Конструктивные разновидности зубчатых колес реферат

Обновлено: 28.06.2024

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 4
ОСНОВНЫЕ ТИПЫ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ 6
ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ 8
КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ПЕРЕДАЧИ 18
ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ24
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 33

ВВЕДЕНИЕ
Сегодня трудно найти такую машину, в которой нет зубчатого механизма. Они применяются практически во всех машинах, во всех разновидностях технологического оборудования. Зубчатые передачи прошли многовековой путь развития.
Первое применение зубчатых передач началось несколько тысячелетий назад. В Древнем Египте на берегах Нила для орошения плодородных земель уже использовались оросительные устройства, состоявшие из деревянной зубчатой передачи и колеса с большим числом ковшей. Такое устройство приводилось в действие быком. Вода поднималась на более высокий уровень и по каналам доставлялась к потребителю.
Первоначально зубчатые колеса изготовлялись ремесленниками и имели самую простую форму. Вместо зубьев применяли деревянные цилиндрические или прямоугольные пальцы, которые устанавливали по периферии деревянных ободьев.
Промышленная революция ознаменовалась переходом от деревянных передач к металлическим. Ветряные и водяные движители уже могли создавать усилия, которые не выдерживали деревянные детали. Для преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное с целью приведения в действие ударных устройств средневековые мастера стали применять кулачковый и кривошипный механизмы. Таким образом, механизированные фабрики Европы Нового времени в результате промышленной революции заменили ручной труд машинами, а также сконцентрировали большие мощности на относительно небольших площадях. Однако передаточные механизмы были в 17-18 веках достаточно громоздкими и неэффективными. Именно в это время ученые-механики начали разрабатывать классическую теорию зацепления профилей зубьев (Ф.Делахир, М.Камус, Л.Эйлер).
С появлением паровой машины возникла необходимость в передаче еще больших мощностей. Соответственно, потребовалось конструировать металлические редукторы. К 1850 году ткацкие станки с механическим приводом были уже втрое производительнее ручных станков. Более дешевая энергия дала возможность повысить быстродействие станков, и это укрепило их экономическое преимущество. Паровой двигатель был достаточно мощным, чтобы приводить в движение несколько текстильных станков, и соответствующие станки приходилось размещать вокруг двигателя. Паровой двигатель также сделал возможным размещение производств не только у воды, а там, где были уголь, рабочие руки, рынки сбыта и транспорт. Новое время проводило и селекцию самых оптимальных конструкций зубчатых передач – тиражироваться начинали именно те, что давали максимальный экономический эффект. К середине 19 века, по-видимому, следует отнести появление первых серийных редукторов. Ну а появление во второй половине 19 века электрического привода, бензиновых и дизельных двигателей означало разработку редукторов с заданными параметрами. Зубчатые механизмы предназначались для передачи вращательного движения от высокооборотных двигателей и преобразования (снижения) его параметров. Даже самые первые электродвигатели и ДВС обладали скоростью и моментом, как правило, не подходящим для использования в технологическом процессе.

Классификация и разновидности зубчатых колес и передач, их функциональные особенности, цели и задачи установки. Эвольвента и ее свойства, общая характеристика и назначение. Способы нарезания зубчатых колес. Порядок и этапы подрезания профиля зуба.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	16.11.2013
Размер файла	510,4 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Зубчатые передачи

зубчатый колесо передача эвольвента

Бурное развитие науки и техники приводит к появлению новых материалов, новых технологических решений позволяющих создавать принципиально новые конструкции, однако фундаментальные методические положения остаются неизменными.

В XI веке особое внимание уделено машиностроительной и самолётостроительной отраслям, в связи с этим хотелось бы остановиться на элементах общего назначения используемых в данных отраслях, а именно зубчатых передачах.

В реферате дано определение зубчатой передаче, рассмотрены их классификации, методика расчета геометрических параметров зубчатых колес.

Также в данной работе описаны назначения зубчатой передачи, приведены характеристики передачи в механизмах.

1. Зубчатое колесо, классификация

Зубчатое колесо, шестерня - основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрическойили конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое зубчатое колесо с меньшим числом зубьев называть шестернёй, а большое - колесом. Однако часто все зубчатые колёса называют шестернями.

Рис. 1. Зубчатое колесо

Зубчатые колёса обычно используются памрами с разным числом зубьев с целью преобразования вращающего момента и числа оборотов валов на входе и выходе. Колесо, к которому вращающий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается - ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то вращающий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение - механическая мощность - останется неизменным. Данное соотношение справедливо лишь для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

А) Поперечный профиль зуба

Профиль зубьев колёс как правило имеет эвольвентную боковую форму. Однако, существуют передачи с круговой формой профиля зубьев (передача Новикова с одной и двумя линиями зацепления) и с циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.

Параметры зубчатого колеса:

m - модуль колеса. Модулем зацепления называется линейная величина в р раз меньшая окружного шага P или отношение шага по любой концентрической окружности зубчатого колеса к р, то есть модуль - число миллиметров диаметра приходящееся на один зуб. Тёмное и светлое колёсо имеют одинаковый модуль. Самый главный параметр, стандартизирован, определяется из прочностного расчёта зубчатых передач. Чем больше нагружена передача, тем выше значение модуля.

Все геометрические параметры зубчатого зацепления выражаются через его модуль:

1. Модуль зубьев m==.

2. Высот зубьев h =2,25m.

3. Высота головки зуба h=m.

4. Высота ножки зуба h=2,25m.

5. Диаметр делительной окружности d =mz.

6. Диаметр окружности выступов d= d+2 h =d+2m=m(z+2).

7. Диаметр окружности впадин d= d+2 h =d+2 m=m( z+2).

8. Радиальный зазор между сопряженными кольцами с=0,25т.

9. Межосевое расстояние a=.

10. Шаг зубьев p=рm.

11. Толщина зуба S=0,5p=.

12. Ширина впадин l=0,5p=.

13. Ширина венца зубчатого колеса (длина зуба) b?(6…8).m

14. Диаметр ступицы d?(1,6…2) d.

15. Длина ступицы l=1,5 d.

16. Толщина обода д ?(2,5…4) m.

17. Угол профиля, угол зацепления б = б =20.

18. Делительный диаметр, начальный диаметр d = d =mz.

19. Основной диаметр. d =d cos б

Рис. 2 Параметры зубчатого колеса

В машиностроении приняты определенные значение модуля зубчатого колеса m для удобства изготовления и замены зубчатых колёс, представляющие собой целые числа или числа с десятичной дробью: 0,5; 0,7; 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5 и так далее до 50.

Б) Продольная линия зуба

Зубчатые колеса классифицируются в зависимости от формы продольной линии зуба на: прямозубые, косозубые, шевронные.

В) Прямозубые колёса

Прямозубые колёса - самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья расположены в радиальных плоскостях, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно. Прямозубые колеса имеют наименьшую стоимость, но, в то же время, предельный крутящий момент таких колес ниже, чем косозубых и шевронных.

С) Косозубые колёса

Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали.

Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом;

Площадь контакта увеличена по сравнению с прямозубой передачей, таким образом, предельный крутящий момент, передаваемый зубчатой парой, тоже больше.

Недостатками косозубых колёс можно считать следующие факторы:

При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;

Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высоких скоростях, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

Г) Шевронные колеса

Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило - на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами).

Д) Зубчатые колёса с внутренним зацеплением

При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, применяют колёса с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Вращение ведущего и ведомого колеса совершается в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, то есть выше КПД.

Е) Секторные колёса

Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

Ж) Колёса с круговыми зубьями

Передача на основе колёс с круговыми зубьями имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые - высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс

2. Зубчатая передача, классификация

Збчатая передача - это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса.

Классификация зубчатых передач

По форме профиля зубьев:

- круговые (передача Новикова);

По взаимному расположению осей валов:

- с параллельными осями (цилиндрические передачи с прямыми, косыми и шевронными зубьями);

- с пересекающимися осями - конические передачи;

- с перекрещивающимися осями.

По форме начальных поверхностей:

По окружной скорости колёс:

По степени защищенности:

По относительному вращению колёс и расположению зубьев:

- внутреннее зацепление (вращениие колёс в одном направлении);

- внешнее зацепление (вращение колёс в противоположном направлении).

3. Эвольвента и ее свойства

Подавляющее большинство зубчатых передач, применяемых в технике, имеет зубчатые колеса с эвольвентным профилем.

Эвольвента как кривая для формирования профиля зуба была предложена Л. Эйлером. Она обладает значительными преимуществами перед другими кривыми, применяемыми для этой цели, - удовлетворяет основному закону зацепления, обеспечивает постоянство передаточного отношения, нечувствительна к неточностям межосевого расстояния (что облегчает сборку), наиболее проста и технологична в изготовлении, легко стандартизируется (что особенно важно для такого распространенного вида механизмов как зубчатые передачи).

Эвольвента - это траектория движения точки, принадлежащей прямой, перекатывающейся без скольжения по окружности. Данная прямая называется производящей прямой, а окружность, по которой она перекатывается - основной окружностью (рисунок 3 а).

Эвольвента обладает следующими свойствами, которые используются в теории зацепления:

1) форма эвольвенты определяется радиусом основной окружности;

2) нормаль к эвольвенте в любой ее точке является касательной к основной окружности. Точка касания нормали с основной окружностью является центром кривизны эвольвенты в рассматриваемой точке;

3) эвольвенты одной и той же основной окружности являются эквидистантными (равноотстоящими друг от друга) кривыми.

Положение любой точки на эвольвенте может быть однозначно охарактеризовано диаметром окружности, на которой она расположена, а также характерными для эвольвенты углами: углом развернутости (обозначается н), углом профиля (б), эвольвентным углом - invб (рисунок 3 б). На рисунке 1 б показаны эти углы для произвольно выбранной на эвольвенте точки Y, поэтому они имеют соответствующий индекс:

- н_Y - угол развернутости эвольвенты до точки у;

- б_Y - угол профиля в точке Y;

- invб_Y - эвольвентный угол в точке Y (на окружности диаметра dY).

То есть индекс показывает, на какой окружности находится рассматриваемая точка эвольвенты, поэтому для характерных окружностей используются индексы, приведенные выше.

Например: б_a1 - угол профиля эвольвенты в точке, лежащей на окружности вершин первого колеса;

invб - эвольвентный угол в точке эвольвенты, находящейся на делительной окружности колеса и т.д.

4. Способы нарезания зубчатых колес

Существует два принципиально различных метода нарезания:

1) метод копирования; 2) метод обкатки.

В первом случае впадина зубчатого колеса фрезеруется на универсальном фрезерном станке фасонными дисковыми или пальцевыми фрезами, профиль которых соответствует профилю впадины. Затем заготовку поворачивают

на угол 360?/Z и нарезают следующую впадину. При этом используется делительная головка, а также имеются наборы фрез для нарезания колёс с различным модулем и различным числом зубьев. Метод непроизводителен и применяется в мелкосерийном и единичном производстве.

Второй метод обката или огибания может производиться с помощью инструментальной рейки (гребёнки) на зубострогальном станке; долбяком на зубодолбёжном станке или червячной фрезой на зубофрезерном станке. Этот метод высокопроизводителен и применяется в массовом и крупносерийном производстве. Одним и тем же инструментом можно нарезать колёса с различным числом зубьев. Нарезание с помощью инструментальной рейки имитирует реечное зацепление, где профиль зуба образуется как огибающая последовательных положений профиля инструмента, угол исходного контура которого б=20?. Зацепление между режущим инструментом и нарезаемым колесом называется станочным. В станочном зацеплении начальная окружность всегда совпадает с делительной.

Самым производительным из рассмотренных методов является зубофрезерование с помощью червячных фрез, которые находятся в зацеплении с заготовкой по аналогии с червячной передачей.

При нарезании долбяком осуществляется его возвратно поступательное движение при одновременном вращении. Фактически при этом осуществляется зацепление заготовки с инструментальным зубчатым колесом - долбяком. Этот метод чаще всего используется при нарезании внутренних зубчатых венцов.

Все рассмотренные методы используются для нарезания цилиндрических колёс как с прямыми, так и с косыми зубьями.

5. Подрезание профиля зуба. Корригирование зубчатого колеса

Корригирование зубчатых колёс (от лат. corrigo - исправляю, улучшаю), приём улучшения формы зубьев эвольвентного зубчатого зацепления. При нарезании зубчатых колёс исходный стандартный контур производящей рейки смещают в радиальном направлении так, что её делительная прямая не касается делительной окружности колеса. При этом можно использовать нормальный реечный зуборезный инструмент (гребёнку, червячную фрезу и т.п.) или долбяки. Обработку ведут назубообрабатывающем станке методом обкатки (см. Зубонарезание), нарезая колёса с требуемым смещением исходного контура.

К. з. к. появилось как средство устранения нежелательного подрезания ножки зуба у колёс с малым числом зубьев из-за несовершенства инструмента. Современное К. з. к. имеет более общее значение и практически выражается в преднамеренном смещении исходного контура, которое является одним из основных геометрических параметров зубчатых колёс. Смещение от центра колеса может быть отрицательным или положительным. В случае положительного смещения для профиля зубьев используются участки эвольвенты с большими радиусами кривизны, что повышает контактную прочность зубьев, а также увеличивает их прочность на излом. К. з. к. может быть использовано для повышения качества зацепления как двух колёс, так и зацепления колеса с рейкой. Целесообразный выбор смещений может уменьшить скольжение зубьев друг по другу, снизить их износ, уменьшить опасность заедания и повысить кпд передачи.

К. з. к. позволяет изменять межосевые расстояния в зубчатых передачах, что даёт возможность решать ряд важных конструктивных задач. Например, в коробках скоростей, планетарных механизмах и др. можно разместить между двумя валами передачи, у которых одно и то же колесо входит в зацепление с колёсами, имеющими разные числа зубьев, или при ремонте нестандартные зубчатые передачи можно заменять стандартными.

При расчёте геометрии корригированных зацеплений пользуются коэффициентом смещения х, который равен смещению исходного контура, деленному на модуль зубчатого колеса. При назначении x₁ для 1-го и х₂ для 2-го колеса необходимо учитывать ограничивающие условия: отсутствие или ограничение подреза ножки зуба; отсутствие интерференции, т.е. взаимного пересечения профилей зубьев при относительном движении колёс; получение достаточного коэффициента перекрытия, надёжно обеспечивающего вхождение в зацепление последующей пары зубьев, пока предыдущая не вышла из зацепления; отсутствие заострения зубьев, т.е. получение достаточной толщины зубьев у вершины. В СССР разработан удобный способ учёта этих условий т. н. блокирующими контурами - кривыми, построенными в координатахx₁ и x₂. Эти графики отражают указанные ограничения и образуют замкнутый контур, очерчивающий зону допустимых сочетаний x₁ и x₂. Для каждого сочетания чисел зубьев колёс (Z₁ и Z₂) строится свой блокирующий контур. Если к передаче не предъявляется особых требований, то x₁и x₂ в зоне допускаемых значений выбирают по общим рекомендациям, учитывающим улучшение всех свойств зацепления (т. н. универсальные системы К. з. к.). При наличии специальных требований к передаче (например, высокая прочность зубьев на излом и т.п.) x₁ и x₂ выбирают из условия наиболее полного удовлетворения этих требований (специальные системы К. з. к.).

Зубчатые передачи являются наиболее рациональным и распространенным видом механических передач. Их применяют для передачи мощностей - от ничтожно малых до десятков тысяч кВт, для передачи окружных усилий от долей грамма до 10 Мн (1000mc).Основные достоинства зубчатых передач: значительно меньшие габариты, чем у других передач; высокий кпд (потери в точных, хорошо смазываемых передачах 1-2%, в особо благоприятных условиях 0,5%); большая долговечность и надежность; отсутствие проскальзывания; малые нагрузки на валы. К недостаткам зубчатых передач можно отнести шум при работе и необходимость точного изготовления.

Простейшая зубчатая передача состоит из двух колес с зубьями, посредство которых они сцепляются между собой. Вращение ведущего зубчатого колеса преобразуется во вращение ведомого колеса путем нажатия зубьев первого на зубья второго. Меньшее зубчатое колесо передачи называется шестерней, большее - колесом.

Список использованной литературы

1. Иванов М.Н. Детали машин: учебник для студентов высш. техн. учеб. заведений. М.: Высш. шк., 1991. - 383 с.

2. Гузенков П.Г. Детали машин. - М.: Высшая школа, 1982. - 504 с.

3. Куклин Н.Г., Куклина Г.С., Детали машин. - М.: Высшая школа, 1984 г. - 310 c.

4. Г.И. Рощин, Е.А. Самойлов, Н.А. Алексеева. Детали машин и основы конструирования: учеб. для вузов /под ред. Г.И. Рощинн и Е.А. Самойлова. - М.: Дрофа, 2006. -415 с.

Зубчатое колесо

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

В современном мире трудно представить жизнь человека без использования машин разного предназначения - это и простые механизмы, и более сложные машины. В современных машинах и механизмах для передачи вращательного движения широко применяются зубчатые передачи. Они находят широкое применение во всех отраслях машиностроения, а также в автомобилестроении, станкостроении, производстве сельхозмашин и других отраслях.

Я решил разобраться в механизмах передачи движения, чтобы узнать, как передается и изменяется вращательное движение между мотором и колесом. Можно ли увеличить скорость движения, имея под рукой только шестеренки?

Цель данной работы: изучить возможность применения зубчатой передачи в различных механизмах и устройствах.

Изучить литературу по данной теме.

Рассмотреть различные механизмы и приспособления, в которых применяется зубчатая передача.

Познакомиться с историей возникновения зубчатого колеса.

Собрать модели с зубчатой передачей.

Оформить исследования в виде проекта:

Объект исследования зубчатое колесо

Предмет исследования различные механизмы

Гипотеза: зубчатое колесо или шестерня существует давно, но и в современном мире применяется очень часто.

Методы исследования – изучение литературы по данной теме, эксперимент, анализ, систематизация, обобщение.

Данное исследование может послужить докладом изучаемой темы на занятиях физики, будет востребована на занятиях по робототехнике и легоконструированию для создания моделей и разных механизмов.

Основная часть.

История появления зубчатого колеса

Нас заинтересовало, а когда же появилась эта передача впервые, и вот что мы смогли выяснить:

В 3500 году до нашей эры было изобретено первое колесо в государстве Шумеры. Прогресс не стоял на месте, и в 250 году до нашей эры Архимед изобрел свой знаменитый винт, который дал толчок к развитию водяных колес, появившихся в 200 году до нашей эры в Риме. Первые водяные мельницы появились около 300 года нашей эры возле Барбегаля во Франции и в Британии, они применялись сначала только для помола зерна. Ветряные мельницы с горизонтальной осью появились около 700 года нашей эры в Персии, а затем в 1200 году в Европе появились мельницы с вертикально расположенным колесом. На старинных гравюрах можно увидеть одну из таких машин, которая дробит, размалывает, промывает золотую руду и смешивает золото с ртутью.

В эпоху Средневековья в водяных мельницах повсеместно применялись деревянные шестерни, и только в Швеции - шестерни из камня. В 16 веке в Соловецком монастыре игумен Филипп (Федор Степанович Колычев), впоследствии митрополит Московский, изобрел установку: в неё входили мельницы, которые мололи зерно, просеивали помол и были ещё крупорушками. Установка имела к тому же устройство для приготовления кваса.

Деревянные шестерни широко были распространены в 18 веке и использовались во всем мире на различных производствах (например, на ткацких фабриках, сталелитейных заводах и др.). Во второй половине 19-го века, в эпоху бурного развития электростанций, железных дорог и производств, повсеместное использование электрических моторов и паровых двигателей привело к увеличению спроса на хорошие металлические шестерни.

Виды зубчатых колёс

Зубчатые колеса классифицируются в зависимости от формы продольной линии зуба на: прямозубые, косозубые, шевронные, колеса с круговыми зубьями.

П рямозубые колёса — самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья расположены в радиальных плоскостях, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.

К осозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали.

Шевронные колеса. Колеса с круговыми зубьями.

акже зубчатые колеса бывают с внутренним и внещним зацеплением.

Достоинства и недостатки зубчатых колес.

- Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.

- Площадь контакта увеличена по сравнению с прямозубой передачей, таким образом, предельный крутящий момент, передаваемый зубчатой парой, тоже больше.

Недостатками косозубых колёс можно считать следующие факторы:

- При работе косозубого колеса возникает механическая сила, направленная вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;

- Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

Достоинства зубчатой передачи

Недостатки зубчатой передачи

Большая надёжность и долговечность

Повышенные требования к точности изготовления и монтажа

Высокий коэффициент полезного

действия (КПД) до 97-98%

Шум при больших скоростях

Простота в эксплуатации

Высокая жёсткость конструкции

Постоянство передаточного числа

Высокая нагрузочная способность

Изготовление зубчатых колес

При изготовлении зубчатых колес могут применятся такие инструменты, как гребенка, червячная фреза и долбяк.

Метод обката с применением гребенки

Режущий инструмент, имеющий форму зубчатой рейки, называется зуборезной гребёнкой. На одной стороне гребёнки по контуру её зубьев затачивается режущая кромка. Заготовка накатываемого колеса совершает вращательное движение вокруг оси. Гребёнка совершает сложные перемещения, состоящие из поступательного движения перпендикулярно оси колеса и возвратно-поступательного движения, параллельного оси колеса для снятия стружки по всей ширине его обода.

Метод обката с применением червячной фрезы

Помимо гребёнки в качестве режущего инструмента применяют червячную фрезу. В этом случае между заготовкой и фрезой происходит червячное зацепление.

Метод обката с применением долбяка

Зубчатые колёса также долбят на зубодолбёжных станках с применением специальных долбяков. Зубодолбёжный долбяк представляет собой зубчатое колесо, снабжённое режущими кромками.

Метод копирования.

Дисковой или пальцевой фрезой нарезается одна впадина зубчатого колеса. Режущая кромка инструмента имеет форму этой впадины. После нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один угловой шаг при помощи делительного устройства, операция резания повторяется.

Горячее и холодное накатывание

Процесс основан на последовательной деформации нагретого до пластического состояния слоя определённой глубины заготовки зубонакатным инструментом. При этом сочетаются индукционный нагрев поверхностного слоя заготовки на определённую глубину, пластическая деформация нагретого слоя заготовки для образования зубьев и обкатка образованных зубьев для получения заданной формы и точности.

Изготовление конических колес.

Для нарезания более точных конических колёс используют способ обкатки в станочном зацеплении нарезаемой заготовки с воображаемым производящим колесом. Боковые поверхности производящего колеса образуются за счёт движения режущих кромок инструмента в процессе главного движения резания, обеспечивающего срезание припуска.

Использование зубчатых передач

Машина - это устройство, выполняющее механические движения, служащее для преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения или замены физического, или умственного труда человека и повышения его производительности. В машинах энергия передается через механизмы с вращающимися звеньями. Звено же – это группа деталей, соединенных между собой и движущихся как одно целое.

Все механические передачи разделяют на две основные группы: передачи, основанные на использовании трения (ременные, фрикционные); передачи, основанные на использовании зацепления (зубчатые, червячные, цепные, винтовые).

Ш евронные колёса.

Шевронные колёса решают проблему осевой силы. Осевые силы обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке валов на упорные подшипники. При этом передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, по причине чего в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на плавающих опорах (как правило — на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами).

Конические зубчатые колёса.

Во многих машинах осуществление требуемых движений механизма связано с необходимостью передать вращение с одного вала на другой при условии, что оси этих валов пересекаются. В таких случаях применяют коническую зубчатую передачу. Различают виды конических колёс, отличающихся по форме линий зубьев: с прямыми, тангенциальными, круговыми и криволинейными зубьями. Конические колёса с прямым зубом, например, применяются в автомобильных главных передачах, используемых для передачи момента от двигателя к колёсам.

Реечная передача (кремальера) применяется в тех случаях, когда необходимо преобразовать вращательное движение в поступательное и обратно. Состоит из обычной прямозубой шестерни и зубчатой планки (рейки).

Зубчатая рейка представляет собой часть колеса с бесконечным радиусом делительной окружности. Поэтому делительная окружность, а также окружности вершин и впадин превращаются в параллельные прямые линии. Эвольвентный профиль рейки также принимает прямолинейное очертание. Такое свойство эвольвенты оказалось наиболее ценным при изготовлении зубчатых колёс.

Также реечная передача применяется в зубчатой железной дороге.

Коронное колесо — особый вид колёс, зубья которых располагаются на боковой поверхности. Такое колесо, как правило, стыкуется с обычным прямозубым, либо с барабаном из стержней (цевочное колесо), как в башенных часах.

Также существуют и другие виды зубчатых передач. Зубчатые барабаны киноаппаратуры - предназначены для точного перемещения кинопленки за перфорацию. В отличие от обычных зубчатых колес, входящих в зацепление с другими колесами или зубчатыми профилями, зубчатые барабаны киноаппаратуры имеют шаг зубьев, выбранный в соответствии с шагом перфорации. Большинство таких барабанов имеет эвольвентный профиль зубьев, изготавливаемых по тем же технологиям, что и в остальных зубчатых колесах.

Наши эксперименты

Для начала нужно:

Собрать модели с двумя, тремя шестеренками, с разным количеством зубьев.

Провести опыты с шестеренками.

Проанализировать результаты опытов и сделать вывод.

Собрали модель, состоящую из одной большой шестеренки с большим количеством зубьев и малой шестеренки с малым количеством зубьев. При вращении маленькое колесо - ведущее. Отмечаем, что за полный оборот малого колеса, большое колесо делает пол оборота и двигается в противоположенном направлении.

Вывод: Когда маленькое колесо приводит в движение большое, то шестерня (большое колесо) двигается с меньшей скоростью, но с большей силой – это понижающая передача.

Сборка модели прежняя. При вращении большое колесо - ведущее. Отмечаем, что за полный оборот большого колеса, малое колесо делает два полных оборота и двигается в противоположенном направлении.

Вывод: Когда большое колесо приводит в движение малое, то шестерня (маленькое колесо) двигается с большей скоростью, но с меньшей силой - повышающая передача.

Собрали модель, состоящую из одной большой шестеренки с большим количеством зубьев и двух малых шестеренок с малым количеством зубьев.

П ри вращении любое крайнее колесо - ведущее. Отмечаем, что шестерня двигается в одном направлении с ведущим. На данном примере мы наблюдаем зубчатую передачу, то есть передачу вращательного движения.

Вывод: При добавлении третьей шестеренки, направление движения вращающего колеса и шестерни совпадает. Этот тип передачи очень полезен, потому как позволяет получать: большую скорость маленького колеса или большую силу движения большого колеса.

Следуя пошаговой инструкции, мы построили вертушку, которая раскручивает волчок с различными скоростями. Модель состоит из кирпичиков ЛЕГО, зубчатых колес (разного размера), мотора. Чтобы модель работала лучше не нужно сильно прижимать его к поверхности стола – волчок должен вращаться свободно.

Запрограммировали модель, программа включает мотор. Энергия передается от компьютера на мотор, вращается коронное зубчатое колесо. Это зубчатое колесо приводит в движение маленькое зубчатое колесо, установленное на одной оси с большим зубчатым колесом, которое поэтому тоже вращается. Волчок вставляют верхней части в вертушку. На верхушке волчка закреплено маленькое зубчатое колесо, через которое волчку передается крутящий момент, и когда волчок освобождается, он продолжает крутиться.

Можно отметить, что по применению и распространению в различных областях народного хозяйства зубчатые передачи по праву занимают первое место. В любой отрасли машиностроения, приборостроения, на транспорте и т.д. зубчатые передачи находят широкое применение. В наше время зубчатые колёса являются важнейшей частью машиностроения. Поэтому в своей работе мы постарались дать описание некоторых видов зубчатых колёс, которые дают возможность оценить целесообразность того или иного вида передачи движения и дают начальное представление об оптимальных вариантах использования тех или иных зубчатых колёс.

3. Заключение

В моей исследовательской работе я использовал зубчатый вид передачи. Что же такое зубчатая передача? Зубчатая передача – это механизм или часть механизма, в состав которого входят зубчатые колеса или другими словами шестеренки. Современная область применения зубчатой передачи — от часов и приборов до самых тяжелых машин.

Зубчатые передачи представляют собой наиболее распространенный вид передач в современном машиностроении. Они очень надежны в работе, обеспечивают постоянство передаточного числа, компактны, имеют высокий КПД, просты в эксплуатации, долговечны и могут передавать любую мощность (до 36 тыс. кВт).

На основании анализа литературы пришли к выводу, что в большинстве случаев для передачи вращения используются механические передачи, в основном зубчатые, основным элементом которых является шестерня. Кроме того, анализ подтвердил, что размеры шестерней и порядок их расположения напрямую влияют на силу передаваемой энергии вращения и ее направление. Зубчатая передача является основным элементом конструкции в робототехнике.

В ходе выполнения задач данной работы были собраны модели зубчатой передачи. Было проведено четыре опыта, в ходе которых были сделаны выводы.

В заключении можно сделать следующий вывод:

Зубчатая передача может передавать движение вращательное и не только, например, в автомобиле преобразуется вращательное движение руля, через зубатку в прямолинейное движение на ось колеса.

Зубчатая передача позволяет передавать движение с большей скоростью при меньшем усилии или увеличить силу за счет уменьшения скорости.

Моя гипотеза о том, что зубчатое колесо или шестерня существует давно, но и в современном мире применяется очень часто, подтвердилась.

Большая книга экспериментов для школьников, 2006г. Под редакцией Антолнелы Мейеми.

Передачи зубчатые; общие термины, определения и обозначения.— официальное.— Москва: ИПК Издательство стандартов, 1983.— 51с.

Колеса зубчатые; модули.— официальное.— Москва: ИПК Издательство стандартов, 1960.— 4с.

Атлас по технике. - Пер. с исп. - М.: ОЛМА-ПРЕСС Экслибрис, 2003. - 96 с. (Иллюстрированный энциклопедический атлас)

Энциклопедия для детей. Том 14. Техника., глав. Ред. М. Д. Аксёнова. - М.: Аванта+, 2000. - 688 с: ил.

Энциклопедический словарь юного техника/ сост. Б. В. Зубков, С. В. Чумаков - М.: Педагогика, 1980. - 512 с, ил.

Зубчатые механизмы чаще по сравнению с другими видами механизмов применяются в машиностроении, приборостроении, в технических системах. Они служат для преобразования вращательного движения ведущего звена и передачи моментов сил.

1. Параметры цилиндрических косозубых колес

В косозубых цилиндрических колесах в отличие от прямозубых оси зубьев составляют некоторый угол β с осью колеса (рис. 1). Величину этого угла рекомендуют выбирать равным 10, 12, 16 и 20°. Работать в паре могут колеса только с равными углами наклона зубьев, но с разным (правое и левое) направлением винтовых линий. Оси косозубых колес параллельны.

Косозубые передачи обладают рядом достоинств по сравнению с прямозубыми: благодаря наличию угла наклона β зубья вступают в зацепление по своей длине b постепенно, что обеспечивает более равномерную и плавную работу, и, естественно, снижение шума механизма вследствие большего коэффициента перекрытия. У косозубых колес минимальное число зубьев z_{k min} , при котором не происходит подрезания, меньше, чем у прямозубых (z_{k min} = z_min cos 3 β). Косозубые передачи позволяют подобрать при заданном межосевом расстоянии за счет изменения угла наклона β пару колес со стандартным модулем.

К недостаткам косозубых передач следует отнести более сложное изготовление колес по сравнению с прямозубыми и появление дополнительного осевого усилия, передаваемого на опоры. Для устранения осевого усилия можно применять шевронные зубчатые колеса. Венец шевронного колеса состоит из участков с правым и левым направлением зубьев. Зубья такого колеса могут быть нарезаны на одном ободе или венец состоит из жесткого соединения двух косозубых колес с разным направлением наклона зубьев. Шевронные колеса сложнее в изготовлении косозубых.

Различают торцовое сечение в плоскости t - t вращения колеса и нормальное n - n – в плоскости, перпендикулярной направлению зуба. Параметры, определяющие размеры косозубых колес в обоих сечениях, не одинаковы, поэтому им присваивают разные индексы: параметрам в торцовом сечении – t , в нормальном – n . Окружной шаг АС (см. рис. 1) в торцовом сечении p_t = πm_t , а в нормальном сечении шаг АВ равен p_n = πm_n , где m_t и m_n – торцовый и нормальный модули. Из АВС следует, что p_t = p_n /cosβ, поэтому

При нарезании косозубых колес ось инструмента наклоняют по отношению к оси колеса на угол β . Стандартным является нормальный модуль m_n , и размеры профилей зуба в нормальном сечении (p_n = πm_n ; h_a = m_n ; h_f = (1 + + c*)m_n ; h = (2 + c*)m_n ; S = πm_n /2). Модуль m_t в торцовой плоскости, окружной шаг p_t , диаметр делительной (базовой) окружности d = m_t z косозубого колеса зависят от угла β наклона продольных осей зубьев. Размеры косозубого колеса через стандартный модуль следующие: делительный диаметр d = (m_n z)/cosβ; диаметр выступов зубьев d_a = d + 2m_n ; диаметр впадин d_f = d – (2 + 2c*)m_n ; длина зуба b = (3 … 15)m_n ; ширина венца колеса b' = bcosβ. Отметим, что ширина венца колеса влияет на величину коэффициента перекрытия, как и угол наклона β зуба.

Конструкции и материалы зубчатых колес

Размеры и форма зубчатых колес зависят от модуля, числа и длины зубьев, материала и метода изготовления, диаметра вала. При конструировании колесам стремятся придать такую форму, которая удовлетворяла бы высокой жесткости, небольшой массе, технологичности изготовления и другим требованиям.

Типовые конструкции зубчатых колес приведены на рис. 2. Мелкие шестерни могут быть изготовлены вместе с валом. Если диаметр шестерни мало отличается от диаметра вала, ее зубья нарезаются на самом валу или на запрессованном в него стержне.

Центральная часть зубчатого колеса выполняется в виде ступицы, втулки, которая из условий удобства изготовления и сборки делается чаще односторонней. Диаметр ступицы принимают равным двум диаметрам вала, а ее длину – от 10 мм для колес с m ≤ 0,6 до 1,5 … 2 диаметров вала при более крупном модуле.

При наружных диаметрах более 50 мм для облегчения колес и уменьшения их моментов инерции в дисках колес предусматривают выточки и отверстия.

При больших диаметрах (более 80 мм) и небольшой ширине венца изготовление мелкомодульных колес из одной заготовки становится экономически невыгодным. В этом случае колеса изготавливают без ступицы и крепят с валом с помощью винтов и шлиц или делают сборными. Конструкции сборных колес используют также при применении цветных сплавов и пластмасс для изготовления зубчатого венца. Крепление колес на ступице обеспечивается посадкой с натягом, развальцовкой и кернением, на винтах и с помощью шлиц.

Для исключения мертвого хода в ответственных реверсивных передачах применяют специальные разрезные колеса с устройствами выборки бокового зазора между зубьями (рис. 3).

Разрезное зубчатое колесо состоит из двух зубчатых дисков 1 и 4, один из которых (4) жестко связывается через ступицу с валом, а другой соединяется с первым пружинами 2, позволяющими ему поворачиваться относительно первого, и тем самым выбирать боковые зазоры в зацеплении. Шайба 3 препятствует осевому смещению диска 1. Нарезание разрезного колеса производится одновременно для дисков 1 и 4, положение которых фиксируется двумя цилиндрическими штифтами 5. После нарезания зубьев штифты удаляются.

Конструкции колес из пластмасс имеют некоторую специфику [6]. Крепление их на валах предпочтительнее проводить с помощью шпонок. Основным способом крепления мелкомодульных колес является крепление коническим штифтом. Для его осуществления в ступице под углом 90° делают два односторонних отверстия: под стопорный винт с резьбой и гладкое, диаметр которого равен меньшему диаметру штифта. При сборке колесо фиксируется на валу винтом, а через гладкое отверстие в ступице делается сквозное отверстие через вал в другую сторону ступицы. Отверстие затем развертывается под штифт. Штифт забивают в отверстие и винт удаляют. Для предохранения штифтов от выпадания, особенно в быстроходных механизмах и при наличии вибрации, используют дополнительно предохранительные (пружинные) кольца.

В качестве материалов для изготовления зубчатых колес применяют стали, сплавы на основе цветных металлов, пластмассы. Выбор материала определяется назначением передачи, особенностями ее работы, способом изготовления колес. Зубья колес должны обладать хорошей износостойкостью, выносливостью при действии переменных контактных и изгибных напряжений.

При изготовлении цилиндрических и конических колес основным материалом являются термически обрабатываемые стали. При окружных скоростях зубьев до 3 м/с применяют качественные стали 20, 30, 35, а при более высоких окружных скоростях – стали 45, 50, инструментальные стали У8А, У10А и легированные стали 20Х, 40Х, 40ХН, 30ХГСА, 12ХН3А с соответствующей термообработкой (нормализацией, закалкой, улучшением – закалкой с высоким отпуском). Рекомендуется твердость зубьев шестерни (они более нагружены) выбирать на (20 … 50)НВ больше твердости зубьев колеса. Поэтому материал шестерни стараются брать более прочным, чем материал для колес.

При небольших нагрузках зубчатые колеса изготавливают из алюминиевых сплавов Д16Т, В95-Т1. Более широко при изготовлении мелкомодульных зубчатых колес, особенно червячных, применяют бронзы БрОФ10-1, БрАЖ9-4, БрАМц9-2. Эти материалы обладают хорошими антифрикционными свойствами. Вследствие высокой стоимости бронзы ее используют только при изготовлении венца колеса. Металлические зубчатые колеса изготавливают методами нарезания, накатки, выдавливания.

Широко применяются в качестве материалов зубчатых колес пластмассы (текстолит ПТК, гетинакс, полиамиды), обладающие хорошей износостойкостью, демпфирующей способностью, коррозионной стойкостью. Пластмассы хорошо амортизируют удары, обладают способностью погашать механические вибрации и шум. Их применение уменьшает шум почти на 70%. Обычно при изготовлении колеса из пластмассы, шестерню выполняют из металла для отвода тепла, выделяемого из-за трения в зацеплении. Чтобы избежать неравномерного износа зубьев пластмассового колеса, металлическую шестерню делают шире колеса. Обладая меньшей массой, инерционностью, пластмассовые колеса уменьшают динамические нагрузки, возникающие при создании стартстопных быстродействующих технических устройств. Зубчатые передачи из полиамидов (капрон, нейлон) могут работать без смазки. Колеса из пластмасс изготавливают [6] как нарезанием (из реактопластов), так и литьем под давлением (из термопластов).

Конические зубчатые передачи

Для передачи вращательного движения между валами, оси которых пересекаются под некоторым углом Σ, применяют конические зубчатые колеса (рис. 4). Их различают с прямым, косым или винтовым зубом (см. рис. 3.5, г, д, е).Преимущественно применяют прямозубые конические колеса и только тогда, когда нельзя использовать цилиндрические. Это объясняется большей сложностью изготовления и сборки конических передач. Одно из колес конических передач из-за пересечения осей валов располагается консольно, что создает дополнительные трудности при конструировании опор. Кроме того, валы и опоры нагружаются не только радиальными, но и осевыми силами. Применение более сложных опор приводит к снижению КПД и к большему шуму, чем при применении цилиндрических передач.

С точки зрения движения, зацепление конических колес можно представить как перекатывание друг по другу без проскальзывания конусов, соприкасающихся по образующим. Эти конусы называют начальными, вершины их находятся в точке пересечения геометрических осей колес и при монтаже это необходимо обеспечить. Различают и делительные конусы, являющиеся базовыми для определения элементов зубьев и их размеров; конусы вершин, ограничивающие зубья со стороны, противоположной телу зубчатого колеса, и конусы впадин, отделяющие зубья от тела колеса. При изготовлении конических колес исправление высоты зубьев практически отсутствует. Поэтому начальный и делительный конусы совпадают. Углы делительных конусов колес обозначают через δ₁ и δ₂ , а межосевой угол – через Σ . Величина его (Σ = δ₁ + δ₂ ) чаще всего равна 90°.

В коническом колесе размеры зубьев рассматривают не в торцовом сечении, а в сечении поверхностью дополнительного конуса, ось которого совпадает с осью колеса, а образующие – перпендикулярны образующим делительного конуса.

Окружности диаметров d ₁ (d ₂ ), полученные в результате пересечения делительных и дополнительных конусов шестерни (колеса), называются делительными окружностями конических колес. По этим окружностям определяется модуль зацепления конических колес. Его назначают из конструктивно-технических условий изготовления и сборки или по данным расчета на прочность. Зубчатый венец ограничивается внешним и внутренним торцами. Зубья конических колес по длине имеют переменную высоту и толщину. Стандартизованы размеры зубьев, их модуль и шаг по наружному торцу и обозначаются они с индексом е (m_e , p_e , d_е , d_а _е , d_fe ).

Передаточное отношение i конической передачи определяют из условия качения без проскальзывания начальных конусов. Отсюда i = d₂ /d₁ = sinδ₂ /sinδ₁ или при Σ = 90° i = tgδ₂ = ctgδ₁ . Величину передаточного числа u для кинематических передач рекомендуется принимать не больше 7,5, для силовых – не более 3 (u = z₂ /z₁ ).

Основными деталями зубчатых передач являются зубчатые колеса (шестерни). Они служат для передачи вращения от одного вала к другому, когда валы находятся не на одной оси.

В зависимости от взаимного расположения валов применяют передачи: цилиндрическую, коническую и винтовую.

Цилиндрическая зубчатая передача служит для передачи вращения с одного на другой параллельно расположенный вал (рис.1, а).

Коническая зубчатая передача служит для передачи вращения с вала на вал, расположенные с пересечением осей (рис.1,6).

Винтовая зубчатая передача применяется для передачи вращения с вала на вал, расположенные с перекрещивающимися, но не пересекающимися осями (рис. 1, в).

Рис. 1. Зубчатые передачи:а — цилиндрическая: б — коническая:в — винтовяя: г—шевронная шестерня.

Зубчатое колесо и рейка служат для преобразования вращательного движения в поступательно-возвратное

Зубья цилиндрических колес могут быть прямыми (рис. 1, а и б), косыми и шевронными (елочными) — рис. 1, г.

Шевронная шестерня состоит как бы из двух шестерен с косыми зубьями, соединенными вместе.

При работе зубчатых колес с прямыми зубьями в зацеплении одновременно находятся один или два зуба, вследствие чего работа передачи сопровождается некоторыми толчками.

Более плавная работа зубчатой передачи достигается применением косых или шевронных зубьев, так как при этом количество зубьев, участвующих в зацеплении, увеличивается.

Зубчатые колеса изготовляют из стальных поковок, стального литья и проката или из чугунных отливок. Для ответственных передач (например, грузоподъемных машин) применение чугунных зубчатых колес не допускается.

Классификация зубчатых колес. В зависимости от назначения передачи, типа зуба и скорости вращения зубчатые колеса подразделяются на четыре класса точности передач по допускам на изготовление и сборку (табл. 119).

Таблица 1 Классификация зубчатых колес

Зубчатые передачи делают открытыми, полуоткрытыми и закрытыми.

Открытыми называют передачи, которые не имеют кожуха (резервуара) для масляной ванны; смазываются такие передачи периодически консистентной смазкой. Обычно эти передачи тихоходные и применяются преимущественно в простых машинах и механизмах.

Полуоткрытые передачи отличаются от открытых наличием резервуара для жидкой масляной ванны.

Закрытыми называют передачи, которые вместе с подшипниками смонтированы в специальных корпусах.

Смазка шестерен редуктора производится различными способами:

1) при окружных скоростях шестерен выше 12—-14 м/сек— струйным способом с подачей, струи в зону начала зацепления зубчатых колес;

2) при окружных скоростях шестерен ниже 12 м/сек — методом окунания.

При смазке методом окунания следует учитывать следующее:

а) большее зубчатое колесо пары должно быть погружено в масло на двух-трехкратную высоту зуба;

б) если у редуктора имеется несколько ступеней, то уровень масла определяетсяс учетом быстроходности передач.

В последнем случае уровень б (рис. 2) допускается, когда зубчатое колесо 1 тихоходной ступени вращается с небольшой скоростью. В редукторах, имеющих средние и большие

Рис. 2. Струйная смазка шестерен.

Рис. 3. Схема смазки шестерен окунанием.

скорости низко расположенных колес, последние погружают на двух-трехкратную высоту зуба большего колеса, а масло наливают до уровня а. смазки первой ступени ставят вспомогательное зубчатое колесо 3 с узким зубом, подающее смазку на рабочее колесо.

Вязкость заливаемого в редуктор масла выбирают в зависимости от скорости и нагрузки —обычно от 4 до 12°Е при температуре определения вязкости 50° С. При этом учитывают также температурные условия, в которых работает агрегат; при повышении температуры применяют масло большей вязкости, при понижении — меньшей вязкости.

Открытые передачи смазывают обычно консистентными смазками (солидол, консталин и т. д.).

Набивку уплотнений, предусмотренных (чертежами) в подшипниках и по линии стыка корпуса редуктора, следует выполнять весьма тщательно во избежание утечки масла и попадания пыли в редуктор.

2. Износ и ремонт зубчатых передач

Зубчатые колеса выходят из строя по двум основным причинам: по износу зубьев и по поломкам их.

Износ обычно является следствием: 1) неполного сцепления и 2) повышенного трения (постепенный износ).

Износ в первом случае является, главным образом, результатом плохого монтажа и при правильной сборке (строгом соблюдении радиального зазора) обычно отсутствует. Однако изменение радиального зазора может быть также следствием выработки вкладышей подшипников, причем в результате выработки подшипников может быть как увеличение радиального зазора, так и его уменьшение (работа в распор).

Если нагрузка на вкладыши передается в стороны, противоположные сцеплению в процессе работы по мере выработки вкладышей возможно увеличение радиального зазора.

Если нагрузка на вкладыши передается в сторону оцепления (например, у зубчатых колес бегунков кранов, в процессе работы по мере выработки вкладыша (в данном примере вкладыша бегунка) возможно уменьшение радиального зазора.

В обоих случаях после смены вкладышей радиальный зазор восстанавливается.

Постепенный износ от повышенного трения зависит от ряда условий, в число которых входит твердость материала, из которого изготовлены шестерни, термообработка, правильность подбора смазки, недостаточная чистота масла и несвоевременность смены его, перегрузка передачи и т. п.

Правильный монтаж и хороший надзор в процессе эксплуатации — основные условия продолжительной и бесперебойной работы оборудования.

Поломки зубьев шестерен происходят по следующим причинам: перегрузка шестерен, односторонняя (с одного конца зуба) нагрузка, подрез зуба, незаметные трещины в материале заготовки и микротрещины, как результат плохо проведенной термообработки, слабая сопротивляемость металла толчкам (в частности, как следствие непроведения отжига отливок и поковок), повышенные удары, попадание между зубьями твердых предметов и т. д.

2.1 Замена и ремонт зубчатых колес.

Рис. 4. Ремонт зубьев припомощи ввертышей с последующейнаваркой

Как правило, зубчатые колеса с изношенными и поломанными зубьями подлежат не ремонту, а замене, причем замену рекомендуется производить одновременно обоих колес, входящих в данное зацепление. Однако, когда в зацеплении большое колесо во много раз превышает размер малого, необходимо своевременно заменить малое колесо, которое изнашивается быстрее большого примерно в передаточное число раз. Своевременная замена малого колеса предохранит от износа большое колесо.

Износ зубьев зубчатых колес не долженпревышать 10—20 % : толщины зуба, считая по дуге начальной окружности. В малоответственных передачах износ зубьев допускается до 30% толщины зуба, в передачах ответственных механизмов значительно ниже (например, для механизмов подъема груза износ не должен превышать 15%: толщины зуба,- а у зубчатых колес механизмов подъема кранов, транспортирующих жидкий и горячий металл — до 10%').

Шестерни с цементированными зубьями следует заменять при износе слоя цементации свыше 80 %1 его толщины, а также при растрескивании, выкрашивании или отлущивании цементированного слоя.

При поломке зубьев, но не более двух подряд в не особо ответственных передачах (например, механизмы передвижения кранов) допускается восстановление их, которое производится следующим способом: поломанные зубья вырубают до основания, по ширине зуба просверливают два-три отверстия и в них нарезают резьбу, изготовляют шпильки и туго ввертывают их в подготовленные отверстия, приваривают шпильки к шестерне и электросваркой наплавляют металл, придавая ему форму зуба, на зуборезном, фрезерном или строгальном станке или путем опиливания вручную придают наплавленному металлу форму зуба, после чего восстановленный профиль проверяют сцеплением с сопряженной деталью и по шаблону.

Последовательность операций восстановления зуба наплавкой показана на рис. 298.

Для облегчения процесса посленаплавочной обработки зубьев L-редних и больших модулей рекомендуется наплавлять их по

Рис. 5. Последовательность операций при наварке зубьев:

1 — поломанный зуб; 2— место вырубленного зуба; 3 — наплавленный зуб по шпилькам; 4— обработанный (опиленный) зуб.

медному шаблону (рис. 299), применение которого основано на том, что медный шаблон, имеющий форму впадин шестерни, образует грани зуба. При сварке, вследствие высокой теплопроводности меди, металл к шаблону не приваривается и после наплавки шаблон легко вынимается, а наплавленный металл наваривается, образуя форму зуба.

Рис. 6. Метод наплавкизубьев сваркой:

1 — ремонтируемая шестерня;

2 — наплавленный зуб; 3 — медный шаблон.

Наплавка должна вестись обязательно качественными (толстообмазанными) электродами марки не ниже. После наплавки желателен отжиг.

Для особо ответственных механизмов (например, механизмов подъема кранов) наплавка (ремонт) зубьев не допускается, зубчатые колеса в этих случаях- должны заменяться новыми.

Не следует закреплять зубья различного рода ввертышами без сварки или в паз в виде ласточкина хвоста, так как эти способы ненадежны и не обеспечивают нормальной работы оборудования.

Зубчатые колеса с лопнувшим ободом ремонтируют обычно дуговой сваркой, разрабатывая сварочную технологию так, чтобы в результате сварки не образовалось дополнительных напряжений, вызывающих трещины в других элементах колеса (рекомендуется нагрев всей шестерни до красного каления, а также отжиг ее после сварки).

Зубчатые колеса с трещиной в ступице ремонтируют посадкой на ступицу специально откованного или отлитого и проточенного на станке стального бандажа, нагретого до 300—400° С.

Зубчатые колеса особо ответственных передач (например, механизмов подъема кранов), имеющие трещины в ©боде, спицах и ступице, заменяют; ремонт их сваркой или другим методом не разрешается.

Шестерни, вращающиеся с большим числом оборотов, а также зубчатые колеса большого диаметра при средних числах оборотов, необходимо подвергать статической балансировке.

2.2 Методы скоростного ремонта зубчатых передач

Скоростной ремонт зубчатых передач, как и других элементов оборудования, по. своей методике должен быть узловым.

При скоростных узловых ремонтах замена отдельных шестерен или зубчатых колес :не производится, замену их проводят заранее собранными узлами,причем, как это указано ранее, при рассмотрении , типов узлов, как ремонтно-монтажных единиц, может быть три:

1) крупные узлы, в состав которых входят спорные корпусы
(например, корпусы редукторов) и весь комплекс зубчатых зацеплений, смонтированных в данных корпусах;

2) группа связанных между собой при помощи зубчатых зацеплений индивидуальных узлов (например, валы, поз. /, 2, 3, совместно с, теми; деталями, которые смонтированы на них);

3) отдельные индивидуальные узлы, в состав которых входят зубчатые колеса.

В зависимости от специфических условий, характерных для данного ремонта, в план организации работ принимается один из указанных видов узлового ремонта.

Наиболее качественным является скоростной ремонт, проводимый путем замены отдельных крупных узлов — редукторов.

Однако в этом случае необходимо, чтобы, во-первых, демонтируемый и вновь монтируемый редукторы были взаимозаменяемы, и, во-вторых, заранее была подготовлена соответствующая такелажно-монтажная оснастка.

Типизация редукторов, т. е. утверждение для данного цеха или предприятия в целом определенных типов и размеров взаимозаменяемых редукторов является важнейшим мероприятием, обеспечивающим проведение скоростных высококачественных ремонтов.

Список использованной литературы

1. Сборка машин в тяжелом машиностроение / Б.В. Федоров, В.А. Вавуленко и др. 2-е изд.. М.: Маш-е, 1987г.

2. Справочник-технолога- машиностроителя: в 2-х т. Под редакцией А.Г.Косиловой М.: Маш-е, 1985г.

3. Металлорежущие станки. Учеб. Пособие для втузов. Н.С. Колев и др. М.: Маш-ие, 1980г.

Читайте также: