Точность зубчатых передач
Точность изготовления зубчатых колёс регламентируется СТ СЭВ 641-77, который предусматривает 12 степеней точности, обозначаемых в порядке убывания точности цифрами 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 и 12. Для степеней точности 1 и 2 допуски и предельные отклонения не даны. Эти степени предусмотрены для будущего развития.
Каждая степень точности характеризуется тремя показателями:
1.Норма кинематической точности - регламентирует наибольшую погрешность передаточного отношения в пределах одного оборота (в зацеплении с эталонным колесом);
2.Норма плавности работы – регламентирует многократно повторяющиеся ошибки передаточного числа в пределах одного оборота;
3.Норма контакта зубьев - регламентирует ошибки изготовления зубьев и сборки передачи, влияющие на размеры пятна контакта в зацеплении.
Степень точности выбирают в зависимости от назначения и условий работы передачи. Наиболее распространёнными являются 6, 7 и 8 степени точности. Ориентировочно степень точности назначается по величине окружной скорости. Стандарт допускает комбинацию степеней точности по отдельным нормам.
Во избежание заклинивания зубьев в зацеплении должен быть гарантированный боковой зазор. Величина зазора регламентируется видом сопряжения зубчатых колёс. Стандартом предусмотрено шесть видов сопряжения:
Н - с нулевым зазором;
Б - с малым зазором;
С, Д - с уменьшенным зазором;
В - с нормальным зазором;
А - с увеличенным зазором.
Пример обозначения точности
|
8-В |
8 степень точности по всем показателям |
|
8-8-7-Д |
8 – кинетической точности 8 – по нормам плавности работы 7 – по нормам контакта зубьев Д – с уменьшенным боковым зазором |
Выбор материалов зубчатых передач и вида термообработки
При выборе материала зубчатых колес следует учитывать назначение проектируемой передачи, условия эксплуатации, требования к габаритным размерам и возможную технологию изготовления колёс. Основным материалом для изготовления зубчатых колёс является сталь. Необходимую твердость в сочетании с другими механическими характеристиками (а следовательно, желаемые габариты и массу передачи) можно получить за счет назначения соответствующей термической или химико-термической обработки стали.
В условиях индивидуального и мелкосерийного производства, в мало- и средненагруженных передачах, а также в передачах с большими габаритами колес (когда термическая обработка их затруднена) обычно применяют стали с твердостью не более 350 НВ, которая обеспечивается нормализацией или термоулучшением материала. При этом возможно чистовое нарезание зубьев непосредственно после термообработки с высокой точностью изготовления, а при работе передачи обеспечивается хорошая прирабатываемость зубьев без хрупкого разрушения их при динамических нагрузках.
Для равномерного изнашивания зубьев и лучшей их прирабатываемости твёрдость шестерни НВ1 рекомендуют назначать больше твёрдости НВ2 колеса не менее чем на (10...15) НВ.
В условиях крупносерийного и массового производства целесообразно применять зубчатые колеса с высокотвердыми зубьями. При твердости более 350 НВ её обычно выражают в единицах Роквелла - НRC (1 HRC » 10 НВ).
Такая твердость обеспечивается после проведения упрочняющих видов термической и химикотермической обработки:
-
закалки (обьемной или поверхностной),
-
цементации с последующей закалкой, азотирования и др.
Применение высокотвердых материалов является резервом повышения нагрузочной способности зубчатых передач, уменьшения их габаритов и массы. Однако с высокой твердостью материала связаны дополнительные трудности:
-
плохая прирабатываемость зубьев,
-
прогрессирующее усталостное выкрашивание рабочих поверхностей зубьев,
-
необходимость проведения термообработки после зубонарезания.
Большинство видов упрочняющей термообработки сопровождается значительным короблением зубьев. Для исправления формы зубьев, восстановления требуемой степени точности требуются дополнительные дорогостоящие зубоотделочные операции (шлифование, полирование, притирка и т.п.), что удлиняет технологический процесс изготовления зубчатых колес и значительно повышает стоимость передачи.
Рекомендуемые для изготовления зубчатых колес марки конструкционных сталей, виды их термообработки и соответствующие основные механические характеристики приведены в «Расчет цилиндрических зубчатых передач». Методические указания.Тюмень,2003г.