В зависимости от расположения зубьев на ободе колеса передачи бывают с прямыми (см. рис. 15.1, а, в), косыми, шевронными (см. рис. 15.1, б) и винтовыми (см. рис. 15.1, г, д) зубьями.
Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное применяют реечные передачи: зубчатое колесо — рейка (рис. 15.1, ж).Рис. 15.1. Зубчатые передачи:
а — цилиндрическая с прямыми зубьями; б — цилиндрическая с шевронными зубьями; в — коническая с прямыми зубьями; г — цилиндрическая с винтовыми зубьями; д — коническая с винтовыми зубьями; е — червячная; ж — реечнаяПо окружной скорости различают передачи тихоходные (до 3 м/с), среднескоростные (3–5 м/с) и быстроходные (свыше 15 м/с).
15.2. Сборка цилиндрических зубчатых передач
Технология сборки зубчатых передач предусматривает выполнение таких основных работ, как:
● сборка зубчатых колес (если они по конструкции не цельные);
● установка зубчатого колеса на валу;
● установка валов с зубчатыми колесами в корпусе;
● регулирование зацепления зубчатых колес.
Основные требования, предъявляемые к зубчатым передачам: плавность, бесшумность и износостойкость в работе. Чтобы эти требования выполнялись, оси валов, на которых установлены зубчатые колеса, должны быть параллельны, а межцентровое расстояние А (рис. 15.2, а) строго определенным; между зубьями сцепляющихся колес должны быть зазоры; зубья ведущего колеса должны передавать силы зубьям ведомого, соприкасаясь по определенной площадке, называемой пятном контакта.Рис. 15.2. Передачи цилиндрическими зубчатыми колесами (а); сборка зубчатого колеса с валом (б)
Применяют цельные и составные зубчатые колеса. Цельные выполняют из одной отливки, поковки или одного куска металла, пластмассы. Чтобы сэкономить легированную сталь, в тяжело нагруженных быстроходных передачах при больших диаметрах зубчатых колес колеса делают составными. В таких случаях из более ценного высококачественного материала изготовляют только зубчатый венец, а мало нагруженный диск со ступицей — из менее дорогой стали или чугуна. Сборку таких колес начинают с напрессовки венца на диске ступицы. Чтобы облегчить процесс напрессовки и избежать перекосов, зубчатый венец в ряде случаев подвергают нагреву в масляной ванне или осуществляют нагрев токами высокой частоты до 120–150 °C. После напрессовки в местах сочленения венца со ступицей сверлят отверстия под стопоры, нарезают в них резьбу и завинчивают стопоры.
Часто вместо стопоров венец крепят заклепками. В этом случае, напрессовав венец, сверлят сквозные отверстия, устанавливают в них заклепки и расклепывают головки.
Составные зубчатые колеса повышенной точности в ряде случаев собирают в механическом цехе. При этом иногда на диск ступицы устанавливают предварительно обработанный венец, а затем уже в сборе нарезают зубья и окончательно обрабатывают узел.
Собранные быстроходные передачи с зубчатыми колесами диаметром свыше 500 мм обычно статически балансируют.
В конструкциях машин широко используют также крепление зубчатых колес на фланцах валов болтами (рис. 15.2, б). Зубчатое колесо 1 предварительно крепят на фланце 3 вала тремя временными болтами меньшего диаметра. Затем узел устанавливают на призмы и окончательно крепят зубчатое колесо временными болтами, чтобы радиальное биение по индикатору не превышало допустимого. Если в таком положении оставшиеся отверстия фланца вала 4 и зубчатого колеса не совпадают, их совместно развертывают и затем вставляют в них нормальные болты 2. Когда эти болты закреплены, временные болты снимают.
Освободившиеся отверстия также развертывают и в них устанавливают остальные нормальные болты. Окончательно затягивают болты обычно динамометрическим ключом.
Собранный узел проверяют на биение в центрах. Между зубьями помещают цилиндрический калибр, на который устанавливают ножку индикатора. Повертывая вал и перекладывая калибр через два-три зуба, записывают показания индикатора и находят наименьшее и наибольшее значения. Разница между ними и характеризует радиальное биение.
Для передач средней точности допускается радиальное биение 0,02– 0,05 мм на 100 мм диаметра колеса. Торцовое биение, контролируемое индикатором, не превышает 0,08 мм на 100 мм диаметра колеса. Чтобы цилиндрические зубчатые колеса правильно зацеплялись, расстояние между осями их валов должно равняться полусумме диаметров начальных окружностей зацепляющихся зубчатых колес допуском примерно ±0,16 мм (для колес средней точности и межцентровом расстоянии 300–500 мм). Требуемое межцентровое расстояние необходимо выдержать в корпусе, в подшипниках которого монтируют передачу. Расстояние между осями подшипников контролируют калибрами, устанавливаемыми в корпусе. Расстояние определяют либо между калибрами, либо по их наружной поверхности. В первом случае пользуются микрометрическим штихмасом и к полученному размеру прибавляют полусумму диаметров калибров. Во втором случае применяют штангенциркуль и из полученного размера вычитают полусумму диаметров калибров.
Измерив одним из указанных выше инструментов размеры на обеих сторонах, можно также определить непараллельность осей отверстий подшипников. Смещая последние, добиваются требуемого межцентрового расстояния и параллельности. Следующим процессом является укладка валов в подшипники.
Очень важными приемами сборки являются элементы проверки зазоров в зацеплении зубьев. Зазор Сn в зацеплении колес контролируют щупом или индикатором (рис. 15.3).Рис. 15.3. Схема проверки бокового зазора в зацеплении: а — проверка зазора с помощью индикатора; б — правильное распределение пятен краски на боковой поверхности зубьев; в — при переносе осей валов пятна краски оказались сбоку зубьев
Для этого на валу одного из зубчатых колес крепят поводок 1, конец которого упирается в ножку индикатора 2, установленного на корпусе узла. Другое зубчатое колесо удерживают от вращения. Затем поводок 1 вместе с валом и колесом слегка поворачивают то в одну, то в другую стороны. Очевидно, это можно сделать лишь на величину зазора Сn в зубьях. Указанный зазор вычисляют по показанию шкалы С индикатора, приведенному к радиусу R начальной окружности колеса:
Наименьший боковой зазор Сn указывают в технических условиях на сборку узла. Для передач средней точности при межцентровом расстоянии 320–500 мм этот зазор должен быть не менее 0,26 мм. При сборке зубчатых передач с колесами модуля свыше 6 мм эти зазоры нередко должны быть выдержаны в пределах 0,4–0,5 мм. В этом случае величину зазора можно найти, прокатывая между зубьями три-четыре отрезка свинцовой проволоки, устанавливаемые по длине зуба. По толщине сплющенных проволочек, измеряемой микрометром, судят о зазоре в зацеплении.
Качество зацепления зубчатых колес проверяют на краску. Зубья меньшего колеса покрывают тонким слоем лазури и прокручивают передачу на один оборот. Тогда на боковых поверхностях зубьев парного колеса появятся отпечатки краски, которые сравнивают с требуемыми отпечатками, приведенными в технических условиях на сборку. Обычно для передач средней точности пятна краски должны покрыть на парном колесе среднюю часть боковой поверхности зубьев по высоте не менее 50–60 %, а по длине зубьев — не менее 70–90 % (рис. 15.3, б). При наличии перекоса осей валов пятна краски на поверхности зубьев окажутся сбоку (рис. 15.3, в).
15.3. Сборка конических зубчатых передач
Конические зубчатые колеса применяются для передачи вращения и мощности между двумя пересекающимися валами. В подавляющем большинстве случаев в машиностроении применяются передачи, у которых валы пересекаются между собой под углом 90°. Конические зубчатые колеса выполняются с прямыми и криволинейными зубьями.
Особенность колес с криволинейными зубьями заключается в том, что зацепление у этих зубьев происходит постепенно по их поверхности, в результате чего уменьшаются шум колес и вибрации. Недостаток таких колес заключается в сложности их изготовления.
Все, сказанное выше о цилиндрических зубчатых колесах в части технических требований к ним, методов сборки составных колес и установки их на валу, следует полностью отнести и к коническим зубчатым колесам.
Особенность сборки передач с коническими зубчатыми колесами состоит в установке валов с колесами в корпусе и регулировании зацепления.
Для обеспечения правильной сборки конической передачи необходимо выполнение следующих условий:
● зубчатые колеса должны иметь правильный профиль и точную толщину зуба; 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, пересекаться в определенной точке под требуемым углом;
● прочие детали передач (подшипники, стаканы) не должны иметь ни смещения, ни перекоса осей.
Чтобы зацепление в передаче коническими зубчатыми колесами было правильным, необходимо установить оба колеса в такое положение, при котором образующие I–I и II–II начальных конусов совместятся (рис. 15.4, а), а точка ОI совпадает с точкой О. Этого можно достичь, если угол зубчатых колес равен углу между осями подшипников в корпусе.Рис. 15.4. Схемы:
а — передачи с коническими зубчатыми колесами: D — наружный диаметр колеса; Н — высота большого колеса; h — высота малого колеса; К и к — расстояния от базовых торцов до вершины начальных конусов колес; φ — угол начального конуса; б — проверки взаимного расположения отверстий для валов; в — проверки перпендикулярности осей валов.Размеры К и k от базовых торцов колес, которыми они прилегают к корпусу, до вершин их образующих корпусов также должны быть строго определенными. Если не выдержать эти размеры, точки ОI и О при сборке не совпадут.
Проверка взаимного расположения отверстий для валов конических зубчатых колес производится с помощью специальных приспособлений, состоящих из двух калибров 1 и 2 (рис. 15.4, б). При правильном расположении отверстий для валов хвостовик калибра 1 войдет в гнездо калибра 2.