Переваги, недоліки ,застосування та класифікація зубчастих передач.

Зубчасті передачі

Зубчастої передачею називається механізм, службовець для передачі обертального руху з одного вала на інший і зміни частоти обертання за допомогою зубчастих коліс і рейок.

Зубчасте колесо, що сидить на передавальному обертання валу, називається ведучим, а в який отримує обертання - веденим. Менше з двох коліс сполученої пари називають шестернею; більше - колесом; термін «зубчасте колесо» відноситься до обох деталей передачі.

Зубчасті передачі є найбільш поширений вид передач в сучасному машинобудуванні. Вони дуже надійні в роботі, забезпечують сталість передавального числа, компактні, мають високий ККД, прості в експлуатації, довговічні і можуть передавати будь-яку потужність (до 36 тис. КВт).

До недоліків зубчастих передач слід віднести: необхідність високої точності виготовлення і монтажу, шум при роботі зі значними швидкостями, неможливість бесступенчатого зміни передавального числа.

У зв'язку з різноманітністю умов експлуатації форми елементів зубчастих зачеплень і конструкції передач досить різноманітні.

Зубчасті передачі класифікуються за ознаками, наведеними нижче.

По взаємному розташуванню осей коліс: з паралельними осями (циліндрична передача -мал. 1, I-IV); з пересічними осями (конічна передача -мал. 1, V, VI); зі перехресними осями (гвинтова передача -мал. 1, VII; черв'ячна передача -мал. 1, VIII).

Залежно від відносного обертання коліс і розташування зубів розрізняють передачі з зовнішнім і внутрішнім зачепленням. У першому випадку (мал. 1, I-III) обертання коліс відбувається в протилежних напрямках, у другому (мал. 1, IV) - в одному напрямку. Рейкова передача (мал. 1, IX) служить для перетворення обертального руху в поступальний.

За формою профілю розрізняють зуби евольвентні (мал. 1, I, II) і неевольвентние, наприклад циліндрична передача Новікова, зуби коліс якої окреслені дугами окружності.

Залежно від розташування теоретичної лінії зуба розрізняють колеса з прямими зубами (мал.2, I), косими (мал.2, II), шевронними (мал.2, III) і гвинтовими (мал.2, IV). У непрямозубих передачах зростає плавність роботи, зменшується знос і шум. Завдяки цьому непрямозубие передачі здебільшого застосовують в установках, що вимагають високих окружних швидкостей і передачі великих потужностей.

За конструктивним оформленням розрізняють закриті передачі, розміщені в спеціальному водонепроникному корпусі і забезпечені постійної мастилом з масляної ванни, і відкриті, що працюють без змащення або періодично змащувані консистентними мастилами (мал.3).

За величиною окружної швидкості розрізняють: тихохідні передачі (v рівній до 3 м / с), середньошвидкісні (v рівній від 3... 15 м / с) і швидкохідні (v більше 15 м

1.2) Зачеплення двох евольвентних зубчастих колес

Бічні грані зубів, що стикаються один з одним під час обертання коліс, мають спеціальну криволінійну форму, звану профілем зуба. Найбільш поширеним в машинобудуванні є евольвентний профіль (мал. 175).

Додання профілів зубів зубчастих зачеплень таких обрисів не є випадковістю. Щоб зуби двох коліс, що знаходяться в зачепленні, могли плавно перекочуватися один за іншим, необхідно було вибрати такий профіль для зубів, при якому не відбувалося б перекосів і защемлення головки одного зуба в западині іншого.

На рис. 176 зображена пара зубчастих коліс, що знаходяться в зачепленні. Лінія, що з'єднує центри коліс О1 і О2 називається лінією центрів або міжосьовим відстанню - aw.

Мал. 176

Точка Р торкання початкових кіл dW1 і dW2 - полюс - завжди лежить на лінії центрів. Початковими називаються окружності, що стосуються один одного в полюсі зачеплення, що мають спільні з зубчастими колесами центри і перекочується одна за іншою без ковзання.

Якщо простежити за рухом пари зубів двох коліс з моменту, коли вони вперше торкнуться один одного до моменту, коли вони вийдуть із зачеплення, то виявиться, що всі точки дотику їх в процесі руху будуть лежати на одній прямій NN. Пряма NN, що проходить через полюс зачеплення Р і дотична до основних * колах db1, db2, двох сполучених коліс, називається лінією зачеплення. Відрізок ga лінії зачеплення, що відсікається колами виступів сполучених коліс, - активна частина лінії зачеплення, яка визначає початок і кінець зачеплення пари сполучених зубів.

Лінія зачеплення є лінією тиску пов'язаних профілів зубів в процесі експлуатації зубчастої передачі.

Кут? W між лінією зачеплення і перпендикуляром до лінії центрів O1О2 називається кутом зачеплення. В основу профілювання евольвентних зубів і інструменту для їх нарізування покладено стандартний по ГОСТ 13755-81 вихідний контур так званої рейки, рівний 20 °.

Під час роботи циліндричної прямозубой передачі сила тиску Рn провідної шестерні O1 на початку зачеплення передається ніжкою зуба на сполучену бічну поверхню (контактну лінію) головки веденого колеса О2. Чим більше пара зубів одночасно перебуває в зачепленні, тим більше плавно працює передача, тим менше навантаження сприймає на себе кожен зуб.

Прагнення зробити зубчасту передачу більш компактною викликає необхідність застосовувати зубчасті колеса з якомога меншою кількістю зубів. Зміна кількості зубів зубчастого колеса впливає на їх форму (мал. 177). При збільшенні числа зубів до нескінченності колесо перетворюється в рейку і зуб набуває прямолінійний обрис. Зі зменшенням числа зубів одночасно зменшується товщина зуба біля основи і вершини, а також збільшується кривизна евольвентного профілю, що призводить до зменшення міцності зуба на вигин. При зменшенні числа зубів, коли z < zmim, відбувається так зване підрізання зубів, тобто явище, коли зуби великого колеса при обертанні заходять в область ніжки меншого колеса (див. Заштрихованная площа на рис. 177), тим самим послаблюючи зуб в найнебезпечнішому перетині, продовжуючи подальший знос зубів і знижуючи ККД передачі.

Мал. 177

На практиці підрізування зубів запобігають насамперед вибором відповідного числа зубів. Найменше число зубів (zmin), при якому ще не відбувається підрізання, рекомендується вибирати від 35 до 40 при рівному 15 ° і від 18 до 25 при? W рівному 20 °.

В окремих випадках доводиться виконувати передачу з числом зубів меншим, ніж рекомендується, при цьому виробляють виправлення, або, як кажуть, коригування форми зубів. Один з таких способів полягає в зміні висоти головки і ніжки зуба до ha = 0, 8m; hf = m. Цей спосіб виключає підрізування, але збільшує знос зубів.

Тепер звернемося до викладу основної теореми зачеплення: загальна нормаль (лінія зачеплення NN) до зв'язаних профілів зубів ділить міжосьова відстань (? W = О1О2) на відрізки (О1Р і 02Р), обернено пропорційні кутовим швидкостям (w1 і w2). Якщо положення точки Р (полюса зачеплення) незмінно в будь-який момент зачеплення, то передавальне відношення - відношення частоти обертання ведучого колеса до частоти обертання веденого - буде постійним.

02Р / O1P = w1 / w2 = i = const.

4.3. Основні елементи зубчастих зачеплень. При зміні осьового відстані? W = О1О2 пари зубчастих коліс буде змінюватися і положення полюса зачеплення Р на лінії центрів, а отже, і величина діаметрів початкових кіл, тобто у пари сполучених зубчастих коліс може бути незліченна безліч початкових кіл. Слід зазначити, що поняття початкові окружності відноситься лише до пари сполучених зубчастих коліс. Для окремо взятого зубчатого колеса не можна говорити про початкової окружності.