Боковой зазор j n между неработающими профилями зубьев сопряженных колес определяют в сечении, перпендикулярном направлению зубьев, в плоскости, касательной к основным цилиндрам (рисунок 36). Этот зазор необходим для устранения заклинивания при нагреве передачи (температурная компенсация), размещения слоя смазки, а также для компенсации погрешностей изготовления и сборки. Боковой зазор приводит к появлению при реверсировании передач мертвого хода, величину которого ограничивают для уменьшения ударов по нерабочим профилям зубьев. Теоретическая зубчатая передача является двухпрофильной и беззазорной (j n = 0). Реальная передача должна иметь боковой зазор.
Минимальная величина бокового зазора j n min определяет вид сопряжения зубьев. Стандартами предусматривается шесть видов сопряжения: А (с увеличенным гарантированным зазором j n min для 3-12 степеней точности), В (с нормальным гарантированным зазором, 3-11), С, D (с уменьшенным j n min , 3-9, 3-8), Е (с малым j n min , 3-7), Н (нулевым j n min , 3-7).
Установлено восемь видов допусков Тj n бокового зазора (при этом Тj n =
j n min - j n max): h, d, c, b, a, z, y, x. Допуски расположены в порядке возрастания. Видам сопряжения Н и Е соответствует вид допуска h, видам сопряжения D, С, В, А – соответственно d, c, b , a. Допускается по технологическим или иным соображениям менять соответствие видов сопряжения и допуски бокового зазора, используя также виды допуска z, y, x (см. рисунок 36).
Установлено шесть классов отклонений межосевых расстояний, обозначаемых в порядке убывания точности римскими цифрами от 1 до Y1. Гарантированный боковой зазор обеспечивается при соблюдении установленных для данного вида сопряжения классов отклонений межосевого расстояния (Н, Е –II класс, D, C, B, A – III, IY, Y, YI классы).
Минимальный боковой зазор j n min должен учитывать температурную компенсацию j nt и слой смазки см:
j n min = j nt + см. (3.156)
Рисунок 36 – Боковой зазор в зубчатой передаче
Необходимую температурную компенсацию можно рассчитать, зная температуру колеса t кол и корпуса передачи t пер и учитывая, что боковой зазор j n измеряют под углом профиля :
t = a w [ кол (t кол – 20 0) - кор (t кор – 20 0)],
где w – межосевое расстояние, I – коэффициенты линейного расширения ( кол – колеса, кор – корпуса).
Учитывая, что толщина смазки должна составлять от 0,01 до 0,03 модуля, получим, что минимальный (гарантированный) боковой зазор j n min должен быть равен
j n min = (0,01 0,03) m + a w [(( кол (t кол –20 0) - пер (t пер – 20 0) 2sin (3.157)
Сопряжение вида В гарантирует боковой зазор, при котором исключается заклинивание зубьев передачи от нагрева при разности температур колес и корпуса 25 0 С (см. рисунок 36).
Как следует из сказанного, вид сопряжения зубьев назначается расчетным или опытным путем независимо от степеней точности. Допустимые погрешности изготовления или монтажа зубчатой передачи, зависящие от степеней точности, сказываются на максимальной величине бокового зазора.
Существуют три метода обеспечения бокового зазора: регулирование расстояния между осями передачи, применение при изготовлении специального инструмента с утолщенными зубьями и метод радиального смещения исходного контура рейки зубонарезного инструмента.
Первый метод практически не применяют, т.к. перемещение рабочих валов для получения бокового зазора приводит к уменьшению активной части профиля и коэффициента перекрытия; этот метод невозможен при нескольких парах сопряженных зубьев, сидящих на двух параллельных валах, так как отрегулированный боковой зазор одной пары шестерен дает неприемлемые значения для остальных пар шестерен.
Второй метод получения “тонких” зубьев шестерен за счет увеличения толщины режущих зубьев инструмента (фрез, реек и т.д.) ведет к увеличению номенклатуры и удорожанию инструмента.
Третий метод получил преимущественное распространение, так как использует стандартный инструмент и позволяет обеспечивать любые боковые зазоры за счет дополнительного смещения зубонарезного инструмента в “тело” заготовки. Наименьший боковой зазор создается за счет уменьшения толщины зуба по постоянной хорде Е с методом радиального смещения исходного контура на величину Е Н. Дополнительное уменьшение толщины зуба по хорде на величину допуска Т с происходит за счет допуска на смещение исходного контура Т Н, что вызывает соответствующее увеличение бокового зазора. Зависимости, характеризующие изменение бокового зазора от смещения исходного контура и утонения зуба показана на рисунке 36:
j n min = 2 Е Н sin; (3.158)
E C = 2E H tg. (3.159)
Таким образом,
боковой зазор определяется смещением
исходного контура Е Н,
межосевым расстоянием а
(для него установлены отклонения f a),
толщиной зуба на делительной окружности
или постоянной хордой зуба 
При наличии радиального биения F r толщины зубьев не остаются постоянными, но изменяются с приближением и удалением к ведущему колесу, поэтому Т Н F r:
Т Н = 1,1 F r + 20. (3.160)
Боковой зазор состоит из гарантированного бокового зазора j n min и бокового зазора j n 1 для компенсации погрешности изготовления и монтажа (1 и 2 – колесо и шестерни):
j n min + j n1 = (Е Н 1 + Е Н 2)2 sin. (3.161)
Принимая смещение колеса и шестерни приблизительно одинаковыми
Е Н 1 Е Н 2 Е Н, получим ( = 20 0):
Боковой зазор j n 1 учитывает отклонения межосевого расстояния f a , шага зацепления f p в двух колес, отклонения направления F двух колес, отклонения от параллельности f x и перекоса осей f у, j n 1 равен при квадратичном суммировании:
Наибольший боковой зазор является замыкающим звеном сборочной размерной цепи, составляющими звеньями которой будут отклонения межосевого расстояния и смещения исходных контуров:
j n max = j n min + (Т Н 1 + Т Н 2 + 2f a) 2sin. (3.164)
Учитывая производственные потребности, для характеристики бокового зазора применяют следующие показатели:
наименьшее смещение исходного контура Е Н (допуск Т Н );
наименьшее отклонение толщины зуба Е С (допуск Т С = 0,73 Т Н );
наименьшее отклонение средней длины общей нормали Е wm (допуск Т wm );
наименьшее отклонение длины общей нормали Е w (допуск Т w );
предельные отклонения измерительного межосевого расстояния Е а`` (+ E a `` s и -Е а`` I ).
Нормаль W – расстояние между разноименными боковыми поверхностями группы (2, 3 и т.д.) зубьев.
Измерительное
межосевое расстояние – расстояние
беззазорного сопряжения зубьев
контролируемого колеса и измерительного
колеса; E a `` s =
(колебание
измерительного расстояния на одном
зубе); E a `` I
= -Т Н.
При разработке чертежей зубчатых колес, корпусов редукторов, приводов и т.д. применяются показатели w (E w , T w), S c (E c , T c), f a (рисунок 36).
При контроле зубчатых колес используют комплексы показателей, которые установлены для различных степеней точности. Комплексы контроля являются равноправными, но не равноценными. Первый из них (для каждой нормы, образованный одним комплексным показателем, дает наиболее полную оценку точности колеса). Каждый последующий характеризует значительную долю основной погрешности или отдельные ее части.
Выбор того или иного комплекса контроля зависит от назначения и точности зубчатых колес и передач (принцип инверсии), их размеров, практики контроля, объема и условий производства и др. Для выбранного комплекса на чертеже зубчатого колеса с нестандартным исходным контуром указывают необходимые допуски и отклонения и колесо контролируют по всем параметрам.
В чертежах зубчатых колес со стандартным исходным контуром (рисунок 37), показатели комплекса конструктор не указывает; эти показатели назначаются технологическими службами.
Контроль зубчатых колес может быть приемочный, профилактический и технологический.
Приемочный контроль – контролируют показатели комплекса.
Профилактический – отладка технологических процессов и выявление причин брака.
Для контроля кинематической точности используют приборы для измерения кинематической погрешности колес, измерительного межосевого расстояния, накопленной погрешности шагов, радиального биения, колебания длины общей нормали, погрешности обката.
При контроле плавности работы применяют приборы для измерения местной кинематической и циклических погрешностей, шага зацепления, погрешности профиля, отклонений углового шага.
При контроле полноты контакта применяют приборы для измерения суммарного пятна контакта, осевого шага, направления зуба, погрешности формы и расположения контактной линии.
При контроле бокового зазора измеряют приборами смещение исходного контура, отклонение измерительного межосевого расстояния, отклонение средней длины общей нормали, толщину зуба (в том числе штангензубомерами).
Рисунок 37 – Зубчатое колесо
Немного о методах измерения толщины зуба.
В большинстве зубчатых передач для правильной работы необходимо обеспечить боковой зазор. В передачах с регулируемыми осями зазор может настраиваться изменением межосевого расстояния. В передачах с постоянным межосевым расстоянием зазор обеспечивается при нарезании зубьев колёс. Для этого на параметр, характеризующий толщину зуба, задаётся поле допуска с двумя минусами. Таким образом в передаче гарантируется некий зазор между j nmin зубьями. Величина бокового зазора и допуск на боковой зазор (толщину зуба) задаётся в виде сопряжния (А, B, C, D, E, H). А - самый грубый вид сопряжения, Н - самый точный вид сопряжения (минимальный гарантированный зазор равен нулю). Вид сопряжения указывается в степени точности колеса (например, 8-В)
Существует несколько разных геометрических параметров, которыми можно выразить толщину зуба и следовательно боковой зазор в передаче:
- толщина зуба по хорде S c ;
- длина общей нормали W ;
- размер по шарикам M ;
- смещение исходного контура E H ;
- межосевое расстояние в беззазорном зацеплении с колесом-эталоном;
Эти параметры в пределах одного колеса связаны строгими геометрическими отношениями. Т.е. зная один параметр можно вычислить любой другой. Формулы приводить здесь не буду. Все требуемые расчёты есть в ГОСТ 16532-70 "Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные внешнего зацепления. Расчет геометрии" и в различных программах.
для измерения косозубых колёс используются шарики
Преимущества:
- измерения проводится универсальными приборами для измерения длин (штангенциркуль, микрометр) и шариками/роликами диаметр которых можно достаточно легко проконтролировать;
- удобно измерять мелкомодульные колёса;
- измерение не требует никаких баз. Базирование происходит непосредственно по эвольвентным поверхностям зубьев;
- возможность измерения не ограничена геометрическими параметрами колеса.
Недостатки:
- на результат измерения влияет точность профиля зуба;
- измерение показывает среднее арифметическое толщин противоположных зубьев, т.е. не полностью выявляет радиальное биение венца
Цилиндрические зубчатые передачи. Передача цилиндрическими шестернями осуществлена от верхнего коленчатого вала к кулачковым валам топливных насосов и к воздуходувке, от нижнего коленчатого вала к масляным и водяному насосам. Кроме того, в масляном насосе имеются две пары цилиндрических шестерен: с прямыми и шевронными зубьями.
Нормальная работа шестеренчатой передачи во многом зависит от зазора между зубьями шестерен. При выявлении неисправностей в работе зубчатой передачи необходимо в первую очередь проверить зазоры между зубьями шестерен. Эти зазоры проверяют при помощи индикатора, ножку которого упирают в рабочую поверхность одного из зубьев. Разность показаний индикатора при покачивании шестерен будет соответствовать действительной величине зазора между зубьями. После разборки привода, а также при замене отдельных шестерен или подшипников необходимо проверить и при необходимости отрегулировать зацепление шестерен (боковой зазор между зубьями, а также прилегание зубьев по отпечатку краски).
Регулировка зацепления шестерен привода масляного и водяного насосов. Прокладками 1 (рис. 166), которые укладывают под фланец корпуса 2, регулируют величины зазоров между зубьями шестерен 4 и 3 привода масляного насоса. Для дизелей, выпускаемых с 1961 г., у которых регулятор числа оборотов установлен на левой стороне, зацепление цилиндрических шестерен привода масляного насоса регулируют прокладками /1 (см. рис. .120). Для новых шестерен зазоры должны быть впре делах 0,24-0,4 мм, а для работавших не более 0,55 мм. Ступенчатость торцов зубьев парных шестерен допускается до 2 мм. Для удобства регулировки зазоров прокладки изготовляют толщиной 0,2; 0,3 и 0,75 мм.
При проверке прилегания зубьев отпечаток краски на каждом зубе должен быть не менее 50% длины и не менее 50% высоты зуба. Отрегулировав зацепление шестерен, просверливают два отверстия под штифты 14 в корпусе привода и в блоке и развертывают их совместно.
Регулировку зазоров между зубьями шестерен 4 и 5 привода водяного насоса и пределах 0,2-0,4 мм производят за счет перемещения корпуса (плиты), в котором монтируют насос, относительно блока дизеля. Прилегание зубьев по краске должно быть не менее 40% по высоте зуба и не менее 50% по его длине.
Аналогично регулируют зацепление шестерен привода масляного насоса центробежного фильтра. После регулировки зацепления шестерен привода водяного и масляного насосов ступенчатость шестерен не должна превышать 2 мм.
Зазоры между зубьями шестерен устанавливают в пределах 0,1-0,3 мм для любой пары новых шестерен и не более 0,55 мм для работающих шестерен. Колебания величин зазоров для одной пары шестерен не должны превышать 0,1 мм. Качество зацепления шестерен проверяется по прилеганию зубьев. Отпечаток краски должен быть не менее 50% по высоте зуба и не менее 60% по его длине с расположением отпечатка в средней части зуба. Ступенчатость всех шестерен привода не должна превышать 2 мм. Если необходимо уменьшить ступенчатость шестерен между кронштейнами 8 и блоком дизеля, устанавливают стальные прокладки.
Регулировка зацепления шестерен привода воздуходувки. При каждом монтаже воздуходувки па дизеле, замене приводных шестерен или самой воздуходувки необходимо отрегулировать зацепление ее приводных шестерен. При правильном зацеплении зазоры между зубьями шестерен находятся в пределах 0,1-0,25 мм для новых шестерен и не превышают 0,4 мм для работавших шестерен. Площадь прилегания зубьев по отпечатку краски составляет не менее 50% высоты и не менее 60% длины зуба. Ступенчатость шестерен не превышает 2 мм.
Зацепление регулируют путем перемещения воздуходувки на шпильках, которыми она прикрепляется к блоку. Такое переме щение производится только после плавного ввода в зацепление! шестерен 1 и 2 (рис. 167) и предварительной проверки зацепления. Разрешается производить рассверловку или распиловку отверстии в воздуходувке (для проходов шпилек), если имеющиеся отверстия не обеспечивают ее перемещения. Боковой зазор между зубьями шестерен проверяют следующим образом. Осторожно провертывают ведомую координационную шестерню 4 до упора зубьев шестерен 1 и 2 и в этом положении устанавливают шкалу индикатора на нуль. Затем провертывают шестерню 4 в противоположную сторону также до упора зубьев шестерен 1 и 2. По показанию индикатора определяют действительную величину зазора.
Регулировка зацепления координационных шестерен воздуходувки. Зацепление координационных шестерен воздуходувки необходимо контролировать при замене шестерен, роторов или подшипников. Координационные шестерни подбирают и прирабатывают друг к другу в процессе их изготовления. Поэтому замену этих шестерен необходимо производить только комплектно.
Зацепление координационных шестерен воздуходувки должно удовлетворять следующим требованиям.
1. Боковой зазор между зубьями новых шестерен должен быть в пределах 0,05-0,2 мм и до 0,35 мм для старых. Колебание зазоров для одной пары шестерен допускается до 0,1 мм.
2. Прилегание зубьев шестерен по краске должно быть не менее 60,% по длине зуба и не менее 50% по высоте зуба.
3. Несовпадение наружных торцов шестерен (по зубьям) допускается не более ± 1 мм.
Регулировка зацепления шестерен масляного насоса. При замене шестерен масляного насоса (синхронных или шевронных) необходимо контролировать зацепление их зубьев.
Суммарный зазор между зубьями шевронных шестерен, прижатых к одному торцу насоса, должен быть в пределах 0,10- 0,15 мм. Величину зазора обеспечивают подбором шестерен. При этом ведомую синхронную шестерню 5 (см. рис. 43) необходимо укрепить штифтом таким образом, чтобы боковой зазор с каждой стороны зуба шевронной шестерни был не менее 0,05 мм, а зазор в синхронных шестернях был выбран в сторону его уменьшения.
Боковой зазор между зубьями синхронных шестерен должен быть в пределах 0,03-0,15 мм для новых шестерен и не более 0,25 мм для работавших шестерен. Величину зазора обеспечивают подбором шестерен. Задеилсние зубьев синхронных шестерен проверяют также по отпечаткам краски, которые должны быть по высоте зуба не менее 65% и по длине зуба не менее 70%.
Зазоры между зубьями шестерен масляного насоса повышенной производительности не регулируются, а только контролируются. Качество зацепления шестерен обеспечивается изготовлением насоса и шестерен. Величина бокового зазора между зубьями не должна превышать 0,55 мм.
Конические зубчатые передачи. Шестерни с коническими зубьями установлены на вертикальной передаче, на приводах к регулятору числа оборотов и тахометру.
Качество зацепления между зубьями шестерен необходимо проверять при каждом подъемочном ремонте тепловоза, при появлении каких-либо неисправностей в работе передачи, при замене шестерен, подшипников или других деталей, а также после разборки зубчатой передачи. У каждой пары шестерен проверяют прилегание зубьев по краске и величину боковых зазоров между зубьями.
Боковые зазоры между зубьями проверяют при помощи индикатора, а качество прилегания по краске, так же как и у шестерен с цилиндрическими зубьями.
Регулировка зацепления шестерен вертикальной передачи. Перед проверкой необходимо убедиться в правильности подбора кольца 16 (см. рис. 119), которым определяется предварительная величина бокового зазора между зубьями шестерен. Для новых шестерен боковые зазоры между зубьями должны соответствовать зазору, установленному на заводе-изготовителе и нанесенному на торце одного из зубьев большой шестерни. Практически зазоры должны быть в пределах 0,3-0,55 мм (до 0,7 мм для работавших шестерен) при выбранном разбеге ко ленчатого вала в сторону увеличения зазора и не менее 0,2 мм (0,1 мм для работавших шестерен) при выбранном разбеге в сторону уменьшения зазора. При этом колебание зазоров для одной пары шестерен не должно превышать 0,25 мм.
Для проверки прилегания зубьев по краске зубья малой шестерни покрывают тонким слоем глазури (краски) и после этого проворачивают передачу на несколько оборотов сначала в одну, а потом в другую сторону. При этом разбег коленчатого вала должен быть выбран в сторону уменьшения разора.
Длина отпечатка краски на выпуклой стороне зуба большой шестерни должна быть не менее 50 мм, а на вогнутой стороне 35 мм. Отпечатки должны располагаться в зоне делительного, конуса, а по длине - несколько ближе к вершине зуба; допускается расположение отпечатка ближе к основанию при условии, что длина отпечатка будет не менее 70 мм на выпуклой стороне и не менее 50 мм на вогнутой стороне зуба. Отпечаток может быть в виде сплошного пятна или в виде двух отдельных пятен с разрывом до 6 мм по длине. Начало отпечатка должно отстоять от вершины зуба не более чем на 5 мм.
При неудовлетворительном отпечатке, а также при необходимости изменения величины зазора между зубьями производится регулировка зацепления шестерен их осевым перемещением за счет прокладок, укладываемых под фланцы больших шестерен и корпусов вертикальных валов. Прокладки, помещаемые под фланец большой шестерни, изготовляют в виде полуколец толщиной 0,1 и 0,25 мм, а прокладки под корпус вертикального вала - в виде пластин толщиной 0,1; 0,25 и 1 мм.
Регулировка зацепления шестерен привода ре г у л ят о р а числа оборотов. Зазоры между зубьями шестерен должны быть в пределах 0,1-0,2 мм для новых шестерен и не более 0,4 мм для работавших шестерен. При измерении величин зазоров необходимо выбрать возможные разбеги в каждой паре шестерен следующим образом: для одной из шестерен выбрать разбег в сторону, увеличения зазора и для другой- в сторону его уменьшения. При проверке зацепления шестерен на прилегание по краске отпечаток должен быть не менее 50% длины зуба. Необходимые величины зазора между зубьями и прилегание зубьев обеспечиваются подбором регулировочных прокладок. Ступенчатость торцов зубьев шестерен допускается до 2 мм.
Точность зубчатых передач определяется величиной погрешности угла поворота ведомого звена, которая зависит от погрешностей шага, толщины и профиля зуба, погрешностей межосевого расстояния, т.е. погрешностей изготовления и сборки.
Стандарты разделяют показатели точности и бокового зазора. Стандартами для зубчатых передач предусмотрены 12 степеней точности изготовления и сборки колес, пар и передач (для цилиндрических мелкомодульных m < 1 мм ГОСТ 9178-81 и с m ≥ 1,0 мм ГОСТ 1643-81). С увеличением цифры степени точность зубчатых колес уменьшается. Для колес 1–3 степеней численные параметры точности не оговорены. Колеса 4 и 5 степеней точности применяются в качестве эталонных, в зацеплении с которыми контролируются серийно изготавливаемые колеса. Наиболее часто применяют колеса 6–10 степеней точности.
Колеса 6-й степени применяют для высококачественных передач при скоростях, превышающих 8 м/с. Их используют в приборах и механизмах высокой чувствительности и точности, при предъявлении жестких требований к постоянству передаточного отношения и плавности хода.
Колеса 7-й степени точности применяют в точных приборах при окружных скоростях зубьев до 8 м/с и умеренных нагрузках; а колеса 8-й степени – в приборах средней точности для неответственных кинематических цепей при окружных скоростях зубьев до 6 м/с.
9-ю и 10-ю степени точности назначают для зубчатых колес пониженной точности при использовании в неответственных передачах. Колеса могут работать с повышенным шумом и толчками в зацеплениях зубьев при низкой окружной скорости до 2 м/с.
Зубчатые колеса передаточных механизмов приборных устройств обычно имеют 7-ю или 8-ю степень точности. Применение 6-й степени должно быть обосновано.
Для каждой степени точности зубчатых колес и передач установлены нормы: кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев. Показателем кинематической точности зубчатого колеса является наибольшая кинематическая погрешность F ir " , определяемая экспериментально на специальных приборах – кинематометрах как наибольшая погрешность угла поворота колеса в пределах одного оборота при его зацеплении с эталонным зубчатым колесом (рис. 14.14, а). Кинематическая точность характеризует постоянство передаточного отношения за один оборот колеса.
|
|
|
|
Показателем плавности работы колеса является местная кинематическая погрешность f ir " , которая определяет величину составляющих полной погрешности угла поворота и многократно повторяется за один оборот колеса. Плавность характеризует постоянство передаточного отношения в пределах поворота колеса на один зуб.
Кинематическая погрешность при расчетах оценивается по допускаемому отклонению F i " , которое определяется как
F i " = F p + f f , мкм, (14.14)
где F p – допуск на накопленную погрешность шага по зубчатому колесу, назначается в зависимости от степени точности по норме кинематической точности (табл. 14.1); f f – допуск на погрешность профиля зуба, назначается в зависимости от степени точности по норме плавности (табл. 14.2).
Таблица 14.1
Допуск на накопленную погрешность шага F p , мкм
Таблица 14.2
Допуск на погрешность профиля зуба f f , мкм
Норма контактов зубьев характеризует полноту прилегания боковых поверхностей сопряженных зубьев в передаче (рис. 14.14, б) и определяется погрешностью направления зуба, перекосом и непараллельностью осей колес. Норма контакта существенна для тяжело нагруженных передач. Для полимерных и металлополимерных передач, в приборостроении она не важна.
На точность зубчатых передач с нерегулируемым межосевым расстоянием, работающих в реверсивном режиме, влияет величина бокового зазора, измеряемого в микрометрах по общей нормали к профилям зубьев (рис. 14.14, в). Боковой зазор передачи регламентируется видом сопряжения зубчатых колес и допуском на боковой зазор. Для мелкомодульных передач (m < 1 мм) стандартом независимо от степени точности колес установлено 5 видов сопряжений, по которым зуб одного колеса входит во впадину второго. Вид сопряжения, определяющий величину минимального бокового зазора j n min в порядке его возрастания обозначается буквами H ,G ,F ,E иD (рис. 14.14, г), а допуск на боковой зазор – h ,q ,f ,e . Видам сопряжений D и E соответствует вид допуска на боковой зазор е, а видам сопряжений F , G , H –допуски f , g , h соответственно. Для передач с модулем m ≥ 1 мм установлено в порядке увеличения гарантированного бокового зазора j n min 6 видов сопряжения: H , E , D , C , B , A и 8 видов допусков на боковой зазор: h , d , c , b , a , x , y , z . Допуск h соответствует видам сопряжений H , E ; допуски d , c , b , a соответствуют соответственно сопряжениям D , C , B , A ; допуски x , y , z не связаны с определенным видом сопряжения.
Причинами появления бокового зазора являются уменьшение толщин сопряженных зубьев, предусмотренное при изготовлении; увеличение межосевого расстояния при сборке; эксцентриситеты делительных окружностей находящихся в зацеплении колес.
Боковой зазор необходим для работы передачи. Он позволяет компенсировать температурные деформации, влияние неточностей межосевого расстояния, прогибов валов, зазоров в опорах и обеспечивает условия смазки.
Сопряжение Н с минимальным зазором применяют в тихоходных передачах при наличии стабильного температурного режима и одинаковом температурном коэффициенте линейного расширения корпуса и зубчатых колес. При колебаниях температуры и применении различных материалов при изготовлении элементов колес необходимы сопряжения G … D с гарантированным зазором, исключающим заклинивание передачи при изменении толщин зубьев, уменьшении межосевого расстояния.
Точность изготовления зубчатых колес и передач задается на чертеже степенью точности, а требования к боковому зазору – видом сопряжения по нормам бокового зазора. Например, зубчатая передача со степенью по нормам кинематической точности 7, по нормам плавности 8, по нормам контакта зубьев 7, с видом сопряжения H и допуском на величину бокового зазора h обозначается 7 – 8 – 7H h . Если мелкомодульная передача имеет одинаковую степень точности по всем трем нормам точности, например 7-ю, и сопряжение F с соответствующим допуском f на боковой зазор, она будет обозначаться 7F f ; соответственно для передачи с m ≥ 1 со степенью точности 8 и сопряжением В, допуском х точность обозначают 8В х.
Вид сопряжений зубьев колес в передаче характеризуется наименьшим гарантированным боковым зазором. Боковым зазором называют измеренное по нормали расстояние между нерабочими профилями зубьев колес, находящихся в зацеплении (рис. 5.133, а).
Боковой зазор необходим для обеспечения нормальных условий эксплуатации зубчатой передачи. Он компенсирует температурные деформации, погрешности монтажа передачи и служит для размещения смазки.
Рис. 5.133.
Системой допусков на зубчатые передачи устанавливается гарантированный боковой зазор 7^,т(п - наименьший предписанный боковой зазор. Величина гарантированного зазора определяется вне зависимости от степени точности колес и передачи.
Для удовлетворения требований различных отраслей промышленности, независимо от степени точности изготовления колес передачи, предусмотрено шесть видов сопряжений зубьев колес в передаче: А, В, С, Д Еи Н, определяющих различную величину у ^Срис. 5.133, 6).
Виды сопряжений зубчатых колес в передаче в зависимости от степени точности по нормам плавности работы указаны ниже.
Видам сопряжений Н и Е соответствует вид допуска на боковой зазор И, а видам сопряжений Д С, В и А - виды допуска сі, с, Ь и а соответственно.
Соответствие между видом сопряжения зубчатых колес в передаче и видом допуска на боковой зазор допускается изменять; при этом также могут быть использованы виды допусков х, у, ь
Устанавливаются шесть классов отклонений межосевого расстояния, обозначаемых в порядке убывания точности римскими цифрам и от / до VI.
Гарантированный боковой зазор в каждом сопряжении обеспечивается при соблюдении предусмотренных классов отклонений межосевого расстояния:
Допускается изменять соответствие между видом сопряжения и классом отклонений межосевого расстояния.
С увеличением в сопряжении гарантированного бокового зазора предусмотрен возрастающий по величине одноименно обозначаемый допуск (кроме сопряжения £).
Иногда конструктор вынужден назначить другой, обычно более грубый класс. Гарантированный боковой зазор в этом случае уменьшится, а его численное значение указывают в условном обозначении зубчатой передачи:
гдеупт|п ^лfa - стандартные значения гарантированного бокового зазора и предельного отклонения межосевого расстояния для данного вида
сопряжения; - отклонение межосевого расстояния для назначенного более грубого класса.
Вследствие увеличения температуры при работе передачи размеры колес увеличиваются в большей степени, чем расстояние между их осями, поэтому боковой зазор уменьшается. Боковой зазоруят1п, необходимый для компенсации температурных деформаций и размещения смазочного материала, определяется по формуле:
где V - толщина слоя смазочного материала между зубьями; а",- межосевое расстояние; а{ и а, - температурный коэффициент линейного расширения материала колес и корпуса; Д/° и - отклонение температуры колеса и корпуса от нормальной температуры (20 °С); а - угол профиля исходного контура.
Боковой зазор обеспечивают за счет радиального смешения исходного контура рейки (зуборезного инструмента) от его номинального положения / (рис. 5.134) в тело колеса. Под номинальным положением исходного контура понимается положение исходного контура на зубчатом колесе, лишенном погрешностей, при котором расстояние от рабочей оси вращения до делительной прямой равно:
где хтп - номинальное смещение исходного контура, не предусматривающее бокового зазора.
Рис. 5.134.
1 - номинальное положение исходного контура: 2 - действительное положение исходного контура
Дополнительное смещение исходного контура Е,1Г - дополнительное смешение исходного контура от его номинального положения в тело зубчатого колеса, осуществляемое с целью обеспечения в передаче гарантированного бокового зазора (см. рис. 5.134).
Наименьшую величину, дополнительное смешение исходного контура назначают в зависимости от степени точности по нормам плавности и от вида сопряжения и обозначают: для зубчатого колеса с внешними зубьями - £№, для зубчатого колеса с внутренними зубьями +ЕВ. Допуск на дополнительное смешение исходного контура Т" установлен в зависимости от допуска на радиальное биение Ег> вида сопряжения, причем Тн> ЕГТН>
Показателями бокового зазора являются: наименьшее дополнительное смещение исходного контура ЕНе(Еш) или наименьшее задаваемое отклонение средней длины обшей нормали ЕН1Упь(Ены) (рис. 5.135), или наименьшее отклонение зуба по постоянной хорде в нормальном сечении - £д, или отклонение измерительного межосевого расстояния ЕЛі ЕГ1 (рис. 5.136), или наименьшее отклонение обшей
Рис. 5.135.
нормали верхнее Ет(Ет). Их назначают в зависимости от вида сопряжения и степени точности по нормам плавности работы.
Для передач с нерегулируемым расположением осей - предельные отклонения межосевого расстояния ±/й, а с регулируемым - наименьший боковой зазорупт|п.
Средняя длина обшей нормали
Рис. 5.136.
где И", И%,]Уг - действительные длины обшей нормали; г - число зубьев.
Стандартом установлены допуски на дополнительное смешение исходного контура Тн, допуск на среднюю длину обшей нормали Тш и допуск на толщину зуба Те9 а также предельные отклонения
межосевого расстояния: нижнее - Ea.t и верхнее Ел.
Связь смешения исходного контура с боковым зазором и уменьшением толщины зуба Еа можно определить из треугольников abc и dcb (см. рис. 5.134):
Общий боковой зазор должен состоять из гарантированного зазора У"пип и зазора Кр компенсирующего погрешность изготовления зубчатых колес и монтажа передачи, уменьшающих боковой зазор, т. е.
Необходимое смешение исходного контура обоих зубчатых колесах равно
Из этой формулы следует, что различную величину бокового зазора в зависимости от вида сопряжения зубьев можно получить путем соответствующего смешения исходного контура.
Величина К} предназначена для компенсации погрешностей изготовления зубчатых колес монтажа передач: межосевого расстояния/,^ шага зацепления ^, на обоих колесах, направление зубьев Е^ на обоих колесах, отклонения от параллельности осей/^ и перекоса />г осей и может быть определена по формуле
Максимальное значение бокового зазора между зубьями в передаче стандартом не ограничивается. Его значение можно определить из решения сборочной размерной цепи, составляющими звеньями которой являются межосевое расстояние и смешение исходных контуров при нарезании обоих колес и др. При этом максимальный зазор не должен превышать значения, получаемого при наиболее неблагоприятном сочетании отклонений составляющих звеньев, т. е.