Вопрос 5.4. Стандартизация зубчатых колес и передач

По эксплуатационному назначению зубчатые передачи можно подразделить на 4 группы: кинематические, скоростные, силовые и общего назначения.

Кинематические передачи используются в измерительных приборах, делительных цепях станков и основное требование предъявляемое к ним – обеспечение высокой кинематической точности т.е. точная согласованность углов поворота ведущего и ведомого колес.

Скоростные зубчатые передачи работают при высоких окружных скоростях, передают большие мощности. Основное требование – обеспечение плавности вращения без появления мгновенных ускорений.

Силовые зубчатые передачи передают большие крутящие моменты при малой окружной скорости. Основное требование- обеспечение полноты контакта рабочих профилей передачи.

Исходя из этого стандартами установлено три группы норм допускаемых отклонений параметров, характеризующих кинематическую точность, плавность работы и контакт зубьев, что позволяет назначать различные нормы и степени точности в зависимости от эксплуатационных требований к передаче. Так, для скоростных передач важнейшими являются нормы плавности работы.

Для каждой нормы точности установлено 12 степеней точности с 1,2,……..12 в порядке понижения точности и увеличения допусков (сравните с 20 квалитетами для допусков линейных размеров)

Кинематическая точности передачи количественно характеризуется кинематической погрешностью передачи (рис.5.6):

F_к..п.п. = (φ₂ - φ₃) × r ,

где φ₂ – действительный угол поворота ведомого колеса, (рад);

φ₃ = φ₁ z₁/ z₂ номинальный (расчетный) угол поворота ведомого колеса с числом зубьев z₂;

φ₁ – действительный угол поворота ведущего колеса с числом зубьев z₁;

r – радиус делительной окружности ведомого колеса (мкм).

Рис. 5.7. Схема определения кинематической

Погрешности передачи

Кинематическая погрешность зубчатого колеса и, соответственно, передачи возникает из-за отдельных поэлементных погрешностей, таких как колебание длины общей нормали, погрешности окружного шага, колебания измерительного межосевого расстояния и др. Стандартом установлены системы допусков цилиндрических зубчатых колес и передач для всех трех норм. Так, для кинематической точности колес установлено 9 комплексов нормируемых показателей (Якушев). Комплексным показателем кинематической точности зубчатого колеса является кинематическая погрешность (рис.5.7), которая выявляется в результате измерений на зубообкатных приборах.

Рис 5.8. Кривая кинематической погрешности зубчатого колеса

Плавность работы передачи нарушается в результате появления мгновенных ускорений, которые, в свою очередь, возникают из-за кинематических погрешностей, которые циклически изменяющихся в пределах зубчатого колеса. Например, циклическая погрешность по колесу окружного шага вызовет при обкате с парным колесом появление мгновенных ускорений на этих участках. На рис 5.8. показаны другие погрешности зубчатого колеса, влияющие на плавность работы – отклонение шага зацепления (б) и погрешность профиля зуба (в).

Контакт зубьев в передаче обеспечивает высокую износостойкость и расчетные контактные давления на рабочих профилях зубьев. При неполном и неравномерном прилегании зубьев уменьшается несущая плоскость поверхности их контакта, неравномерно распределяются контактные напряжения и смазочный материал, что приводит к интенсивному износу. На полноту контакта зубьев влияет погрешности формы и их взаимного расположения в передаче, неточность расположения осей главных отверстий корпусной детали, определяющие расположение зубчатых колес и другие факторы. Комплексным показателем контакта зубьев передачи является пятно контакта зубьев (рис.5.9.), которое определяется опытным