Зубчасті передачі - студопедія

Зубчастої передачею називається триланковий механізм, в якому два рухомих зубчастих ланки утворюють з нерухомим ланкою I обертальну або поступальну пару. Зубчасте ланка передачі може являти собою колесо, сектор або рейку. Зубчасті передачі служать для перетворення обертальних рухів або обертального руху в поступальний.

Зубчасте зачеплення являє собою вищу кінематичну пару, так як зуби теоретично стикаються між собою по лініях або точ-кам, причому менше зубчасте колесо пари називається шестернею, а більше - колесом. Сектор циліндричного зубчастого колеса біс-звичайно великого діаметра називається зубчастої рейкою.

Зубчасті передачі можна класифікувати за багатьма ознаками, а саме: по розташуванню осей валів (з паралельними, пересекающі-мися, перехресними осями і співвісні); за умовами роботи (закривання ті - працюють в масляній ванні і відкриті - працюють всуху або змащувані періодично); по числу ступенів (одноступінчаті, багатоступінчасті); за взаємною распіложенію коліс (із зовнішнім і внутрішнім зачепленням); зі зміни частоти обертання валів (знижуючі, що підвищують); за формою поверхні, на якій нарізані зуби (циліндричні, конічні); по окружній швидкості коліс (тихохідні при швидкості до 3 м / с, середньошвидкісні при швидкості до 15 м / с, швидкохідні при швидкості вище 15 м / с); по розташуванню зубів щодо утворює колеса (прямозубі, косозубиє, шевронні, з криволінійними зубами); за формою профілю зуба (евольвентні, кругові,

Крім перерахованих існують передачі з гнучкими зубчастими колесами, звані хвильовими.

Зубчаста передача, осі якої розташовані під кутом 90 °, називаючи-ється ортогональної.

Гідність зубчастих передач полягає перш за все в тому, що при однакових характеристиках вони значно більш компактні в порівнянні з іншими видами передач. Крім того, зубчасті передачі мають більш високий ККД (до 0,99 в одному щаблі), зберігаючи-ють сталість передавального числа, створюють відносно невелику навантаження на опори валів, мають велику довговічність і надійність рабо-ти в широких діапазонах потужностей (до десятків тисяч кіловат), окруж-них швидкостей (до 150 м / с) і передавальних чисел (до декількох сотень).

Недоліки зубчастих передач: складність виготовлення точних передач, можливість виникнення шуму і вібрацій при недостатність-ної точності виготовлення і збірки, неможливість бесступенчатого регулювання частоти обертання веденого вала.

Зубчасті передачі є найбільш поширеними типами механічних передач та знаходять широке застосування у всіх галузях машинобудування, зокрема в металорізальних верстатах, автомобілях, тракторах, сільгоспмашинах і т. Д .; в приладобудуванні, часовий примушує-лінощів і ін. Річне виробництво зубчастих коліс в нашій країні ис-числяться сотнями мільйонів штук, а габаритні розміри їх від часток міліметра до десяти і більше метрів. Таке широке поширення зубчастих передач робить необхідної велику науково-дослідник-ську роботу з питань конструювання і технології виготовлення стоїть час стандартизовані терміни, визначення, позначення, елементи зубчастих коліс і зачеплень, основні параметри передач, розрахунок геометрії, розрахунок циліндричних евольвентних передач на точність, інструмент для нарізування зубів і багато іншого.

Основна кінематична характеристика всякої зубчастої передачі - передавальне число, яке визначається за стандартом як відношення чис-ла зубів колеса до числа зубів шестерні і позначається і, отже,

Визначення передатного відношення залишається таким же, як для інших механічних передач, тобто

Втрати енергії в зубчастих передачах залежать від типу передачі, точ-ності її виготовлення, мастила і складаються з втрат на тертя в за-цепленіе, в опорах валів і (для закритих передач) втрат на перемішують-вання і розбризкування масла. Втрачена механічна енергія пере-ходить в теплову, що в деяких випадках робить необхідним тепло-вої розрахунок передачі.

Втрати в зачепленні характеризуються коефіцієнтом # 951; 3 втрати в одній парі підшипників - коефіцієнтом # 951; П і втрати на перемішування-вання і розбризкування масла - коефіцієнтом # 951; м. Загальний ККД одно-ступінчастою закритою передачі

орієнтовно # 951; 3 = 0,96. 0,98 (закриті передачі), # 951; 3 = 0,95. 0,96 (відкритому-ті передачі), # 951; n = 0,99. 0,995 (підшипники кочення), # 951; п = 0,96. 0,98 (підшипники ковзання), # 951; м = 0,98. 0,99,

Поверхні взаємодіючих зубів коліс, що забезпечують за-даний передавальне відношення, називаються сполученими. Про-процес передачі руху в кінематичній парі, утвореної зубчастими колесами, називається зубчастим зачепленням.

Матеріали для виготовлення зубчастих коліс в машинобудуванні - стали, чавуни і пластмаси; в приладобудуванні зубчасті колеса виготовляють також з латуні, алюмінієвих сплавів і ін. Вибір матеріалу визначається призначенням передачі, умовами її роботи, габаритами коліс і навіть типом виробництва (одиничне, серійне чи масове) і технологічними міркуваннями.

Загальна сучасна тенденція в машинобудуванні - прагнення до зниження матеріаломісткості конструкцій, збільшення потужності, швидкохідності і довговічності машини. Ці вимоги призводять до необхідності зменшення маси, габаритів і підвищення здатності навантаження силових зубчастих передач. Тому основні матеріали для виготовлення зубчастих коліс - термооброблені вугле-родістие і леговані стали, що забезпечують високу об'ємну міцність зубів, а також високу твердість і зносостійкість їх активних поверхонь.

Залежно від твердості активних поверхонь зубів сталеві Колеса діляться на дві групи, а саме: колеса з твердістю Н ≤ 350 НВ, зуби яких добре прірабативаются; колеса з твердістю Н> 350 НВ, зуби яких прірабативаются погано, а при твердості активних поверхонь обох коліс Н ≥ HRCе покладаються непрірабативающіміся. Крім здатності до заробляння ці групи різні за техноло-гии механічної обробки, а також по здатності навантаження.

Колеса першої групи, виготовлені з середньо- і високовуглецевих сталей, піддають нормалізації або поліпшення; чистове нарізна-пізнання зубів виробляють після термообробки і застосування оздоблювальних операцій не потрібно. Ці технологічні переваги коліс першої групи забезпечують їх широке застосування при одиничному або крейда-косерійном виробництві мало- і средненагруженних передач, а також передач з великогабаритними колесами.

Колеса другої групи виготовляють з легованих сталей, що піддаються різним видам термічної і хіміко-термічної обробки (цементація, об'ємна або поверхнева гартування, азотування, ціан-вання, нитроцементация) і застосовують для швидкохідних і високонавантажених передач.

Зуби коліс другої групи нарізають до термічної обробки, при якій відбувається викривлення зубів і зниження точності зубчастого вінця. Для виправлення форми зубів потрібні дорогі відділень-лочние операції (шліфування, обкатка, притирання зубів і ін.), Тому колеса з зубами високої твердості застосовують у виробах крупносерій-ного і масового виробництва. За інших рівних умов маса коліс другої групи в 3-4 рази менше, ніж першої.

Для виготовлення тихохідних, переважно відкритих передач, ра-бота з окружною швидкістю до 3 м / с, застосовують сірі, модифікується-ванні і високоміцні чавуни, що володіють хорошими ливарними свойст-вами, низькою вартістю при мінімальних відходах матеріалу в стружку.

Здатність навантаження зубчастих коліс з неметалічних мате-ріалів значно нижче, ніж сталевих, тому їх використовують в слабонавантажених передачах, до габаритів яких не пред'являється жорстких умов, але потрібно зниження шуму і вібрацій, самосмазиваемость або хімічна стійкість. Зубчасті колеса з неметалічних ма-лов найчастіше використовують в парі з металевими. Для виготовлення неметалевих коліс застосовують текстоліт, древеснослоїстиє пласти-ки, капрон, нейлон та ін.

При виборі матеріалів і призначення їх термообробки необхід-мо враховувати, що зуб шестерні в і (передавальне число) разів частіше вхо-дит в зачеплення, ніж зуб колеса. Тому для сталевих коліс першої групи з метою вирівнювання довговічності і поліпшення прірабативаемості слід твердість активних поверхонь зубів шестерні де-лать більшою, ніж у колеса, причому рекомендується мати Н1ср - Н2ср ≥ 20.

Для виготовлення шестерні і колеса першої групи доцільно використовувати сталь однієї марки, а різниця твердості забезпечувати за рахунок термообробки.

Для коліс з непрірабативающіміся зубами забезпечувати різницю твердостей зубів шестерні і колеса не потрібно.