач допускается радиальное биение 0,025…0,075 мм. Торцовое биение можно проверить на тех же призмах с помощью стойки с индикатором, если есть возможность упора вала по центру. Торцовое биение допускается в пределах 0,1…0,15 мм. Если биение превосходит допускаемые пределы, зубчатое колесо перепрессовывают с поворотом на некоторый угол.
Правильное зацепление зубьев происходит при параллельности осей колес, отсутствии перекоса и сохранении расстояния между осями валов в пределах заданного допуска. Погрешности изготовления зубчатых колес, валов и корпусных деталей при сборке зубчатых передач влекут за собой другие погрешности: 1) недостаточный боковой зазор; 2) увеличенный боковой зазор; 3) неравномерный боковой зазор. Причинами первой и второй погрешностей могут быть увеличенная или уменьшенная толщина зубьев, увеличенное или уменьшенное расстояние между осями и корпусной деталью, а третьей — неравномерная толщина зубьев или радиальное биение зубчатого венца.
Боковой зазор соединения проверяют прокаткой свинцовой проволоки между зубьями, с помощью щупа или специального приспособления — поводка, который закрепляют на валу одного из зубчатых колес. По перемещению конца поводка посредством индикатора определяют боковой зазор в зубьях колес.
Рис. 19. Погрешности установки зубчатых колес на валу: а — качание зубчатого колеса на шейке вала; б — радиальное биение на шейке вала; в — торцовое биение; г — неплотное прилегание к упорному торцу; е и α — отклонения от нормы
Плавность хода передачи контролируют, поворачивая собранный механизм вручную или динамометрическим ключом. Плавное зацепление зубчатых колес определяют также по расположению и размерам пятен контакта зубьев (рис. 20, а).
Длину пятен измеряют вдоль зуба, причем разрывы в пятне размером более одного модуля в длину пятна не засчитывают. Высоту пятна измеряют по самому темному месту. Полученные величины делят соответственно на длину зуба l и его высоту h и определяют площадь пятна в процентах. При верно выбранном боковом зазоре пятно контакта расположено в центре боковой поверхности зуба (рис. 20, б). В случае недостаточного зазора по всему венцу, причиной которого может быть лишняя или малая толщина зуба обоих колес, изменится форма пятна и расположение его сместится к основанию зуба (рис. 20, в).
Большой зазор по всему венцу, вызванный отклонением межосевого делительного расстояния в корпусе, также изменит форму пятна, а расположение его сместится к вершине зуба (рис. 20, г). При неравномерном зазоре в зацеплении форма пятна контакта зубьев в передаче будет прерывистой (рис. 20, д). В этом случае находят положение колес с наименьшим зазором, расцепляют их, одно из них поворачивают на 180° и снова сцепляют. Если характер зацепления не изменился, то проверяют второе колесо. Если после перестановки минимальный зазор стал максимальным, то меняют первое колесо.
В случае перекосов отверстия зубчатого колеса или шейки вала отпечаток краски располагается односторонне (рис. 20, е, ж). Нормы контакта зубьев в передаче (суммарное пятно контакта) в зависимости от степени точности приведены в табл. 17.
Отклонение межосевого делительного расстояния не должно превышать допускаемых величин. Нормы гарантированного бокового зазора и предельные отклонения межосевого делительного расстояния представлены в табл. 18.
Рис. 20. Схемы расположения пятен контакта зубьев при проверке зубчатого цилиндрического зацепления на краску
Таблица 17. Нормы контакта зубьев в передаче
| Степень точности | Пятно контакта, %, не менее | Степень точности | Пятно контакта, %, не менее | ||
| по высоте зуба | по длине зуба | по высоте зуба | по длине зуба | ||
| 3 | 65 | 95 | 8 | 40 | 50 |
| 4 | 60 | 90 | 9 | 30 | 40 |
| 5 | 55 | 80 | 10 | 25 | 30 |
| 6 | 50 | 70 | 11 | 20 | 25 |
| 7 | 45 | 60 | |||
| Вид сопряжения | A | B | C | D | E | H |
| Степень точности | 4…12 | 4…11 | 4…9 | 4…8 | 4…7 | 4…7 |
| Вид допуска на боковой зазор | а | b | c | d | e | h |
Конические и гипоидные (конические винтовые) зубчатые передачи с перекрещивающимися осями бывают с прямыми, тангенциальными и криволинейными зубьями. В соответствии с формой зубьев возрастают плавность, бесшумность и нагрузочная способность передачи, но затрудняется изготовление. Стандартизированы конические и гипоидные зубчатые передачи со средним делительным диаметром зубчатых колес до 4000 мм, средним нормальным модулем 1…56 мм, с прямолинейным профилем исходного контура и номинальным углом его профиля 20° и с установленными нормами точности.
Точность изготовления конических и гипоидных зубчатых передач задается 12 степенями точности, а требования к боковому зазору — видом сопряжения по нормам бокового зазора. Для каждой степени точности зубчатых колес и передач установлены нормы: кинематической точности; плавности работы и контакта зубьев зубчатых колес в передаче. Рекомендуются следующие сочетания видов степеней точности по нормам плавности работы и допусков бокового зазора:
Пример условного обозначения точности передачи со степенью 8 по нормам кинематической точности, со степенью 7 по нормам плавности работы, со степенью 6 по нормам пятна контакта зубьев, с видом сопряжения В: 8-7-6 В ГОСТ 1758–81.
Нормальная работа конической зубчатой передачи зависит от точности и качества ее сборки. Приемы сборки конических передач и установки их на валу аналогичны применяемым для цилиндрических передач. Отличаются только приемы установки вала-колеса и регулирования зацепления.
Для обеспечения правильной сборки конической передачи оси отверстий или шеек зубчатых колес должны проходить через центр начальной окружности и не иметь перекоса; оси гнезд в корпусе должны лежать в одной плоскости и пересекаться под прямым углом. Точность расположения отверстий под подшипники проверяют с помощью калибров (рис. 21, а). Размеры конца калибра 1 и отверстия калибра 2 подбирают с учетом допускаемого отклонения расположения осей отверстий от плоскости и угла. В другом случае (рис. 21, б) концы обоих калибров срезаны. При их установке в гнезда подшипников корпуса передачи зазор К между плоскостями среза должен быть в пределах 0,01…0,06 мм модуля торцового зацепления. Зазор проверяют с помощью щупа.
При установке зубчатых колес на валы контролируют их биение относительно подшипниковых шеек вала. Биение зубчатого венца определяют в направлении, перпендикулярном к образующей делительного конуса на постоянном среднем расстоянии от вершин конуса. Балансировку проводят обычно на призмах, аналогично балансировке шкивов ременных передач.
Боковой зазор в зацеплении проверяют с помощью щупа (табл. 18). Пластину щупа вставляют между зубьями, находящимися в зацеплении. Когда зазор мал, применяют свинцовую пластину. Свинцовую пластину толщиной в 1,5 раза больше ожидаемого зазора устанавливают на зуб и проворачивают колеса так, чтобы зуб вместе с пластиной прошел зону зацепления. Пластина расплющивается до толщины, соответствующей зазору между зубьями. Боковой jn min и радиальный δ зазоры регулируют сдвигом колес вдоль осей. Окончательно проверяют правильность зацепления с помощью краски. На зубья одного колеса наносят тонкий слой краски (лазури), проворачивают передачу и определяют длину и ширину отпечатков на зубьях второго колеса.
Пятно контакта должно иметь отрыв от головки и ножки зуба, а для бочкообразных и спиральных зубьев — от носка и пятки зуба. По расположению пятен контакта судят о погрешности зацепления. Нормы контакта зубьев в конических передачах приведены в табл. 19.
Основными погрешностями зацепления прямозубых конических зубчатых колес являются следующие: недостаточный зазор, чрезмерная сближенность колеса (пятно контакта смещено к головке зуба ведущего колеса); межосевой угол больше расчетного (пятно контакта смещено к вершине конуса ведущего колеса); межосевой угол меньше расчетного (пятно контакта смещено к основанию конуса ведущего колеса).
Рис. 21. Приемы проверки конических зубчатых передач
Таблица 18. Нормы бокового зазора
| Вид сопряжения | Класс отклонения межосевого делительного расстояния* | Межосевое делительное расстояние, а, мм | |||||||||||||||||||||||||||||||||
| до 80 | св. 80 до 125 | св. 125 до 180 | св. 180 до 250 | св. 250 до 315 | св. 315 до 400 | св. 400 до 500 | св. 500 до 630 | св. 630 до 800 | св. 800 до 1000 | св. 1000 до 1250 | св. 1250 до 1600 | св. 1600 до 2000 | св. 2000 до 2500 | св. 2500 до 3150 | св. 3150 до 4000 | ||||||||||||||||||||
| Гарантированный боковой зазор jn min | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| H | II | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | ||||||||||||||||||
| E | II | 30 | 35 | 40 | 46 | 52 | 57 | 63 | 70 | 80 | 90 | 105 | 125 | 150 | 175 | 210 | 260 | ||||||||||||||||||
| D | III | 46 | 54 | 63 | 72 | 81 | 89 | 97 | 100 | 125 | 140 | 165 | 195 | 230 | 280 | 330 | 410 | ||||||||||||||||||
| C | IV | 74 | 87 | 100 | 115 | 130 | 140 | 155 | 175 | 200 | 230 | 260 | 310 | 370 | 440 | 540 | 660 | ||||||||||||||||||
| B | V | 120 | 140 | 160 | 185 | 210 | 230 | 250 | 280 | 320 | 360 | 420 | 500 | 600 | 700 | 860 | 1050 | ||||||||||||||||||
| A | VI | 190 | 220 | 250 | 290 | 320 | 360 | 400 | 440 | 500 | 560 | 660 | 780 | 920 | 1100 | 1350 | 1650 | ||||||||||||||||||
| Предельное отклонение межосевого делительного расстояния fa | |||||||||||||||||||||||||||||||||||
| – | I | 10 | 11 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 | 25 | 28 | 36 | 40 | 45 | 55 | 70 | 90 | ||||||||||||||||||
| H, E | II | 16 | 18 | 20 | 22 | 25 | 28 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 60 | 70 | 90 | 110 | 140 | ||||||||||||||||||
| D | III | 22 | 28 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 | 70 | 80 | 100 | 110 | 140 | 160 | 200 | ||||||||||||||||||
| C | IV | 35 | 45 | 50 | 55 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 140 | 160 | 180 | 220 | 280 | 350 | ||||||||||||||||||
| B | V | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 | 140 | 160 | 180 | 220 | 250 | 300 | 350 | 450 | 550 | ||||||||||||||||||
| A | VI | 100 | 110 | 120 | 140 | 160 | 180 | 200 | 220 | 250 | 280 | 350 | 400 | 450 | 550 | 700 | 800 | ||||||||||||||||||
* Класс отклонений межосевого делительного расстояния используется при изменении соответствия между видом сопряжения и классом отклонения от межосевого делительного расстояния.
Таблица 19. Нормы контакта зубьев в зубчатой конической передаче
| Степень точности | С продольной модификацией | Немодифицированных | ||
| Предельное отклонение относительных размеров суммарного пятна контакта | Относительный размер суммарного пятна контакта | |||
| Fsl, % от длины зуба | Fsh, % от средней глубины захода | % длины от зуба | % от средней глубины захода | |
| не менее | ||||
| 4–5 | ±10 | 70 | 75 | |
| 6–7 | 60 | 65 | ||
| 8–9 | ±15 | 50 | 55 | |
| 10–12 | 40 | 45 | ||
Если на зубьях ведущего и ведомого колес следы краски расположены плотно на одной стороне зуба на узком конце, а на другой — на широком, то это свидетельствует о перекосе осей зубчатых колес. Неправильное зацепление и перекос исправляют пригоночными операциями. Для правильной сборки конических передач необходимо зубчатые колеса установить таким образом, чтобы их начальные окружности соприкасались в одной точке О (рис. 22), что при сборке выполняют регулированием.
Регулирование осуществляют передвижением колес вдоль осей до совмещения воображаемых вершин их конусов. Фиксация положения достигается с помощью набора прокладок.
В некоторых случаях после сборки передачу испытывают на шум и вибрацию. Испытание проводят при максимальной частоте вращения и под нагрузкой, составляющей 20…40 % от номинальной. Для измерения шума и вибраций используют типовые приборы: шумомеры; пьезометрические измерители ускорений; анализатор спектра.
Червячные передачи применяют для передачи вращения между двумя валами, перекрещивающимися под углом 90°. Обычно передача осуществляется от червяка к колесу.
Стандартизованы червячные цилиндрические передачи и червячные пары, выполненные с межосевым углом 90°, модулем 1…25 мм, делительными диаметрами червяка червячного колеса соответственно до 450 и до 6300 мм и установленными нормами точности.
Рис. 22. Схема конической зубчатой передачи
Для правильной сборки червячной передачи профиль и шаг нарезки червячного колеса и червяка должны соразмеряться друг с другом; червяк должен соприкасаться с каждым зубом червячного колеса на участке не менее 2/3 длины дуги зуба червячного колеса; радиальное и торцовое биения червяка и червячного колеса не должно выходить за пределы норм, установленных для соответствующих степеней точности; межцентровые делительные расстояния должны отвечать расчетной величине, обеспечивая необходимый зазор, установленный для соответствующего класса передач; оси скрещивающихся валов должны располагаться под углом 90° друг к другу; величина мертвого хода червяка должна согласовываться с установленными нормами для соответствующего класса передач.
Собранные передачи испытывают на холостом ходу и под нагрузкой; во время испытаний проверяют плавность хода и нагрев подшипниковых опор, который должен быть не выше 50…60 °С. При сборке как цилиндрических и конических зубчатых передач, так и червячных передач важен контроль геометрических параметров по заданным нормам точности.
Приемы сборки червячных, цилиндрических и конических зубчатых передач аналогичны. Червячное колесо на валу устанавливают на врезную призматическую шпонку или закрепляют с двух сторон гайками; положение средней плоскости колеса регулируют гайками или компенсаторными кольцами различной толщины. При закреплении колес на валах возможны случаи неточности сборки: перекос и сдвиг по оси. Перекос посадки червячного колеса проверяют в центрах с помощью индикатора. Так же проверяют биение витка червяка по нормам плавности работы. После контроля точности деталей червячной передачи собирают отдельные единицы и саму передачу. При этом осуществляют комплексный контроль по различным нормам точности.
Допуски межосевого делительного расстояния и межосевого угла, а также смещение средней плоскости червячного колеса в передаче (табл. 20–22) контролируют с использованием специальных оправок, шаблонов и приспособлений (рис. 23). Установку червячного колеса относительно червяка проверяют специальным шаблоном и щупом, отвесами и линейкой.
Указанные смещения характеризуют качество зацепления и влияют на расположение пятен контакта зубьев колеса с витком червяка.
Таблица 20. Допуск ±fa (мкм) межосевого делительного расстояния в передаче
| Степень точности | Межосевое делительное расстояние аω, мм | ||||||||||
| св. 315 до 400 | св. 400 до 500 | св. 500 до 630 | св. 630 до 800 | св. 800 до 1000 | св. 1000 до 1250 | св. 1250 до 1600 | св. 1600 до 2000 | св. 2000 до 2500 | св. 2500 до 3150 | св. 3150 до 4000 | |
| 5 | 32 | 34 | 36 | 40 | 42 | 46 | 50 | 53 | 56 | 63 | 67 |
| 6 | 50 | 53 | 56 | 63 | 67 | 75 | 80 | 85 | 90 | 95 | 105 |
| 7 | 80 | 85 | 90 | 95 | 105 | 118 | 125 | 130 | 140 | 160 | 170 |
| 8 | 125 | 130 | 140 | 160 | 170 | 180 | 190 | 200 | 220 | 240 | 260 |
| 9 | 200 | 210 | 240 | 250 | 260 | 280 | 300 | 340 | 360 | 400 | 420 |
| 10 | 300 | 340 | 360 | 380 | 420 | 450 | 480 | 530 | 560 | 600 | 670 |
| 11 | 500 | 530 | 560 | 600 | 670 | 710 | 800 | 850 | 900 | 950 | 1000 |
| 12 | 750 | 850 | 900 | 950 | 1050 | 1100 | 1200 | 1300 | 1400 | 1500 | 1600 |
Таблица 21. Допуск ± f (мкм) межосевого угла передачи
| Ширина зубчатого венца червячного колеса, мм | Степень точности | ||||||||||
| 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | ||||
| До | 63 | 7,1 | 9 | 12 | 16 | 22 | 28 | 34 | 42 | ||
| Св. | 63 | до | 100 | 9,5 | 12 | 17 | 22 | 28 | 36 | 45 | 56 |
| » | 100 | » | 160 | 13 | 17 | 24 | 30 | 40 | 50 | 63 | 80 |
| » | 160 | » | 250 | 19 | 24 | 32 | 42 | 56 | 71 | 90 | 110 |
| » | 250 | – | – | 48 | 63 | 80 | 100 | 130 | 160 | ||
Таблица 22. Допуск ±fx (мкм) смещения средней плоскости в передаче
| Степень точности | Межосевое делительное расстояние аω, мм | ||||||||||
| св. 315 до 400 | св. 400 до 500 | св. 500 до 630 | св. 630 до 800 | св. 800 до 1000 | св. 1000 до 1250 | св. 1250 до 1600 | св. 1600 до 2000 | св. 2000 до 2500 | св. 2500 до 3150 | св. 3150 до 4000 | |
| 5 | 24 | 26 | 28 | 30 | 32 | 34 | 38 | 40 | 45 | 48 | 53 |
| 6 | 40 | 42 | 45 | 48 | 53 | 56 | 60 | 67 | 71 | 75 | 80 |
| 7 | 60 | 67 | 70 | 75 | 85 | 90 | 95 | 105 | 110 | 120 | 130 |
| 8 | 100 | 105 | 110 | 120 | 130 | 140 | 150 | 160 | 170 | 190 | 200 |
| 9 | 150 | 160 | 170 | 190 | 200 | 220 | 240 | 260 | 280 | 300 | 320 |
| 10 | 240 | 260 | 280 | 300 | 320 | 340 | 375 | 400 | 450 | 480 | 500 |
| 11 | 380 | 400 | 450 | 500 | 530 | 560 | 600 | 630 | 710 | 750 | 800 |
| 12 | 600 | 630 | 710 | 750 | 800 | 850 | 950 | 1050 | 1100 | 1200 | 1250 |
Комплексная проверка норм контактной точности проводится по суммарному пятну контакта на краску. На винтовую поверхность червяка наносят тонкий слой краски, вводят его в зацепление с червячным колесом и медленно поворачивают вокруг оси. При верном зацеплении нормы суммарного пятна контакта в зависимости от степени точности передачи приведены в табл. 23.
В собранной червячной передаче проверяют боковой зазор в зацеплении, т.е. зазор между боковыми поверхностями витка червяка и зубьев колеса (табл. 24). Он определяется в линейных величинах по нормали к боковым поверхностям. Измерить этот зазор трудно, поэтому обычно о нем судят по величине мертвого хода. Суммирование всех зазоров в зацеплении червячной передачи создает мертвый ход, т.е. положение, когда при повороте червяка в результате устранения зазоров в зацеплении червячное колесо не поворачивается.
Рис. 23. Схема контроля расположения осей червячной передачи
Таблица 23. Нормы контакта (суммарное пятно контакта)
| Степень точности | Относительные размеры суммарного пятна контакта, % | |||
| По высоте зубьев | Допускаемое отклонение | По длине зубьев | Допускаемое отклонение | |
| 5 | 75 | –10 | 70 | –10 |
| 6; 7 | 65 | 60 | ||
| 8; 9 | 55 | –15 | 50 | –15 |
| 10 | 45 | 40 | ||
| 11; 12 | Отдельные пятна | |||
Примечание. Пятно контакта определяется относительными размерами пятна контакта, %: по ширине зубчатого венца — отношением расстояния между крайними точками следов прилегания за вычетом разрывов, превосходящих величину модуля, мм, к длине зуба; по высоте зуба червячного колеса — отношением средней высоты следов прилегания к высоте зуба соответствующей активной боковой поверхности.
Для определения величины мертвого хода (рис. 24) стрелку 1 укрепляют на корпусе передачи, а градуированный диск 4 — на хвостовике червяка 2; наконечник индикатора 3 устанавливают на плоскость зуба колеса. Момент, когда при повороте червяка стрелка индикатора начинает отклоняться, означает конец мертвого хода зацепления. Это положение отмечается на градуированном диске. Угол поворота диска при неподвижной стрелке индикатора является полным мертвым ходом передачи.
Таблица 24. Нормы бокового зазора для червячной передачи
| Вид сопряжения | Класс отклонений межосевого делительного расстояния* | Межосевое делительное расстояние аω, мм | ||||||||||
| св. 315 до 400 | св. 400 до 500 | св. 500 до 630 | св. 630 до 800 | св. 800 до 1000 | св. 1000 до 1250 | св. 1250 до 1600 | св. 1600 до 2000 | св. 2000 до 2500 | св. 2500 до 3150 | св. 3150 до 4000 | ||
| Гарантированный боковой зазор jn min, мкм | ||||||||||||
| H E D C B A | II II III IV V VI | 0 57 89 140 230 360 | 0 63 97 155 250 400 | 0 70 110 175 280 440 | 0 80 126 200 320 500 | 0 90 140 230 360 560 | 0 105 165 260 420 660 | 0 125 195 310 500 780 | 0 150 230 370 600 920 | 0 175 280 440 700 1100 | 0 210 330 540 860 1350 | 0 260 410 660 1050 1650 |
| Предельное отклонение межосевого делительного расстояния fa, мкм | ||||||||||||
| — | I | 18 | 20 | 22 | 25 | 28 | 35 | 40 | 45 | 55 | 70 | 90 |
| H, E | II | 28 | 30 | 35 | 40 | 45 | 50 | 60 | 70 | 90 | 110 | 140 |
| D | III | 45 | 50 | 55 | 60 | 70 | 80 | 100 | 110 | 140 | 160 | 200 |
| C | IV | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 140 | 160 | 180 | 220 | 280 | 350 |
| B | V | 110 | 120 | 140 | 160 | 280 | 220 | 250 | 300 | 350 | 450 | 550 |
| A | VI | 180 | 200 | 220 | 250 | 280 | 350 | 400 | 450 | 550 | 700 | 800 |
* Класс отклонений межосевого делительного расстояния используется при несоответствии сопряжения и класса отклонения.
Отклонение от перпендикулярности оси червяка к оси червячного колеса, а также неправильно выдержанное межосевое делительное расстояние — трудноустранимые дефекты. Они возникают при изготовлении корпуса передачи. Для обеспечения требуемой точности зацепления в единичном производстве применяют метод шабрения зубьев червячных колес. Отклонение межосевого расстояния устраняется методом регулирования. Он заключается в смещении червячного колеса с помощью компенсаторных прокладок до положения, при котором его середина будет находиться в одной плоскости с осью червяка.
Рис. 24. Проверка мертвого хода в червячном зацеплении
Плавность работы собранной передачи проверяют динамометрическим ключом. При вращении червячной передачи таким ключом сила должна быть постоянной, что свидетельствует о плавном вращении червяка.