Точність виготовлення зубчастих передач

Основними помилками виготовлення зубчаcтих коліс є помилки кроку і форми профілю зубців та помилки в напрямку зубців відносно твірної ділильного циліндра.

Помилки кроку і профілю порушують кінематичну точність і плавність роботи передачі. Миттєві значення передаточного відношення i в процесі обертання періодично змінюються (при i_ср = const). Зміна передаточного відношення i приводить до порушення точності кінематичних ланцюгів, які виконують слідкуючі, ділильні та вимірні функції в верстатах, приладах і т.п., до виникнення додаткового динамічного навантаження, ударів та шумів у зачепленні.

Помилки в напрямку зубців у сполученні із перекосом валів приводять до нерівномірності розподілу навантаження за довжиною зуба.

Стандарт регламентує 12 ступенів точності, кожний із яких характеризується нормами кінематичної точності, плавності роботи та контакту зубців. Ступінь точності вибирається залежно від призначення й умов роботи передачі. Найбільш поширеними є передачі високоточні (6 ступінь), точні (7 ступінь), середньої точності (8 ступінь), пониженої точності (9 ступінь).

Розмір бокового зазору, необхідного для виключення заклинювання зубців, регламентується стандартом: Н - нульовий, Е - малий, С і D - зменшений, В - нормальний, А - збільшений зазори.

Стандарт регламентує також допуски на міжосьову відстань й інші параметри.

Необхідний ступінь точності вибирається в залежності від призначення і умов роботи передачі. В табл. 7.1 приведено вимоги до точності найбільш поширених в машинобудуванні 6, 7, 8-го, а також 9-го ступеню точності.

Умови роботи і види руйнування зубців. Умови роботи зуба в зачепленні. При передачі обертаючого моменту в зачепленні, крім нормальної сили F_n, діє сила тертя F_т = F_nf (f - коефіцієнт тертя), яка зв’язана із ковзанням зубців (рис. 7.7). Під дією цих сил в зубі створюється складний напружений стан. Основний вплив на його роботоздатність чинять два види Напруження: контактна σ_н і згинальна σ_F. Напруження σ_н і σ_F змінюються в часі за переривчастим віднульовим циклом. Час дії σ_F за один оберт зубчатого колеса дорівнює тривалості зачеплення одного зуба. Час дії Напруження σ_н менший і приблизно дорівнює тривалості зачеплення даної точки поверхні зуба. Змінні напруження, що виникають в матеріалі зубців, є причиною їх руйнування від втомленості.

Руйнування зубців може бути двох видів: 1) руйнування від великого перевантаження статичної або ударної дії; його попереджують, враховуючи перевантаження при розрахунках, або захищаючі привод від перевантаження; 2) руйнування від втомленості, яке виникає від дії змінного напруження протягом тривалого часу; його попереджують шляхом визначення розмірів зубців при розрахунках на втомленість.

Загальні заходи попередження руйнування зубців: збільшення модуля, позитивне зміщення при нарізанні зубців, термообробка, наклепування, зменшення навантаження по краях зубців.

Руйнування поверхні зубців зв’язано із контактною напругою і тертям. Викришування поверхні зубців від втомленості є основним видом їх руйнування при нормальному зачепленні. При цьому спрацювання зубців незначне, в їх поверхневому шарі з’являється втомленість, виникають невеликі заглиблення, які зростають і перетворюються у раковини. Викришування починається біля полюсної лінії на ніжках зубців, де навантаження передається однією парою зубців.

Основні заходи попередження викришування поверхні зубців: визначення їх розмірів розрахунками на втомленість за контактною напругою, підвищення твердості матеріалу шляхом термообробки, підвищення ступеня точності.

Абразивне спрацювання є основною причиною руйнування передач при поганому змащенні. До цих передач належать відкриті передачі, а також закриті, але погано захищені від забруднення мастила абразивними частинками. Це передачі гірничорудних, транспортних, вантажопідйомних, сільськогосподарських машин. У спрацьованої передачі збільшуються зазори в зачепленні і, як наслідок, зростають динамічне навантаження і шум, зменшується площа поперечного перерізу і міцність зубців.

Основні заходи попередження спрацювання: підвищення твердості поверхні зубців, захист від забруднення, використання спеціальних мастил.

Заїдання спостерігається у високонавантажених і високошвидкісних передачах. У місці дотику зубців розвивається висока температура, що приводить до розриву масляної плівки і створення металевого контакту. При цьому виникає зварювання матеріалу і подальший відрив частинок металу від поверхні зуба.

Заходи попередження - ті ж самі, що й проти спрацювання. Крім того, бажано фланкування зубців, інтенсивне охолодження мастила, використання спеціального протизадирного мастила підвищеної в’язкості.

Пластичний зсув характерний для важконавантажених тихохідних зубчатих коліс, виготовлених із м’якої сталі. При перевантаженні на м’якій поверхні зубців виникають пластичні деформації з подальшим зсувом у напрямку ковзання.

Попереджують пластичні зсуви шляхом підвищення твердості робочої поверхні зубців.