Справочник

Сборка зубчатых и червячных передач

1. Сборка зубчатых передач

Зубчатые передачи применяют во всех приводных механизмах производственного оборудования. С их помощью машины совершают рабочие движения, необходимые для выполнения определенного действия за определенный промежуток времени. В результате мы получаем нужное количество продукта за определенное время: метров ткани, монет, стаканов и т.п.

Способы закрепления цилиндрических зубчатых колес на валах приведены на рис. 1.

Способы закрепления зубчатых колес на валах

Рис. 1. Способы закрепления зубчатых колес на валах: а – на цилиндрической шейке и сегментной шпонке; б – на шлицах; в – на фланце болтами; г – на конической шейке и сегментной шпонке; д – напрессовкой диска с фиксацией заклепками; е – на шлицах при подвижной посадке

Установку зубчатых колес на валах с подвижной посадкой производят обычными методами сборки; посадку зубчатых колес на валы с натягом производят на прессах с применением различных устройств (рис. 2; а, б).

Приспособления

Рис. 2. Приспособления: а и б – для запрессовки; 1 и 3 – соединяемые детали; 2 – шток; 4 – мерная подставка; А – заданный размер; в – винтовой съемник для распрессовки

Снятие напрессованных колес при необходимости в повторной сборке производят обычными съемниками (рис. 2, в). Особенность в сборке представляет установка зубчатого колеса на фланце вала с закреплением при помощи болтов (рис. 1, в). Зубчатое колесо предварительно укрепляют тремя-четырьмя временными болтами, имеющими меньший диаметр. После проверки колеса на радиальное биение оно закрепляется на фланце этими временными болтами. Оставшиеся отверстия под болты во фланце вала и в зубчатом колесе с помощью кондуктора совместно развертывают и зенкуют, затем в эти отверстия вставляют по посадке нормальные болты, а временные болты снимают и освободившиеся отверстия обрабатывают так же, как и первые. После установки нормальных болтов во все отверстия зубчатое колесо окончательно проверяют на биение.

Затяжку болтов обычно производят динамометрическим ключом: на плоскостях фланцев должна быть создана сила трения, момент которой должен превосходить крутящий момент, передаваемый зубчатым колесом.

При запрессовке зубчатых колес наиболее часто встречаются следующие погрешности: качание зубчатого колеса на шейке вала, радиальное биение по начальной окружности, торцовое биение и неплотное прилегание к упорному буртику вала.

Проверку на качание производят обстукиванием напрессованного зубчатого колеса мягким металлическим молотком.

1.1. Контроль на биение

Контроль на биение осуществляют индикатором. Для этого вал устанавливают в центрах или на призмы.

Проверку радиального и торцового биения зубчатого колеса производят на призме или в центрах (рис. 3).

Контроль качества сборки вала с зубчатым колесом

Рис. 3. Контроль качества сборки вала с зубчатым колесом

Между зубьями колеса помещают цилиндрический калибр 2, на который устанавливают ножку индикатора 3. Перекладывая калибр 2 через один-два зуба и, поворачивая вал с шестерней 5, определяют разницу в показаниях индикатора 3. Для различных передач биение допускается от 0,01 до 0,03 мм на 100 мм диаметра колеса. Торцовое биение зубчатого колеса допускается в пределах 0,05-0,08 мм на 100 мм диаметра колеса. Если биение превосходит допускаемые пределы, зубчатое колесо необходимо снять с вала, повернуть на некоторый угол, напрессовать его вновь и проверить показания индикатора.

Для этого вал укладывают на призмы, регулируют положение седла призмы 6 винтами 7 и устанавливают вал параллельно поверочной плите по индикатору 1. Во впадину колеса укладывают цилиндрический калибр 2, диаметр которого должен составлять 1,68 модуля зацепления колеса. Стойку с индикатором 3 устанавливают так, чтобы ножка его вошла в соприкосновение с калибром и с натягом на один-два оборота стрелки. При этом замечают показание индикатора, затем, перекладывая калибр через 2-3 зуба и поворачивая колесо 5, подводят калибр к ножке индикатора. Отмечают показание стрелки и определяют величину диаметрального биения. Допустимое биение торца и диаметра венца зубчатого колеса зависит от степени точности колеса. Торцовое биение проверяют индикатором 4. Показания индикаторов не должны превышать значений, указанных в чертеже.

1.2. Параллельность расположения осей подшипников

Правильное зацепление зубьев происходит при параллельности осей колес, отсутствии их скрещивания и сохранении расстояния между осями валов, равного величине, указанной в чертеже. Параллельность расположения осей подшипников корпуса зубчатой передачи (рис. 4) проверяют штихмассом, штангенциркулем и индикатором 2. Расстояние между осями подшипников проверяют контрольными оправками 1 и 3, устанавливаемыми в корпус. Расстояние измеряют или между оправками, или по их наружной поверхности.

Схема проверки параллельности и перпендикулярности осей отверстий и валов

Рис. 4. Схема проверки параллельности и перпендикулярности осей отверстий и валов контрольным валом и универсальным измерительным инструментом

В первом случае измерение выполняют микрометрическим штихмассом 4 и к полученному размеру 1 прибавляют полусумму диаметров калибров (мм):

А=l1+(D+d)/2.

Во втором случае применяют штангенциркуль 5 и из полученного размера вычитают полусумму диаметров калибров (мм):

А=l2–(D+d)/2.

Определив размеры l1 или l2 на обеих сторонах, устанавливают непараллельность осей отверстий подшипников. Чтобы добиться требуемого межосевого расстояния и параллельности, смещают корпуса подшипников. Непараллельность в вертикальной плоскости может быть определена при наложении уровня на каждый из валов. Величина непараллельности в этом случае будет равна разности показаний уровня в угловых делениях. Обычно цена деления уровней дается в долях миллиметра на 1 мм и для перевода показаний уровня в угловые секунды цену деления нужно умножить на число 200.

Например, цена деления уровня 0,1 мм на 1 м соответствует 20 угловым секундам: (0,1•200/1=20″).

1.3. Боковой зазор

Для каждой степени точности колес и передач устанавливают нормы бокового зазора. Боковой зазор не зависит от точности обработки зубьев и определяется величиной межосевого расстояния зацепления и толщиной зуба. Основными являются нормы нормального гарантированного зазора (jn min), компенсирующего уменьшение бокового зазора от нагрева передачи.

На рис. 5 показана проверка бокового зазора jn min, которую в цилиндрических зубчатых колесах выполняют щупом или индикатором. На валу одного из зубчатых колес крепят поводок 1, конец которого упирают в ножку индикатора 2, установленного на корпусе сборочной единицы. Другое зубчатое колесо удерживают от проворачивания фиксатором 3.

Схема проверки бокового зазора

Рис. 5. Схема проверки бокового зазора

Затем поводок 1 вместе с валом и колесом слегка поворачивают то в одну, то в другую сторону, а это можно сделать только на величину зазора j n min в зубьях. По разнице показаний индикатора A в мм отнесенной к длине рычага L и радиуса делительной окружности R определяют величину бокового зазора – jn min=А•R/L.

Наиболее точно значения боковых зазоров определяют в измерительных лабораториях ОТК.

Обычно для распространенных зубчатых передач допуск на боковой зазор jn min соответствует сопряжению колес В по ГОСТ 1643-81 (табл. 1), которое обеспечивает минимальную величину бокового зазора, исключающую возможность заклинивания стальной и чугунной передачи от нагрева при разности температур зубчатых колес и корпуса в 25°С.

Таблица 1. Нормы гарантированного бокового зазора jn min (ГОСТ 1643-81)

Вид сопряжения Класс отклонения

межосевого

расстояния

Обозначение Межосевое расстояние aw, мм
до

80

свыше

80

до 125

свыше

125

до 180

свыше

180

до 250

свыше

250

до 315

свыше

315

до 400

свыше

400

до 500

свыше

500

до 630

мкм
В V jn min 120 140 160 185 210 230 250 280
А VI 190 220 250 290 320 360 400 440

Чем грубее обработка зубьев, тем большие боковые зазоры требуется устанавливать в зацеплении. Наименьший боковой зазор jn min указывают в технических условиях чертежа на сборку сборочной единицы.

1.4. Общая сборка зубчатых передач

В собранной передаче должны быть обеспечены и проверены боковой и радиальный зазоры, необходимые для предотвращения заклинивания зубьев при нагреве передачи в процессе работы, и правильность зацепления, определяемая размерами и расположением пятен касания зубьев.

Погрешности сборки зубчатых передач определяют по расположению пятна контакта при проверке «на краску». Размеры контакта (рис. 6, а) определяются (в процентах):

  • по длине зуба – отношением расстояния между крайними точками следов прилегания (без учета величин разрывов, превосходящих величину модуля) к полной длине зуба (А–С)/(В•100%);
  • по высоте зуба – отношением средней высоты следов прилегания по всей длине зуба к рабочей высоте зуба hcp/(H–100%). Неправильное пятно касания и неправильное место расположения на зубьях являются следствием погрешностей, возникших при обработке и сборке колес, валов, корпусов редукторов, подшипников.

На рис. 6, б отпечаток краски расположен односторонне. Причиной неправильного пятна контакта может быть перекос колеса на зуборезном станке или перекос отверстий в корпусе редуктора.

пятна контакта зубьев шестерен в зацеплении при проверке «на краску»

Рис. 6. Схема расположения пятен контакта зубьев шестерен в зацеплении при проверке «на краску»: а – размеры контакта для оценки; б – одностороннее расположение пятна (перекос колеса на зуборезном станке или перекос отверстий в корпусе редуктора); в – большой зазор по всему венцу (мало или велико межосевое расстояние); г – недостаточный зазор по всему венцу (излишняя или недостаточная толщина зуба одного или обоих колес)

Если зуб колеса утоплен со стороны торца и при поворачивании на 180° положение не меняется, то, следовательно, перекошена ось отверстия в корпусе. Эту погрешность устраняют запрессовкой новой втулки и растачиванием ее или запрессовкой взамен другого пальца зубчатого колеса, если оно посажено на палец.

На рис. 6, в показан слишком большой зазор по всему венцу. Возможные причины: межосевое расстояние в корпусе недостаточное или слишком большое. Устраняют погрешность запрессовкой в корпус других втулок с припуском по внутреннему диаметру и их повторным растачиванием.

Недостаточный зазор по всему венцу показан на рис. 6, г. Возможные причины малой величины зазора: излишняя или недостаточная толщина зуба у одного или у обоих колес. В этом случае заменяют колеса или используют корпус с другим межосевым расстоянием.

1.5. Сборка конических зубчатых передач

Конические передачи применяются для передачи вращения между валами, оси которых пересекаются под углом (рис. 7), как правило, равным 90°.

Зубья конических зубчатых колес в идеальном случае касаются друг друга всей рабочей поверхностью (принимая за рабочую поверхность узкую полосу вдоль всей линии зуба), практически в соприкосновении находится от 1/2 до 3/4 длины зуба.

Зацепление конических зубчатых колес

Рис. 7. Зацепление конических зубчатых колес: а – прямозубое; б – косозубое; в – с круговым зубом

Требования, предъявляемые к коническим зубчатым передачам, как и приемы их сборки и установки на валу, такие же, как и цилиндрических зубчатых колес.

Пригонку колес целесообразно вести так, чтобы зубья соприкасались рабочей поверхностью ближе к тонким концам, так как тонкая сторона быстрее прирабатывается и вследствие деформации под нагрузкой тонкого конца зубьев достигается их прилегание на всей длине.

Перед установкой зубчатых колес проверяют межосевой угол и смещение осей. Перпендикулярность осей проверяют цилиндрической оправкой 2 (рис. 8, а) и оправкой 1, имеющей два выступа, плоскости которых перпендикулярны оси. Щупом замеряют зазор между выступами. Совмещение осей б (рис. 8, а) проверяют оправками, аналогичными оправкам 1 и 2, но со срезанными наполовину концами (рис. 8, в). При совмещении оправок щупом замеряют зазор б между ними. Точность измерения – 0,04 мм. Проверку биения зубчатого венца производят в центрах или на призмах при помощи индикатора с наконечником в виде шара или конуса, которые упираются во впадину зуба на уровне оси зуба (рис. 8, г). Точность измерения – 0,02 мм.

Схема проверки совмещения осей

Рис. 8. Схема проверки совмещения осей

Монтируют передачу на опорах корпуса и добиваются совпадения воображаемых вершин конусов (рис. 9).

Регулировка зазоров в зацеплении конических колес

Рис. 9. Регулировка зазоров в зацеплении конических колес: а – расположение конических колес в редукторе; б – параметры зазора

Предварительную установку выполняют по торцам колес. Затем зацепление регулируют смещением зубчатых колес в осевом направлении, пока не получатся одинаковые по величине боковой С и радиальный δ зазоры по всей окружности. Смещать можно одно колесо или оба по очереди.

Если боковой зазор нельзя измерить щупом из-за затрудненного подхода к передаче, то пользуются тонкими свинцовыми пластинками, толщина которых в 1,5 раза превышает величину требуемого зазора. Для этого отмечают мелом три зуба, равномерно расположенных по окружности, и вставляют между ними свинцовые пластинки. Затем вращают один из валов. Сжимаясь между зубьями, пластинки расплющиваются. Измерив микрометром толщину каждой пластинки и вычислив среднее арифметическое трех измерений, получают значение бокового зазора, которое сверяют с табл. 2.

Таблица 2. Нормы гарантированного бокового зазора jn min (ГОСТ 1758-81)

Вид сопряжения Обозначение Среднее конусное расстояние Rm, мм
свыше 50 до 100 свыше 100 до 200 свыше 200 до 400
Угол делительного конуса шестерни, градусы
до 15 св. 15

до 25

св. 25 до 15 св. 15

до 25

св. 25 до 15 св. 15

до 25

св. 25
jn min, мкм
В

А

jn min 84

130

100

160

120

190

100

160

140

220

160

250

120

190

185

290

210

320

Найденное правильное положение колес фиксируют набором прокладок 2 на вертикальном валу и (или) регулировочными крышками 1 на горизонтальном валу, которые по резьбе ввертываются в корпус.

Правильность зацепления проверяют «на краску». На зубья одного колеса наносят краску и прокатывают колеса до получения отпечатка.

Регулировка зацепления «на краску» по характеру пятна контакта состоит в следующем. Зубья одного колеса смазывают тонким слоем краски и оба колеса провертывают на 2- 3 оборота. На зубьях колеса, не смазанного краской, получается отпечаток, по которому судят о зацеплении. Величина пятна зависит от класса точности передачи и должна составлять 40-60% длины зуба и 20-25% высоты рабочей части (рис. 10, а-г).

пятна контакта при проверке «на краску»

Рис. 10. Расположение пятен контакта при проверке «на краску»: а – правильное зацепление; б – недостаточный зазор; в, г – неправильный межосевой угол

Если следы краски расположены плотно на одной стороне зуба на узком конце, а на другой стороне – на широком конце, то это свидетельствует о перекосе зубчатых колес. Эти погрешности должны быть исправлены путем дополнительных пригоночных операций. Передачу разбирают и проверяют, правильно ли установлены зубчатые колеса на валах и положение осей в корпусе.

Требуемое пятно контакта в конических передачах получают приработкой с абразивными пастами, как и для цилиндрических передач.

1.6. Приработка зубчатых передач

Приработку передач выполняют для исправления неправильного пятна касания, т. е. для увеличения площади контакта по длине и высоте зубьев до размеров, требуемых техническими условиями, для уменьшения шероховатости рабочих поверхностей зубьев, уменьшения шума и увеличения долговечности зубчатых передач. В процессе приработки поверхности зубьев подвергаются взаимному шлифованию абразивными пастами, помещаемыми между зубьями.

Для приработки применяют абразивные пасты и пасты ГОИ. Зернистость пасты выбирают в зависимости от степени точности, твердости поверхности зуба и модуля зубчатого зацепления. Для приработки зубья колеса покрывают тонким сплошным слоем абразивной пасты и с помощью электродвигателя, соединенного с ведущим валом редуктора, дают пробную приработку с частотой вращения 20-30 об/мин в интервале 5-10 мин. Удалив с нескольких зубьев пасту, проверяют состояние их рабочих поверхностей. Отсутствие задиров и других дефектов, а также появление следов контакта свидетельствует о нормальном протекании процесса. В дальнейшем приработку ведут с постепенным повышением тормозного момента на выходном валу редуктора.

Процесс приработки через каждые 30 мин прерывают, чтобы осмотреть состояние поверхностей зубьев, определить величину пятна касания и заменить отработанную пасту новой.

После удаления абразивной пасты зубчатые передачи обкатывают в течение 1,5-2 ч, подавая на зубья масло индустриальное 12, что позволяет полностью удалить зерна абразива и получить гладкую блестящую поверхность зубьев, характеризующую окончательную площадь пятна контакта. Если зубчатая пара имеет кратное число зубьев, то один зуб шестерни и два соседних с ним зуба колеса с торцов маркируют (например, буквой О), чтобы в процессе монтажа приработанные зубья совпали. Для зубчатых пар с некратным числом зубьев маркировка не требуется, так как каждый зуб колеса прирабатывается ко всем зубьям шестерни.

2. Сборка червячных передач

Червячные передачи применяют при небольших и средних мощностях, обычно не превышающих 50 кВт (рис. 11).

Червячная передача

Рис. 11. Червячная передача: 1 – червяк; 2 – колесо червячное

Редукторы с червячной передачей могут быть с верхним, боковым и нижним расположением червяка относительно червячного колеса. Нижний червяк обычно применяют при окружной скорости υ≤4 м/с. Наиболее распространенны передачи с архимедовым червяком.

Сборку червячной передачи начинают с проверки расположения осей отверстий редуктора.

Производят проверку параллельности оси червяка к базовой поверхности основания редуктора (рис. 12).

Схема проверки точности расположения отверстий в корпусе червячного редуктора

Рис. 12. Схема проверки точности расположения отверстий в корпусе червячного редуктора: а – параллельность основанию; б – перпендикулярность торцовых поверхностей оси отверстия

На контрольной плите на мерных плитках устанавливают корпус червячного редуктора (рис. 12, а). В расточки корпуса под опоры червяка вставляют контрольную оправку. Измерение параллельности концов контрольной оправки к основанию редуктора проверяют штангенрейсмусом или индикатором по концам контрольной оправки. Точность измерения – 0,05 мм.

Для проверки перпендикулярности торцовых поверхностей редуктора оси отверстия (рис. 12, б) в расточки под опоры червяка вставляют контрольную оправку, которая с одной стороны имеет закрепленный индикатор. Индикатор касается торцовой поверхности редуктора, а с другой конец оправки упирается в угольник, который ограничивает ее осевое перемещение. По показаниям вращающегося индикатора судят о торцовом биении платика, к которому будет примыкать крышка подшипника. Точность измерения – 0,04 мм.

Схема контроля межосевых расстояний показан на рис. 13, а. В корпус устанавливают контрольные оправки 2 и 3.

На одну из них устанавливают шаблон 1 с тремя выступами. По величине зазоров А и С между выступами шаблона и оправкой 3 определяют отклонение межосевого расстояния в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Точность измерения – 0,06 мм.

Способы контроля перекоса осей (угол скрещивания) показаны на рис. 13, б.

проверка точности расположения отверстий в корпусе червячного редуктора

Рис. 13. Схема проверки точности расположения отверстий в корпусе червячного редуктора: а – межосевого расстояния; б – расположения осей

Проверяют оправками и шаблоном, как и межосевое расстояние. Замеряют зазор δ между выступами шаблона и берут разность показаний. Величина перекоса по ширине колеса получится умножением полученной разности на отношение размеров ширины колеса к расстоянию между выступами.

На вал червячного колеса или оправку надевают рычаг 4 с индикатором 5. Подводя штифт индикатора попеременно к левому и правому концам вала червяка или оправки, по разности отклонения судят о перекосе (скрещивании) осей. Точность измерения – 0,04 мм.

2.1. Особенности сборки червячных передач

При сборке червячных передач необходимо обеспечить точное совмещение всех деталей и выполнить технические требования, предусмотренные чертежами.

Предельные отклонения межосевого расстояния червяка и червячной шестерни приведены в чертежах.

Предельные перекосы осей на ширине червячного колеса не должны превышать 0,015-0,03 мм, если другие значения не указаны в чертежах.

Проверка положения оси червяка относительно средней плоскости червячного колеса производится в крупных передачах с помощью отвеса или шаблонов, а в малогабаритных передачах «на краску» (рис. 14). Краска наносится на винтовую поверхность червяка, после чего он вводится в зацепление с зубчатым колесом; медленным поворотом червяка достигается получение отпечатка на зубьях червячного колеса.

отпечатки на зубьях червячного колеса при проверке зацепления «на краску»

Рис. 14. Схема установки и отпечатков на зубьях червячного колеса при проверке зацепления «на краску»: а – схема установки колеса по шаблону; б – правильное расположение колеса; в – колесо смещено вправо; г – колесо смещено влево

При правильном зацеплении краска должна покрывать поверхность зуба червячного колеса не менее чем на 50-60% по длине и высоте. Если червяк смещен относительно колеса вправо или влево, то отпечатки будут неполными, короче правильного отпечатка. В этих случаях червячное колесо смещают вместе с валом и подшипниками и центрируют по червяку изменением количества прокладок под крышками.

Зазоры в червячном зацеплении являются причиной появления в зацеплении так называемого мертвого хода. Под мертвым ходом подразумевается наибольший угол поворота червяка, при котором колесо остается неподвижным (рис. 15).

Схема определения мертвого хода червячного зацепления

Рис. 15. Схема определения мертвого хода червячного зацепления: 1 – указатель; 2 – червяк; 3 – градуированный диск; 4 – червячное колесо; 5 – поводок; 6 – индикатор

Боковой зазор jn min (мкм) определяют по углу поворота червяка при закрепленном, неподвижном, червячном колесе:

где φ – угол поворота червяка в сек.; m – осевой модуль; z 1 – число заходов червяка.

Величина наименьшего бокового зазора j допускается в пределах, указанных в табл. 3.

Таблица 3. Нормы гарантированного бокового зазора jn min (ГОСТ 3675-81)

Вид сопряжения Межосевое расстояние aw, мм
свыше 180

до 250

свыше 250

до 315

свыше 315

до 400

свыше 400

до 500

jn min, мкм
В 185 210 230 250
А 290 320 360 400

Окончательно собранную червячную передачу проверяют на легкость хода, плавность вращения червяка. При любом положении червячного колеса крутящий момент, необходимый для вращения червяка, должен быть одинаков.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *