Uggaustralia-russia.ru

Мода и стиль
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Зубчатые колеса цилиндрические

Зубчатые колеса цилиндрические

Цилиндрические зубчатые колеса обеспечивают передачу вращательного момента между параллельно расположенными или скрещенными валами. Это самый распространенный тип зубчатой передачи, широко применяемый в машиностроении, нефтегазовой и других отраслях промышленности.

Что собой представляют и какими бывают цилиндрические зубчатые колеса

С виду такое зубчатое колесо напоминает цилиндр, от чего и получило свое название.

Эти детали бывают с зубьями таких видов:

Прямыми. Расположение зубьев – радиальные плоскости, а линия, по которой контактируют колеса, параллельна оси вращения. Самый недорогой вариант, но и предельный крутящий момент ниже, чем у следующих по списку.

Косыми – под углом к оси вращения. По форме представляют собой часть винтовой линии. Их использование дает более плавное и менее шумное зацепление, но связано с появлением осевой силы, так что установка вала должна проходить с использованием упорных подшипников. Больше площадь контакта – больше предельная величина передаваемого момента, но и площадь трения, что требует применения смазок.

Шевронными. В них не существует проблемы осевой силы, так как составляющие от обеих половин шестерни компенсируются.

Последний вид используется в передачах со скрещивающимися валами, первые три – с параллельными.

Особенности расположения зубьев

Зубья в цилиндрических шестернях могут быть нарезаны:

По внешнему краю.

По внутренней стороне.

Это определяет такие возможности соединения:

На обоих колесах они внешние – это наружное соединение, при котором валы вращаются в противоположных направлениях.

На зубчатом колесе – внутреннее расположение, а на шестерне – наружное. Это соединение планетарное (внутреннее), и валы вращаются в одну сторону.

Геометрия

В цилиндрических колесах могут предусматриваться зубья различной конфигурации:

Эвольвентной – наиболее распространенная.

Круговой (зацепление Новикова).

Возможно изготовление деталей с зубьями, имеющими несимметричный профиль, для использования в храповых механизмах.

Популярность эвольвентной конфигурации, определяющая ее преимущественное использование, обусловлена:

Возможностью обеспечить прочность изделия.

Высоким кпд подобного механизма.

Низким уровнем вибрации, шумов, малым износом.

Особенности цилиндрической передачи между параллельными валами

Вращательный момент может передаваться между колесами:

Одинаковыми по диаметру и количеству зубьев.

С меньшего на большее – понижающий редуктор, обеспечивает увеличение момента силы и уменьшение угловой скорости и частоты. Это наиболее частое применение зубчатой передачи.

С большего на меньшее – повышающий редуктор (мультипликатор).

Чтобы представить вращение шестерен в общем виде, можно рассматривать окружности, которые катятся одна по другой в условиях отсутствия скольжения. При этом скорость на окружности у них одинакова, поэтому число оборотов оказывается обратно пропорционально числу зубцов (диаметру, окружности).

Стоит отметить, что в бытовом использовании определения шестерня и зубчатое колесо считаются взаимозаменяемыми, хотя технически грамотно шестерней называть меньшую их таких деталей, а колесом – большую.

Характеристики, влияющие на работу передачи

Одним из наиболее важных моментов правильной и эффективной работы цилиндрической зубчатой передачи является строгая параллельность осей друг относительно друга.

Значимая характеристика – отсутствие проскальзывания, это предопределяет неизменность передаточного числа и, соответственно, частоты ведомого вала.

Особенности изготовления

Наиболее эффективным и универсальным методом нарезки считается технология обката. Если требования по точности изготовления невысоки, эти изделия могут быть отлиты из чугуна или стали.

Читайте так же:
Как выкроить тунику со спущенным плечом

В качестве материала изготовления сталь предпочтительна, как и ее сплавы с никелем, хромом, ванадием.

Усилению зубьев, повышению их износостойкости и улучшению поверхности способствуют проводимые в завершение производства термическая обработка и последующее шлифование.

Цилиндрические зубчатые колеса служат для передачи вращательного момента между параллельными валами, наиболее часто применяются колеса разного диаметра и с разным количеством зубьев – для изменения передаточного числа.

В просторечье оба колеса называют шестернями, однако технически грамотно называть шестерней только меньшее из двух сцепленных колес.

Цилиндрические зубчатые колеса могут иметь наружное и внутреннее соединение. Если зубья обоих колес нарезаны по внешнему краю, то такое соединение называется наружным, в этом случае валы вращаются в разные стороны. Если же зубья большего колеса нарезаны по внутренней стороне, а шестеренка помещена внутри, то такое соединение называется внутренним или планетарным. При планетарном соединении оба вала вращаются в одну сторону.

При правильно рассчитанном передаточном механизме, на его работу в значительной степени влияет:

  • форма зубьев;
  • технология нарезки зубьев;
  • материал колес.

Наиболее продвинутой конфигурацией зуба в цилиндрических колесах является эвольвентная форма. Боковая поверхность эвольвентного зуба имеет скругление по определенному радиусу, что дает механизму стабильное передаточное число. Эвольвентная форма зуба повышает КПД механизма, снижает его износ, вибрацию и шум.

Нарезка зубьев осуществляется по различным технологиям, наиболее универсальной и эффективной из них является метод обката. В этом методе один и тот же инструмент может применяться для нарезки разных по форме и шагу зубьев, что снижает итоговую стоимость заказа и время его исполнения.

Зубчатые колеса изготавливаются из стали и ее сплавов с добавлением никеля, хрома, ванадия. Для снижения шума в работе передаточного механизма, поверхность зубчатых колес может быть покрыта кожей, бумагой, полимерными материалами.

Силовые колеса с меньшими требованиями по точности изготовления, могут быть отлиты из чугуна или стали, чаще всего без дополнительной обработки.

В итоговой части производства зубцы могут усиливаться термической обработкой (так называемой цементацией) с последующим шлифованием. Цементация значительно повышает износостойкость зубчатых колес, применяющихся для быстроходных передач.

Курский машиностроительный комплекс обладает всеми необходимыми инструментами для изготовления цилиндрических зубчатых колес с любой формой зуба. Производственный процесс ведется с соблюдением норм ГОСТ.

Параметры эвольвентной шестерни

Расчет модуля шестерни:

d — диаметр делительной окружности

z — число зубьев шестерни

da — диаметр окружности вершин темной шестерни

db — диаметр основной окружности — эвольвенты

df — диаметр окружности впадин темной шестерни

haP+hfP — высота зуба темной шестерни, x+haP+hfP — высота зуба светлой шестерни

Формула расчета модуля шестерни

В машиностроении приняты стандартные значения модуля зубчатого колеса для удобства изготовления и замены зубчатых колёс, представляющие собой числа от 1 до 50.

Высота головки зуба — haP и высота ножки зуба — hfP в случае, так называемого, «нулевого» зубчатого колеса соотносятся с модулем m следующим образом: haP = m; hfP = 1,2 m, то есть:

соотношение высоты зуба шестеренки с модулем

Отсюда получаем, что высота зуба h = 2,2m

Так же можно практически вычислить модуль шестерни, при этом, не имея всех данных для определения модуля, по следующей формуле:

Читайте так же:
Что значит златом венце

Содержание

Параметры эвольвентного зубчатого колеса:

  • m — модуль колеса. Модулем зацепления называется линейная величина в π раз меньшая окружного шага P или отношение шага по любой концентрической окружности зубчатого колеса к π, то есть модуль — число миллиметров диаметра делительной окружности 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. Через него выражаются все остальные параметры. Модуль измеряется в миллиметрах, вычисляется по формуле:
  • z — число зубьев колеса
  • p — шаг зубьев (отмечен сиреневым цветом)
  • d — диаметр делительной окружности (отмечена жёлтым цветом)
  • da — диаметр окружности вершин тёмного колеса (отмечена красным цветом)
  • db — диаметр основной окружности — эвольвенты (отмечена зелёным цветом)
  • df — диаметр окружности впадин тёмного колеса (отмечена синим цветом)
  • haP+hfP — высота зуба тёмного колеса, x+haP+hfP — высота зуба светлого 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. (подробнее см. ГОСТ 9563-60 Колеса зубчатые. Модули)

Высота головки зуба — haP и высота ножки зуба — hfP — в случае т.н. нулевого зубчатого колеса (изготовленного без смещения, зубчатое колесо с «нулевыми» зубцами) (смещение режущей рейки, нарезающей зубцы, ближе или дальше к заготовке, причем смещение ближе к заготовке наз. отрицательным смещением, а смещение дальше от заготовки наз. положительным) соотносятся с модулем m следующим образом: haP = m; hfP = 1,25 m, то есть:

mathbf<frac<h_<fP data-lazy-src=

Зубчатые колеса классифицируются в зависимости от формы продольной линии зуба на:

Содержание

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 эвольвентного зубчатого колеса:

  • m — модуль колеса. Модулем зацепления называется линейная величина в π раз меньшая окружного шага P или отношение шага по любой концентрической окружности зубчатого колеса к π, 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. Через него выражаются все остальные параметры. Модуль измеряется в миллиметрах, вычисляется по формуле:
  • z — число зубьев колеса
  • p — шаг зубьев (отмечен сиреневым цветом)
  • d — диаметр делительной окружности (отмечена жёлтым цветом)
  • da — диаметр окружности вершин тёмного колеса (отмечена красным цветом)
  • db — диаметр основной окружности — эвольвенты (отмечена зелёным цветом)
  • df — диаметр окружности впадин тёмного колеса (отмечена синим цветом)
  • haP+hfP — высота зуба тёмного колеса, x+haP+hfP — высота зуба светлого колеса
Читайте так же:
Краткое содержание старого валенка

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.

Высота головки зуба — haP и высота ножки зуба — hfP — в случае т.н. нулевого зубчатого колеса (изготовленного без смещения, зубчатое колесо с «нулевыми» зубцами) (смещение режущей рейки, нарезающей зубцы, ближе или дальше к заготовке, причем смещение ближе к заготовке наз. отрицательным смещением, а смещение дальше от заготовки наз. положительным) соотносятся с модулем m следующим образом: haP = m; hfP = 1,25 m, то есть:

mathbf<frac<h_<fP data-lazy-src=

Зубчатые колеса классифицируются в зависимости от формы продольной линии зуба на:

Типы станков для обработки конических колес

Колёса с прямыми зубьями обрабатывают, обычно, на зубодолбежных или зубострогальных станкахпо методу обкатки одним или чаще двумя резцами. На этих станках воспроизводится зацепление нарезаемого зубчатого колеса с воображаемым плоским производящим зубчатым колесом; при этом два зуба последнего представляют собой зубострогальные резцы, совершающие возвратно-поступательное движение, боковые поверхности каждого из зубьев нарезаемого зубчатого колеса формируются в результате движения резцов и обработки находящихся в зацеплении плоского и нарезаемого зубчатых колёс. Процесс нарезания зубьев происходит при движении резцов к вершине конуса заготовки, а обратный ход является холостым (в этот период резцы отводятся от заготовки).

Пример зубострогальных станков:

Конические зубчатые колёса с круговыми зубьями нарезаются на зуборезных станках методом обкатки с применением зуборезной резцовой головки, представляющей собой диск с вставленными по его периферии резцами, обрабатывающими профиль зуба с двух сторон (первая половина резцов обрабатывает одну сторону, вторая половина — другую).

Читайте так же:
Сочетается ли темная джинсовка со светлыми джинсами

Пример зуборезных станков:

Пулестойкие стали марки С-500 по ГОСТ Р 50744-95; ГОСТ 34286-2017, ГОСТ 34282-2017

Пулестойкие стали марки С-500 по ГОСТ Р 50744-95; ГОСТ 34286-2017, ГОСТ 34282-2017

Пулестойкие стали марки С-500 Выпускаются по ТУ 18121-2017, а так же по ГОСТ Р 50744-95; ГОСТ Р 50963-96, ГОСТ Р 51112-97, ГОСТ 34286-2017, ГОСТ 34282-2017 Классы защиты по пулестойкости: при толщине 2,5 +/-0,5 мм- класс Бр2, при толщине 4,2 +/-0,3 мм- класс Бр3, при толщине 6,5 +/-0,5 мм, 8,5+/-0,5 мм и 10мм — класс Бр4, при толщине .

В наличии / Услуга

Детали машин

Эвольвентное зацепление зубчатых колес характеризуется различными геометрическими параметрами, оказывающими существенное влияние на свойства и работу передачи. К таким параметрам относятся диаметры начальной, основной и делительной окружностей, окружной шаг зубьев, модуль зацепления, высота головок и ножек зубьев, длина активной линии зацепления, угол наклона линии зуба косозубого колеса, коэффициент перекрытия и некоторые другие.

В обозначении геометрических параметров зацепления используют индексы, относящиеся к характерным окружностям зубчатых колес:

  • w – начальной;
  • b – основной;
  • a – вершин зубьев;
  • f – впадин зубьев.

Параметрам, относящимся к делительной окружности, индекс не присваивается.

При обозначении параметров пары зубчатых колес индекс «1» присваивается шестерне, «2» — колесу.

Начальные окружности

Начальными называют окружности, которые в процессе зацепления перекатываются одна по другой без скольжения (рис. 1), при этом отношение их радиусов (расстояний от центров О1 и О2 до полюса П ) при неизменном межосевом расстоянии О1О2 тоже остается неизменным.
При изменении межосевого расстояния aw меняются и диаметры dw начальных окружностей шестерни и колеса, т. е. у пары зубчатых колес может быть множество начальных окружностей.
У отдельно взятого колеса начальной окружности не существует – по определению этот параметр образуется в зацеплении, т. е. в зубчатой передаче.

Межосевое расстояние определяется по формуле:

основные геометрические параметры эвольвентного зацепления

Делительная окружность

Окружность, на которой шаг p и угол зацепления α соответственно равны шагу p и углу α профиля инструментальной рейки, называют делительной окружностью (рис. 1). Эта окружность принадлежит отдельно взятому колесу, ее диаметр d при изменении межосевого расстояния остается неизменным.

Делительные окружности совпадают с начальными, если межосевое расстояние пары зубчатых колес равно сумме радиусов делительных окружностей.

У большинства зубчатых передач диаметры делительных и начальных окружностей совпадают, т. е.:

Исключение составляют передачи с угловой модификацией.

Окружной шаг зубьев

Расстояние между одноименными сторонами двух соседних зубьев, взятое по дуге делительной окружности, называют окружным шагом зубьев по делительной окружности и обозначают буквой p (рис. 1).
Для пары зацепляющихся зубчатых колес окружной шаг зубьев должен быть одинаковым.

Основной шаг

Этот параметр, обозначаемый pb , относится к основной окружности. На основании второго и четвертого свойств эвольвенты расстояние по нормали между одноименными сторонами двух соседних зубьев равно шагу pb .
Из треугольника О2ВП (см. рис. 1) диаметр основной окружности db2 = 2 rb2 = d2 cos αw , откуда основной шаг может быть определен по формуле:

Окружная толщина зуба и окружная ширина впадины

Окружная толщина зуба st и окружная ширина впадины et по дуге делительной окружности колеса передачи без смещения теоретически равны. Однако при изготовлении зубчатых колес на теоретический размер st назначают такое расположение поля допуска, при котором зуб получается тоньше, чем и гарантируется боковой зазор j (рис. 1), необходимый для нормального зацепления. По делительной окружности всегда st + et = p .

Читайте так же:
Изорванный тулуп морфологический разбор

Окружной модуль зубьев

Из определения окружного шага следует, что длина делительной окружности зубчатого колеса πd = pz , где z – число зубьев. Следовательно,

Шаг зубьев p , так же как длина окружности, включает в себя трансцендентное число π , а поэтом шаг — также число трансцендентное. Для удобства расчетов и измерения зубчатых колес в качестве основного расчетного параметра принято рациональное число p/π , которое называют модулем зубьев , обозначают m и измеряют в миллиметрах:

d = mz или m = d/z .

Модуль зубьев m – часть диаметра делительной окружности, приходящаяся на один зуб.

Модуль является основной характеристикой размера зубьев. Для пары зацепляющихся колес модуль должен быть одинаковым.

Для обеспечения взаимозаменяемости зубчатых колес и унификации дорогостоящего зубонарезного оборудования и инструмента значения m регламентируются стандартом в диапазоне от 0,05 до 100 мм.
В соответствии со стандартным рядом I модуль может принимать следующие значения: 1,0, 1,25, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 4,0, 5,0, 6,0, 8,0, 10,0.
Стандартный ряд II значительно расширяет диапазон применяемых на практике модулей ( m = 1,125, 1,375, 1,75 и т. д.).

При выборе модулей из стандартных рядов первый ряд следует предпочитать второму.

Высота головки и ножки зуба

Делительная окружность делит зуб по высоте на головку ha и ножку hf . Для создания радиального зазора с (см . рис. 1) необходимо

Для передачи без смещения ha = m .

Длина активной линии зацепления

При вращении зубчатых колес точка зацепления S (см. рис. 1) пары зубьев перемещается по линии зацепления NN . Зацепление профилей начинается в точке S’ пересечения линии зацепления с окружностью вершин колеса и заканчивается в точке S» пересечения линии зацепления с окружностью вершин шестерни.
Отрезок S’S» линии зацепления называют длиной активной линии зацепления и обозначают gα . Длину gα легко определить графически, для чего радиусами окружностей вершин обоих колес отсекают на линии зацепления NN отрезок S’S» и замеряют gα .

геометрические характеристики эвольвентного зацепления

Коэффициент торцового перекрытия

Коэффициентом торцового перекрытия εα называют отношение длины активной линии зацепления к основному шагу:

где z1 и z2 – числа зубьев шестерни и колеса; β – угол наклона линии зуба косозубого колеса.

Непрерывность работы зубчатой передачи возможна при условии, когда последующая пара зубьев входит в зацепление до выхода предыдущей, т. е. когда обеспечивается перекрытие работы одной пары зубьев другой. Чем больше пар зубьев одновременно находится в зацеплении, тем выше плавность работы передачи.

За период работ пары зубьев точка их зацепления проходит путь, равный по длине gα (см. рис. 1), а расстояние между профилями соседних зубьев по линии зацепления равно основному шагу pb . При gα > pb необходимое перекрытие зубьев обеспечивается.

По условию непрерывности зацепления должно быть εα > 1. С увеличением количества зубьев z увеличивается и коэффициент торцового перекрытия εα .

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector