Сборка цилиндрических зубчатых передач

Цилиндрические передачи составляют примерно 75 – 80 % всех передач в машинах. Они характеризуются нормами кинематической точности, плавности работы, пятнами контакта и величиной гарантированного бокового зазора. Боковой зазор предназначен для компенсации возможных погрешностей, связанных с неточностью изготовления зубьев, неточностью межосевых расстояний между колесами, возможности изменения формы и размеров зубьев при нагреве, что может привести к заклиниванию передачи, а так же необходим для смазки зубьев. Одновременно боковой зазор является причиной ударов, что вызывает дополнительный износ зубьев и появление мертвого хода в передаче. Таким образом, величина зазора должна обеспечивать плавность работы колеса и наименьший мертвый ход передачи. Следовательно, верхняя граница бокового зазора определяется допустимой силой удара в момент включения и реверсирования зубчатой передачи и минимальной величиной мертвого хода. На величину бокового зазора оказывают влияние толщина зубьев и смещение делительных окружностей зубчатых колес.

Смещение делительных окружностей зубчатых колес определяется также погрешностями изготовления деталей зубчатой передачи (валов, колес, подшипников и др.).

Рассмотрим схему размерной цепи, определяющей смещение делительных окружностей в зубчатых колесах механизма, где А_D - боковой зазор.

Параллельность и отсутствие перекосов характеризуют работоспособность зубчатой передачи. Перекос в зацеплении часто бывает основной причиной обломов, сколов и выкрашивания зубьев, что снижает долговечность работы зубчатой передачи.

Допустимые величины непараллельности и перекосов зубчатых передач определяются ГОСТом.

В ряде случаев в процессе сборки не получается удовлетворительного сцепления колес, что может быть вызвано какой либо ошибкой или неблагоприятным суммированием различных погрешностей, каждая из которых находится в пределах допуска.

Наиболее типичными случаями, вызывающими погрешности сборки зубчатой передачи являются следующие:

1. Недостаточный зазор по всему зубчатому венцу. Причинами такого явления могут быть:

а) Зубья на одном или обоих колесах толще или больше, чем задано по чертежу. В этом случае зубчатая пара заменяется или отправляется на контроль толщины зубьев.

б) Межосевое расстояние между колесами уменьшено. В этом случае производится соответствующее измерение, производят перепрессовку втулок корпуса и их правильное растачивание.

2. Увеличенный зазор по всему зубчатому венцу. Причинами данного явления могут быть:

а) Зубья на одном или обоих колесах тоньше, чем задано по чертежу.

б) Межосевое расстояние увеличено, и его точность достигается аналогично предшествующему случаю.

3. Неравномерный зазор по всему венцу. В этом случае предварительно («на глаз») определяется наихудшее положение (например, наименьший зазор). После этого зубчатые колеса расцепляются, одно из них поворачивается на 180 град. и колеса снова вводятся в зацепление. Если в этом случае характер зацепления остается прежним, то причина погрешности кроется в первом колесе. Если в месте наименьшего зазора будет получаться наибольший зазор, то причина погрешности заключается во втором колесе, которое следует заменить. Погрешности зацепления в этом случае связаны с неравномерной толщиной зубьев и эксцентричным биением зубчатого венца или оси отверстия колеса. Однако, точно установить причину можно путем соответствующих измерений зубчатого колеса.

4. Зубчатое колесо перекошено и при зацеплении заметно биение торцов зубьев. Погрешность устраняется перепрессовкой зубчатого колеса на валу.

Качество зубчатой передачи характеризуется также величиной и расположением пятна контакта на боковых поверхностях зубьев. Уменьшение пятна контакта свидетельствует об увеличении нагрузки, что ведет к интенсивному износу зубьев. Смещение пятна контакта к какому-либо краю зубьев вызывает одностороннее приложение нагрузки, что увеличивает износ зубьев и ведет к их выкрашиванию. Правильность расположения пятна контакта определяется точностью изготовления зубчатых колес. Основной причиной неприлегания зубьев по длине или уменьшения пятна контакта является непараллельность и перекос осей отверстий в корпусе или в соединении «зубчатое колесо – вал». При этом перекос оказывает более значительное влияние, чем непараллельность.

Рассмотрим форму и положение пятна контакта при различных схемах зацепления зубчатых колес.

а) – зацепление правильное;

б) – межосевое расстояние увеличено;

в) – межосевое расстояние уменьшено;

г) – перекос.

Требуемая точность сборки зубчатых передач обычно достигается методами полной и неполной взаимозаменяемости. Однако, в некоторых случаях точность может достигаться на отдельных звеньях размерных цепей методами регулирования и пригонки, которые определяют точность положения и зацепления зубчатых колес.

Совпадение двух торцов зубчатых колес достигается методом регулирования при использовании в качестве подвижного компенсатора одного из зубчатых колес.

Проверка величины бокового зазора производится с помощью щупа или индикаторного устройства. Собранные быстроходные зубчатые передачи подвергаются обкатке на специальных стендах для улучшения приработки поверхностей и повышения КПД передачи.

Одновременно производится контроль качества сборки на нагрев и уровень шума. Резкий шум свидетельствует о погрешностях изготовления или сборки узла.