Выбор степени точности и вида сопряжения зубчатых колес

Допуски цилиндрических зубчатых передач нормируются ГОСТ 1643-81 и распространяется на эвольвентные цилиндрические зубчатые передачи внешнего и внутреннего зацеплений с прямозубыми, косозубыми и шевронными зубчатыми колесами с делительным диаметром до 6300 мм, шириной венца или полушеврона до 1250 мм, модулем зубьев от 1 до 56 мм.

По точности изготовления все зубчатые колеса разделены на 12 степеней точности, причем числовые значения для 1-й и 2-й степеней точности не регламентируются.

Степень точности – заданный уровень допустимого несоответствия значений их действительных параметров расчетных значений. Нормы степеней точности 3-5 предназначены для измерительных колес, в зацеплении с которыми контролируются зубчатые колеса. Наиболее широко распространенными являются колеса 6-9-й степеней точности.

Для каждой степени точности зубчатых колес и передач устанавливаются 3 вида норм: кинематической точности, плавности работы, контакта зубьев.

Указанные 3 вида норм могут комбинироваться из разных степеней точности, причем нормы плавности работы колеса могут назначаться не более чем на 2 степени точнее или на одну степень грубее степени кинематической точности, нормы контакта зубьев могут назначаться по любым степеням более точным, чем нормы плавности.

Выбор степени точности передачи производится конструктором на основе конкретных условий работы передачи и тех требований, которые к ней предъявляются.

При выборе степеней точности рекомендуется использовать следующие методы(3,4): расчетный, опытный, и табличный. Наиболее предпочтительным является метод расчетный, при котором необходимая степень точности определяется на основе кинематического расчета погрешности всей передачи и допустимого угла рассогласования по нормам кинематической точности; расчета динамики передачи, вибрации или шумовых явлений по нормам плавности работы в некоторых случаях по нормам кинематической точности; расчета на контактную прочность и долговечность по нормам контакта и в некоторых случаях по нормам плавности.

При опытном методе степень точности вновь проектируемой передачи принимают аналогичной степени работающей передачи, для которой имеется положительный опыт эксплуатации.

При табличном методе выбора степень точности используют обобщенные рекомендации и таблицы, в которых содержатся примерные значение окружных скоростей для каждой степени точности и примеры использования норм точности.

Выбор вида сопряжения начинают с расчёта гарантированного бокового за­зора. Гарантированный, т. е. наименьший из возможных в передаче, боковой за­зор между нерабочими профилями зубьев при контакте рабочих профилей дол­жен скомпенсировать возможное изменен ие размеров колёс, возникающее вслед­ствие нагрева передачи в процессе эксплуатации, обеспечить нормальные условия смазки зубьев, скомпенсировать погрешности изготовления и монтажа.

Величина бокового зазора, соответствующая температурной компенсации, определяется по формуле:

j_n1= a[α_p1 (t₁ - 20°) - α_p2 (t₂- 20°)] 2sinα

где а - межосевое расстояние передачи, мм; α_p1, α_p2- коэффициенты линей­ного расширения для материалов соответственно зубчатых колёс и корпуса, °С ^-1(3, ч. 1, табл. 1.62); t₁ t₂ - предельные температуры, для которых рассчитывается боковой зазор, соответственно зубчатых колёс и корпуса, α - угол профиля исходного контура.

Величина бокового зазора, обеспечивающая нормальные условия смазки зависит от способа смазки и окружной скорости передачи. Можно принять, что эта величина составляет (в микрометрах) от 10т_п для тихоходных передач до 30т_п для особо высокоскоростных передач, где т_n - нормальный модуль,мм.

j_n2=(10÷30)m_n

Таким образом, гарантированный боковой зазор

J_{n min}≥ j_n1+j_n2

Вид сопряжения для различных диапазонов степеней точности по нормам плавности определяют по ГОСТ 1643-81 (3, ч. 2, табл. 5.15, 5.17).

Наиболее часто применяются сопряжения F (для зубчатых колёс с т < 1) и В (для зубчатых колёс с т > 1 мм). Сопряжение вида В гарантирует мини­мальную величину бокового зазора, при которой исключается возможность за­клинивания стальной или чугунной передачи от нагрева при разности температур колёс и корпуса в 25°С.

Наибольший боковой зазор ГОСТом не регламентируется. Он может быть подсчитан по приближённой формуле:

J_{n max} ≈ j_{n min} +(T_H1+ T_H2 + 2f_a) 2 sin α

где T_Hi- допуск на смещение исходного контура для шестерни и колеса, мкм (3, ч. 2, табл. 5.19).

f_a - предельные отклонения межосевого расстояния.

Нормы точности на зубчатые колеса и передачи представляют набор требо­ваний к точности геометрических и кинематических параметров зубчатых колес и передач для оценки этой точности в отношении определенного эксплуатацион­ного признака.

В нормах кинематической точности нормируются требования к точности таких геометрических и кинематических параметров колеса и передачи, погреш­ность которых влияет на погрешность передаточного отношения за полный обо­рот колеса. Это требование важно для зубчатых колес в передачах с точным пе­редаточным отношением, например в кинематических цепях станков, в делитель­ных механизмах.

В нормах плавности работы нормируются требования к точности таких геометрических и кинематических параметров зубчатого колеса и передач, по­грешность которых также влияет на кинематическую точность, но эта погреш­ность проявляется многократно за один оборот колеса, т.е. один или несколько раз на каждом зубе. Эти требования имеют наибольшее значение для передач, работающих на больших скоростях, так как эти погрешности являются источни­ком ударов, появления шума и вибраций.

В нормах контакта нормируются требования к таким параметрам колес и передач, погрешность которых влияет на поверхность касания при вращении зубьев сопрягаемых колес. Полнота контакта зубьев имеет наибольшее значение для тяжелонагруженных тихоходных передач.

В нормах бокового зазора нормируются требования к таким парамет­рам колёс и передач, которые влияют на зазор по нерабочим профилям при со­прикосновении по рабочим профилям. Эти требования имеют наибольшее значе­ние для передач, работающих в тяжёлых температурных условиях, при большой загрязнённости, для реверсивных передач.

Допуски зубчатых колёс и передач нельзя рассматривать в отрыве от методов контроля, так как ГОСТ 1643-81 построен таким образом, что каждая норма точности может быть охарактеризована рядом показателей

Чтобы отличать действительное отклонение от допускаемого, или от допуска, к основному обозначению добавляют подстрочный индекс r. Например, кинематическую погрешность зубчатого колеса обозначают F'_ir а допуск на ки­нематическую погрешность зубчатого колеса F'_i.

Выбор контролируемых параметров (показателей точности) зубчатых колёс зависит от требуемой точности, особенностей производства, вида контроля и других факторов. Предпочтение следует отдавать комплексным показателям F'_ior; f_zzor и суммарному пятну контакта.

В стандартах предусмотрена возможность не измерять колесо по нормируемым параметрам, если система контроля точности производства гаран­тирует выполнение соответствующих требований стандарта /1,стр.100-111/.

6.1 Исходные данные:

Шестерня (3) находится в постоянном зацеплении с шестерней на главном валу. Вал (2) вращается в шарикоподшипниках./7,стр. 100 – 114/

Модуль m = 1,5 мм

число зубьев:

Рабочая температура: колеса:

корпуса:

Окружная скорость передачи:

Материал: колеса – сталь, корпуса – чугун.

6.2 Определяем степени точности.

Устанавливаем степени точности для прямозубых зубчатых колес, в зависимости от окружной скорости , выбираем степени точности 5 – 6 – 7.

6.3 Определяем гарантированный боковой зазор:

где - межосевое расстояние передачи.

-предельные температуры для которых рассчитывается боковой зазор, соответственно зубчатых колес и корпуса,

угол профиля исходного контура.

- коэффициент температурного расширения для стали;

- коэффициент температурного расширения для чугунного корпуса.

-боковой зазор зубчатой передачи расстоянии м/у неактивными боковыми поверхностями зубьев зубчатых передачи

мм;

мкм;

Величина бокового зазора, обеспечивающая нормальные условия смазки для передач, работающих с повышенной скоростью:

мкм

6.4 Согласно ГОСТ 1643-81 выбираем вид сопряжения - С, для которого гарантированный боковой зазор . Отклонение межосевого расстояния . Определяем наибольший возможный боковой зазор:

где- - допуски на смещения исходного контура выбираем в зависимости от радиального биения зубчатого венца .

Для 5-й степени точности находим:

Соответственно, ;

6.5 Записываем условное обозначение выбранной точности и сопряжения передачи: 5-6-7-С ГОСТ 1643-81.

Выбираем комплексы контролируемых параметров для передачи согласно рекомендации.

Нормы точности	Нормируемый показатель точности, условное обозначение	Допуск показателя точности для зубчатых колес, мкм
d1=72	d2=36
Кинематическая точность
Плавность работы
Контакта зубьев	Пятно контакта	По высоте Не менее 45%	По длине Не менее 60%
Бокового зазора

- накопленная погрешность шага и накопленная погрешность «К» шагов зубчатого колеса;

- отклонение погрешности профиля зуба и отклонение шага;

- смещение исходного контура

- допуск на смещение исходного контура

6.6 Средства для измерения показателей точности зубчатых передач.

Когда измеряют накопленную погрешность шага и накопленную погрешность «К» шагов зубчатого колеса (), используют приборы БВ-5015, БВ-5028,ШМ-1, БВ-5058.

Для измерения отклонение погрешности профиля зуба () используют приборы КЭУМ,БВ-5057,БВ-5062 и др.

Для измерения отклонения шага () используют приборы ШМ-1,БВ-5079.

Смещение исходного контура () измеряют на приборах НЦ 23500-23800.

Для измерения Суммарного пятна контакта используются приборы для контроля полноты контакта, а именно «Контрольно – обкатные станки и приспособлении».

Дата добавления: 2015-08-09