Способ определения величины бокового зазора. Проверка и регулировка зацепления шестерен зубчатых передач Расчетные формулы и указания

О П И С А Н И Е 359500

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 16.VI.1970 (№ 1449690i25-28) с присоединением заявки №

М. Кл. G 01Ь 5/14

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

А. Ю. Лядов и В. С. Корепанов

Алтайский моторный завод

Заявитель

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ БОКОВОГО ЗАЗОРА

Изобретение относится к области контроля в машиностроении, а именно к определению бокового зазора в зубчатом зацеплении для случаев размещения зубчатых колес в разъединяющихся корпусах, плоскость разъединения которых не проходит через оси сопрягаемых колес.

Существует ряд способов для определения величины бокового зазора в зубчатом зацеплении, заключающихся в измерении геометрических параметров элементов зацепления с последующим расчетом величины бокового зазора.

Недостатком известных способов является невозможность определить предлагаемый боковой зазор в зубчатых колесах до соединения частей корпуса между собой — этим обусловливается высокая трудоемкость подбора и регулировки величины бокового зазора, так как требуется многократная сборка-разборка с подбором соединяемых узлов.

Целью настоящего изобретения является создание такого способа получения величин, составляющих боковой зазор, который позволил бы уменьшить трудоемкость сборки колес зубчатого зацепления.

Для этой цели замеряют величины отклонения профиля впадины зубчатого колеса относительно общей плоскости разъема одного из корпусов от расчетного, затем замеряют величину отклонения профиля впадины относительно общей плоскости разъема второго из корпусов от расчетного, а величину бокового зазора определяют как произведение алгебра5 ической суммы замеренных величин отклонений размеров от расчетных, умноженное на синус угла зацепления по формуле; S=2a sinn, где S — величина бокового зазора; а — угол зацепления зубчатых колес; а — алгебраическая сумма отклонений размеров от расчетных.

Процесс определения бокового зазора поясняется чертежом.

На фиг. 1 изображен один из сопрягаемых

15 узлов с зубчатым колесом и измерительным элементом; на фиг. 2 изображен второй из сопрягаемых узлов со вторым колесом и измерительным элементом.

Н, — теоретический, расчетный размер от общей плоскости разъединения корпусов до положения зажимаемого измерительным элементом 1 во впадине зубчатого колеса 2;

Но, — действительный размер от общей плоскости разъединения корпусов до положения, занимаемого измерительным элементом 1 во впадине зубчатого колеса 2; а, — величина отклонения в расположен30 ном профиле впадины зубчатого ко359500 аз = ̈́— Н, Ф1/д. f

Изд. Иа 1787

Подписное

Заказ 3968/1

Типография, пр. Сапунова, 2 леса 2 относительно общей плоскости разъема корпусов; определяется по формуле: а,=Н,— На, Нр, — теоретический, расчетный размер от общей оси разъединения корпусов до положения, занимаемого измерительным элементом 1 во впадине зубчатого колеса 8; 10

Нв, — действительный размер от общей плоскости разъединения корпусов до положения, занимаемого измерительным элементом 1 во впадине зубчатого колеса 3; 15

a> — величина отклонения в расположении профиля впадины зубчатого колеса 8 относительно общей плоскости разьема корпусов; определяется по формуле: гю

Таким образом, общая сумма отклонений двух замеров составляет:

Определение величины бокового зазора в зубчатом зацеплении осуществляется следующим образом.

Вначале определяют по чертежу расчетные величины Н, и Н, затем измерительным устройством определяют их действительные величины На, и На„после чего находят соответствующие отклонения а> и а, а зазор определяют по формуле:

5 = 2аяпа, где $ — величина бокового зазора, а — сумма отклонений двух замеров, сс — угол зацепления зубчатой передачи.

П р едм ет изобретения

Способ определения величины бокового зазора в зубчатом зацеплении, заключающийся в том, что измеряют геометрические параметры элементов зацепления и расчетом определяют величину бокового зазора, отличающийся тем, что, с целью получения величин, составляющих боковой зазор в зубчатом зацеплении с зубчатыми колесами, размещенными в разъединяющихся корпусах, плоскость разьединения которых не проходит через оси сопрягаемых зубчатых колес, замеряют величину отклонения расположения профиля впадины зубчатого колеса относительно общей плоскости разъема одного из корпусов от расчетного, затем замеряют величину отклонения профиля впадины относительно общей плоскости разъема второго из корпусов от расчетного, а величину бокового зазора определяют как произведение алгебраической суммы замеренных величин отклонений размеров от расчетных, умноженное на синус угла зацепления по формуле.

Вид сопряжений зубьев колес в передаче характеризуется наименьшим гарантированным боковым зазором. Боковым зазором называют измеренное по нормали расстояние между нерабочими профилями зубьев колес, находящихся в зацеплении (рис. 5.133, а).

Боковой зазор необходим для обеспечения нормальных условий эксплуатации зубчатой передачи. Он компенсирует температурные деформации, погрешности монтажа передачи и служит для размещения смазки.

Рис. 5.133.

Системой допусков на зубчатые передачи устанавливается гарантированный боковой зазор 7^,т(п - наименьший предписанный боковой зазор. Величина гарантированного зазора определяется вне зависимости от степени точности колес и передачи.

Для удовлетворения требований различных отраслей промышленности, независимо от степени точности изготовления колес передачи, предусмотрено шесть видов сопряжений зубьев колес в передаче: А, В, С, Д Еи Н, определяющих различную величину у ^Срис. 5.133, 6).

Виды сопряжений зубчатых колес в передаче в зависимости от степени точности по нормам плавности работы указаны ниже.

Видам сопряжений Н и Е соответствует вид допуска на боковой зазор И, а видам сопряжений Д С, В и А - виды допуска сі, с, Ь и а соответственно.

Соответствие между видом сопряжения зубчатых колес в передаче и видом допуска на боковой зазор допускается изменять; при этом также могут быть использованы виды допусков х, у, ь

Устанавливаются шесть классов отклонений межосевого расстояния, обозначаемых в порядке убывания точности римскими цифрам и от / до VI.

Гарантированный боковой зазор в каждом сопряжении обеспечивается при соблюдении предусмотренных классов отклонений межосевого расстояния:

Допускается изменять соответствие между видом сопряжения и классом отклонений межосевого расстояния.

С увеличением в сопряжении гарантированного бокового зазора предусмотрен возрастающий по величине одноименно обозначаемый допуск (кроме сопряжения £).

Иногда конструктор вынужден назначить другой, обычно более грубый класс. Гарантированный боковой зазор в этом случае уменьшится, а его численное значение указывают в условном обозначении зубчатой передачи:

гдеупт|п ^лfa - стандартные значения гарантированного бокового зазора и предельного отклонения межосевого расстояния для данного вида

сопряжения; - отклонение межосевого расстояния для назначенного более грубого класса.

Вследствие увеличения температуры при работе передачи размеры колес увеличиваются в большей степени, чем расстояние между их осями, поэтому боковой зазор уменьшается. Боковой зазоруят1п, необходимый для компенсации температурных деформаций и размещения смазочного материала, определяется по формуле:

где V - толщина слоя смазочного материала между зубьями; а",- межосевое расстояние; а{ и а, - температурный коэффициент линейного расширения материала колес и корпуса; Д/° и - отклонение температуры колеса и корпуса от нормальной температуры (20 °С); а - угол профиля исходного контура.

Боковой зазор обеспечивают за счет радиального смешения исходного контура рейки (зуборезного инструмента) от его номинального положения / (рис. 5.134) в тело колеса. Под номинальным положением исходного контура понимается положение исходного контура на зубчатом колесе, лишенном погрешностей, при котором расстояние от рабочей оси вращения до делительной прямой равно:

где хтп - номинальное смещение исходного контура, не предусматривающее бокового зазора.

Рис. 5.134.

1 - номинальное положение исходного контура: 2 - действительное положение исходного контура

Дополнительное смещение исходного контура Е,1Г - дополнительное смешение исходного контура от его номинального положения в тело зубчатого колеса, осуществляемое с целью обеспечения в передаче гарантированного бокового зазора (см. рис. 5.134).

Наименьшую величину, дополнительное смешение исходного контура назначают в зависимости от степени точности по нормам плавности и от вида сопряжения и обозначают: для зубчатого колеса с внешними зубьями - £№, для зубчатого колеса с внутренними зубьями +ЕВ. Допуск на дополнительное смешение исходного контура Т" установлен в зависимости от допуска на радиальное биение Ег> вида сопряжения, причем Тн> ЕГТН>

Показателями бокового зазора являются: наименьшее дополнительное смещение исходного контура ЕНе(Еш) или наименьшее задаваемое отклонение средней длины обшей нормали ЕН1Упь(Ены) (рис. 5.135), или наименьшее отклонение зуба по постоянной хорде в нормальном сечении - £д, или отклонение измерительного межосевого расстояния ЕЛі ЕГ1 (рис. 5.136), или наименьшее отклонение обшей

Рис. 5.135.

нормали верхнее Ет(Ет). Их назначают в зависимости от вида сопряжения и степени точности по нормам плавности работы.

Для передач с нерегулируемым расположением осей - предельные отклонения межосевого расстояния ±/й, а с регулируемым - наименьший боковой зазорупт|п.

Средняя длина обшей нормали

Рис. 5.136.

где И", И%,]Уг - действительные длины обшей нормали; г - число зубьев.

Стандартом установлены допуски на дополнительное смешение исходного контура Тн, допуск на среднюю длину обшей нормали Тш и допуск на толщину зуба Те9 а также предельные отклонения

межосевого расстояния: нижнее - Ea.t и верхнее Ел.

Связь смешения исходного контура с боковым зазором и уменьшением толщины зуба Еа можно определить из треугольников abc и dcb (см. рис. 5.134):

Общий боковой зазор должен состоять из гарантированного зазора У"пип и зазора Кр компенсирующего погрешность изготовления зубчатых колес и монтажа передачи, уменьшающих боковой зазор, т. е.

Необходимое смешение исходного контура обоих зубчатых колесах равно

Из этой формулы следует, что различную величину бокового зазора в зависимости от вида сопряжения зубьев можно получить путем соответствующего смешения исходного контура.

Величина К} предназначена для компенсации погрешностей изготовления зубчатых колес монтажа передач: межосевого расстояния/,^ шага зацепления ^, на обоих колесах, направление зубьев Е^ на обоих колесах, отклонения от параллельности осей/^ и перекоса />г осей и может быть определена по формуле

Максимальное значение бокового зазора между зубьями в передаче стандартом не ограничивается. Его значение можно определить из решения сборочной размерной цепи, составляющими звеньями которой являются межосевое расстояние и смешение исходных контуров при нарезании обоих колес и др. При этом максимальный зазор не должен превышать значения, получаемого при наиболее неблагоприятном сочетании отклонений составляющих звеньев, т. е.

М.В. Абрамчук

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Б.П. Тимофеев

В статье сравниваются стандарты ISO/TR 10064-2:1996 и ГОСТ 1643-81 в плане организации нормирования и контроля бокового зазора в зубчатых передачах. Также производится сравнение величин минимального бокового зазора в обоих указанных стандартах.

Введение

Рассмотрим технический отчет «ISO/TR 10064-2 Передачи зубчатые цилиндрические. Практическое руководство по приемке. Часть 2: Контроль суммарных радиальных отклонений, биения, толщины зуба и зазора». При этом начнем с Приложения А, имеющего заголовок «Боковой зазор и допуск на толщину зуба». Будем последовательно сравнивать положения упомянутого Приложения А с разделом 3 базового стандарта ГОСТ 1643-81 «Нормы бокового зазора».

Контроль бокового зазора

Стандарт ISO/TR 10064-2 содержит рекомендации по нормированию бокового зазора сопряжения и толщины зубьев колес. При этом все, говорящееся в стандарте, носит рекомендательный характер, в то время как нормы, приведенные в отечественном стандарте ГОСТ 1643-81, являлись обязательными для исполнения.

В первом пункте Приложения А стандарта ISO/TR 10064-2 приводится метод выбора допусков на толщину зуба колес и минимального бокового зазора. Кроме того, приводятся метод расчета максимального предполагаемого бокового зазора в зубчатом зацеплении и рекомендуемые величины минимального бокового зазора . В ГОСТ 1643-81 устанавливаются нормы бокового зазора и приводятся таблицы с величинами соответствующих норм. Методов расчета, аналогичных приведенным в рекомендациях стандарта ISO/TR 10064-2, в ГОСТ 1643-81 нет.

Во втором пункте стандарта ISO/TR 10064-2 дается определение бокового зазора и приводится обоснование необходимой его величины. Также говорится, что «боковой зазор в зацеплении изменяется в процессе функционирования передачи вследствие изменения скорости вращения колес, температуры, нагрузки и т.д.» . Наш стандарт не содержит определения бокового зазора и условий функционирования передачи, обусловливающих его изменение.

Третий пункт Приложения А стандарта ISO/TR 10064-2 называется «Максимальная толщина зуба колеса». В нем дается определение этого понятия. В ГОСТ 1643-81 никаких пояснений по максимальной толщине зуба колеса не содержится, приводятся только таблицы со значениями допусков Ecs (наименьшего отклонения толщины зуба) и Tc (допуска на толщину зуба).

В четвертом пункте Приложения А стандарта ISO/TR 10064-2, имеющем заголовок «Минимальный боковой зазор» дается определение минимального бокового зазора и описывается необходимость наличия минимального бокового зазора - «это так называемый традиционный «допуск на боковой зазор», который создается конструктором, чтобы компенсировать:

(а) погрешности корпуса и подшипников, прогибы валов;

(б) несоосность осей колес вследствие погрешностей корпуса и зазоров в подшипниках;

(в) перекос осей вследствие погрешностей корпуса и зазоров в подшипниках;

(г) погрешности монтажа, такие как эксцентриситет валов;

(д) биения опор;

(е) температурные воздействия (функция разности температуры между корпусом и элементами колеса, межосевого расстояния и разницы материалов);

(ж) увеличение центробежной силы вращающихся элементов;

(з) другие факторы, такие как загрязнение смазки и увеличение в размерах неметаллических частей колеса» .

Также говорится, что «величина минимального бокового зазора может быть небольшой при условии того, что приведенные выше факторы контролируются. Каждый из факторов можно оценить посредством анализа допусков, а затем, вычислить минимальные требования» .

Рекомендации стандарта ISO/TR 10064-2:1996 обязывают нас при расчете допусков на боковой зазор учитывать погрешности незубчатых элементов передачи, а также условия ее работы, что в действующем базовом стандарте ГОСТ 1643-81 абсолютно не учитывается. Об этом недостатке нашего стандарта говорили многие отечественные специалисты, особенно настойчиво Б.П. Тимофеев (см., например, ). Необходима стандартизация расчета бокового зазора на основании проведения широких экспериментальных работ ввиду недостаточности и противоречивости имеющихся рекомендаций .

В целом же базовый стандарт ГОСТ 1643-81 нормирует боковой зазор следующим образом. Вид сопряжений зубьев колес в передаче характеризуется наименьшим гарантированным боковым зазором jn . Требования к боковому зазору устанавливают независимо от точности изготовления зубчатых колес. Стандартом установлены гарантированный (наименьший) боковой зазор в зубчатой передаче jn min - наименьший предписанный боковой зазор, и допуск на боковой зазор Tjn, равный разности между наибольшим допустимым и гарантированным (наименьшим) боковыми зазорами. Нормы бокового зазора не связаны однозначно с конструкцией и условиями эксплуатации передач, что в некоторых случаях приводит к заклиниванию передачи, несмотря на «гарантированный» стандартом минимальный боковой зазор .

В зависимости от величины гарантированного бокового зазора стандартом ГОСТ 1643-81 установлено шесть видов сопряжений зубьев колес в передаче: H, E, D, C, B, A и восемь видов допуска на боковой зазор, обозначаемых в порядке его возрастания буквами h, d, c, b, a, x, y, z. Сопряжение H - с нулевым наименьшим зазором, Е - с малым, C и D - с уменьшенным, А - с увеличенным. Сопряжение вида B обеспечивает минимальную величину бокового зазора, при котором исключается возможность заклинивания стальной или чугунной передачи от нагрева при разности температур зубчатых колес и корпуса в 25 °C .

При отсутствии специальных требований к зубчатым передачам необходимо исходить из следующих положений: видам сопряжений Н и Е соответствует вид допуска на боковой зазор h, видам сопряжений D, C, B и A - виды допусков d, c, b и a, соответственно.

Соответствие между видом сопряжения зубчатых колес в передаче и видом допуска на боковой зазор допускается изменять; при этом также могут быть использованы виды допусков x, y, z .

Также устанавливаются шесть классов отклонений межосевого расстояния, обозначаемых в порядке убывания точности римскими цифрами от I до VI.

Точность изготовления зубчатых колес и передач задается степенью точности, а требования к боковому зазору определяются видом сопряжения по нормам бокового зазора. Гарантированный боковой зазор в каждом сопряжении обеспечивается при соблюдении предусмотренных классов отклонений межосевого расстояния (для сопряжений H и E - II класса, а для сопряжений D, C, B и A - классов III, IV, V и VI, соответст-

венно). При этом получается переопределение величины гарантированного бокового зазора: с одной стороны, он зависит от вида сопряжений, с другой - от класса отклонения межосевого расстояния.

Указывается также, что допускается изменять соответствие между видом сопряжения и классом отклонений межосевого расстояния.

Полный боковой зазор состоит из гарантированного бокового зазора, jnmin и части бокового зазора, к, так называемой компенсации уменьшения бокового зазора, возникающей из-за погрешности изготовления зубчатых колес и монтажа передачи . Величина компенсации определяется по формуле:

k} =4(f« 2sin а)2 + 2fP\ + 2Fß + (sin а)2 +(fy sin а)2 ,

где fa - предельное отклонение межосевого расстояния, fPb - предельное отклонение шага зацепления, Fß - погрешность направления профиля, fx - допуск на параллельность осей, fy - допуск на перекос осей, а - угол зацепления передачи.

При определении к, не учитывается радиальное биение зубчатого венца, Frr, а при некратных числах зубьев любая выставка эксцентриситетов колес не исключает положения, когда боковой зазор jn в передаче будет определяться именно этим фактором .

В уже упомянутом четвертом пункте Приложения А стандарта ISO/TR 10064-2 приведена таблица с величинами минимального бокового зазора, рекомендуемыми для промышленных приводов с колесами из черных металлов в корпусах из черных металлов, работающих при окружных скоростях меньше, чем 15 м/с, с типичными коммерческими (термин оригинала, у нас более принятым является термин «экономически обоснованными») производственными допусками для корпусов, валов и опор .

Произведем сравнение величин минимального бокового зазора в ISO/TR 10064-2 и ГОСТ 1643-81, учитывая то обстоятельство, что в ISO/TR 10064-2 величина зазора зависит от модуля зубьев mn и минимального межосевого расстояния аг-, в то время как в нашем стандарте - от вида сопряжения и межосевого расстояния aw. Возьмем вид сопряжения В для модулей зубьев в диапазоне mn=(1,5-5) мм и вид сопряжения А, для модулей mn=(12-18) мм. Полученные результаты сведем в таблицу. Жирным выделены значения гарантированного бокового зазора, взятые из ГОСТ 1643-81.

mn, мм Минимальное межосевое расстояние, аь мм

50 100 200 400 800 1600

1,5 90 120 110 140 - - - -

3 120 120 140 140 170 185 240 230 - -

5 - 180 140 210 185 280 230 - -

12 - - 350 290 420 360 550 500 -

18 - - - 540 360 670 500 940 780

Таблица. Сравнение величин минимального бокового зазора в ISO/TR 10064-2 и ГОСТ

Как видно из таблицы, при модуле зубьев mn=3 мм величины минимального бокового зазора в ISO/TR 10064-2 и гарантированного бокового зазора в ГОСТ 1643-81

практически совпадают. При mn<3 минимальный боковой зазор по ISO/TR 10064-2 меньше, чем в ГОСТ 1643-81, mn>3 - больше.

Величины, приведенные в таблице стандарта в ISO/TR 10064-2 можно рассчитать, пользуясь выражением:

ГОСТ 1643-81 не содержит зависимостей для расчета значений гарантированного бокового зазора, jnmin.

Также в четвертом пункте стандарта ISO/TR 10064-2 приводится формула для расчета бокового зазора:

где ЕцШ1 и ЕцПц2 - верхнее отклонение толщины зуба шестерни и колеса, соответственно, а ап -угол профиля нормальный.

бина утонения и доля радиального зазора шестерни и колеса равны, а значение коэффициента перекрытия максимально» . В отличие от стандарта ISO/TR 10064-2, в ГОСТ 1643-81 наименьшие отклонения толщины зуба колеса и шестерни равны быть не могут, потому что зависят от делительного диаметра, величины которого у шестерни и зубчатого колеса разные.

Пятый пункт стандарта ISO/TR 10064-2:1996 посвящен нормированию толщины зуба. В нем, в частности, даются рекомендации по определению максимальной и минимальной толщины зуба. В нашем стандарте ГОСТ 1643-81 тема нормирования толщины зуба, помимо приведения табличных значений наименьшего отклонения толщины зуба и допуска на толщину зуба, не затрагивается.

Шестой пункт ISO/TR 10064-2 содержит рекомендации по нормированию максимального бокового зазора. Приводится определение этого параметра точности - «максимальный боковой зазор в зубчатой передаче, jbnmax - это сумма допуска на толщину зуба, влияния отклонений межосевого расстояния и влияния отклонений геометрии зуба колеса» и условие его возникновения: «теоретический максимальный боковой зазор возникает, когда два качественных зубчатых колеса, сделанных в соответствии с нормой минимальной толщины зуба, находятся в зацеплении на максимально допустимом свободном межосевом расстоянии» . Приводятся формулы для подсчета минимальной действительной толщины зуба и максимального окружного бокового зазора, а также формула перевода величины окружного зазора в нормальный боковой зазор. Также говорится, что «любые производственные отклонения зуба будут увеличивать максимальный предполагаемый боковой зазор. Для оценки приемлемых величин требуется серьезная исследовательская работа на базе большого количества опытов» . Подчеркивается, что «если требуется контролировать максимальный боковой зазор, то нужно провести тщательное изучение каждого его компонента и выбранной степени точности, ограничивающей отклонения геометрии зуба колеса» . Нормирование максимального бокового зазора в ГОСТ 1643-81 сводится к приведению величин гарантированного бокового зазора, jnmin, а величину допуска на боковой зазор Г,„ рекомендуется получать из выражения:

Положения стандарта ISO/TR 10064-2 носят рекомендательный характер, конкретных данных по нормированию он не содержит. В качестве показателей зазора ис-

где ТН1 и ТН2 - допуски на смещение исходного контура шестерни и колеса.

пользуются величины Esns и Tsn (верхнее отклонение толщины зуба и допуск на толщину зуба колеса). У нас это Ecs (наименьшее отклонение толщины зуба) и Tc (допуск на толщину зуба). Величины Esns и Tsn в ISO/TR 10064-2 не нормируются, а даются только рекомендации в части методов их определения. Таким образом, принятие этих рекомендаций без разработки стандартных норм, обеспечивающих боковой зазор, означало бы отказ от использования методов и средств измерения всех показателей, приведенных в нашем стандарте, а именно:

EHs (наименьшее дополнительное смещение исходного контура);

Ewms (наименьшее отклонение средней длины общей нормали);

Ews (наименьшее отклонение длины общей нормали);

Ea""s (верхнее предельное отклонение измерительного межосевого расстояния) и других.

Рекомендации стандарта ISO/TR 10064-2 не связывают величину зазора и ее нормирование ни с видом сопряжения, ни с видом допуска на боковой зазор, ни с классом отклонения межосевого расстояния. Однако они требуют обязательного учета погрешности изготовления и монтажа незубчатых деталей передачи (корпуса, валов, подшипников и т.д.), условий работы зубчатой передачи, а также вида смазки, ее загрязнения, наличия неметаллических частей колес и других элементов.

Заключение

Подробное рассмотрение стандарта ISO/TR 10064-2:1996 и его сравнение с ГОСТ 1643-81 приводит нас к выводу о необходимости безотлагательной разработки отечественного стандарта, содержащего конкретные допуски на нормируемые величины, позволяющие в полном объеме использовать существующее оборудование для контроля зубчатых колес и передач. Упомянутый нормативный документ должен, в противоположность стандарту ГОСТ 1643-81, соответствовать основным принципам рекомендаций стандарта ISO. Организовать производство зубчатых колес и передач только на базе рекомендаций ISO без использования отечественного стандарта невозможно. Существующий же стандарт ГОСТ 1643-81 в целом ряде положений прямо противоречит упомянутым рекомендациям.

Литература

1. ISO/TR 10064-2:1996. Cylindrical gears. Code of inspection practice. Part 2. Inspection related to radial composite deviations, runout, tooth thickness and backlash.

2. Тимофеев Б.П., Шалобаев Е.В. Состояние и перспективы нормирования точности зубчатых колес и передач. // Вестник машиностроения. № 12. 1990. С. 34-36.

3. Тищенко О.Ф., Валединский А.С. Взаимозаменяемость, стандартизация и технические измерения. М.: Машиностроение, 1977.

4. Тимофеев Б.П., Шалобаев Е.В. Установление вида сопряжения в зубчатой передаче и регламентация норм бокового зазора. // Метрологическая служба в СССР. М.: Изд-во стандартов. 1990. Вып. 2. С. 27-31.

5. ГОСТ 1643-81. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски. М., Издательство стандартов, 1989.

6. Юрьев Ю.А., Мурашев В.А., Шалобаев Е.В. Выбор вида сопряжения и вероятностная оценка мертвого хода передачи. Л.: ЛИТМО., 1977. 28 с.

Теоретически эвольвентные зубчатые зацепления являются двухпрофильными (в контакте оба профиля зуба).

Практически такие зацепления неработоспособны из-за наличия:

Погрешности изготовления и ошибок монтажа;

Температурных деформаций;

Изгиба зубьев под нагрузкой;

Из-за отсутствия смазки между сопряженными поверхностями.

Таким образом, работоспособным является однопрофильное зацепление, в котором передача вращения осуществляется парой сопряженных профилей, а другая пара профилей образует боковой зазор, необходимый для компенсации выше указанных погрешностей.

Боковой зазор j n обеспечивает небольшой люфт (поворот) зубчатого колеса в передаче при заторможенном или неподвижном втором колесе. Боковой зазор измеряется вдоль линии зацепления между касательными к нерабочим профилям зубьев в сечении, перпендикулярном к направлению зубьев, и в плоскости, касательной к основным цилиндрам.

Для нормальной работы боковой зазор в передаче должен быть не меньше установленного гарантированного зазора j n min и не больше наибольшего допустимого зазора.

Требования к боковому зазору между нерабочими профилями зубьев в собранной передаче, объединенные в норму бокового зазора, назначают дополнительно независимо от точности изготовления передач и колес.

Величина бокового зазора является характеристикой вида сопряжения (рис.60).

Рис. 59. Схема расположения полей допусков на боковой зазор

Стандартом предусматривается шесть видов сопряжения и восемь видов допусков бокового зазора для зубчатых передач с модулем св. 1 мм (табл. 14).

Выбор вида сопряжения не зависит от степени точности зубчатого колеса, а зависит от межосевого расстояния, скорости вращения, и температурногорежима работы передачи.

Для нерегулируемых передач с модулем св. 1 мм установлены шесть классов отклонений межосевого расстояния , обозначаемых в порядке убывания точности римскими цифрами I, II, III, IV, V, VI.

Гарантированный боковой зазор в каждом сопряжении обеспечивается при соблюдении предусмотренных классов отклонений межосевого расстояния. Например, для передач с модулем св.1 мм сопряжения H и E обеспечиваются при II классе, а сопряжения D,C,B и A - соответственно при III, IV, V и VI классах соответственно.

Для гарантированного бокового зазора j n min по ГОСТ 1643 установленыряды значений , зависящие от вида сопряжения и равные допускам (IT q ) определенных квалитетов по ГОСТ 25346 на соответствующее межосевое расстояние передачи (табл. 15).

Таблица 15

Соответствие видов сопряжения и видов допусков j n

Величина необходимого бокового зазора, соответствующая температурной компенсации , определяется по формуле:

j n I = a [α 1 (t 1 – 20 0)- α 2 (t 2 - 20 0)] ∙ 2Sinα,

где a – межосевое расстояние передачи, a = m (z 1 + z 2)/ 2 , мм; α 1 и α 2 - коэффициенты линейного расширения для материала соответственно зубчатых колес и корпуса; t 1 и t 2 – предельные температуры, для которых рассчитывается боковой зазор,соответственно зубчатых колес и корпуса. При расчетах можно принять: α стали = 12∙10 -6 , 1 / град; α чугуна = 11∙10 -6 , 1 / град; α алюмин. = 20∙10 -6 ,1 / град.

При угле исходного профиля α = 20 0 получим:

j n I = 0,684 a [α 1 (t 1 – 20 0)- α 2 (t 2 - 20 0)].

Величина бокового зазора, обеспечивающая нормальные условия смазки, зависит от окружной скорости и способа подачи смазки. Ориентировочно ее можно определить в зависимости от модуля.

Типы боковых зазоров (определяются для каждого зубчатого колеса в наборе зубчатых колес)

Реальные зубчатые колеса должны производиться со специальными допустимыми боковыми зазорами. Определите допустимые значения, исходя из своих рабочих условий.

В цилиндрических и косозубых зубчатых зацеплениях существует два способа определения необходимого значения бокового зазора. Во-первых, уменьшите толщину зуба, погрузив пуансон в пустую форму на глубину, превышающую теоретически допустимую по стандарту. Во-вторых, увеличьте межосевое расстояние по сравнению с рассчитанным теоретически.

При задании бокового зазора, учитывайте следующие факторы:

• Пространство, необходимое для смазки.
• Дифференциальное расширение между компонентами зубчатого колеса и кожухом.
• Ошибки в расчетах. Недостаточность обоих колес, ошибки профиля, шаг, толщина зуба, угол наклона зуба и межосевое расстояние. Чем меньше величина бокового зазора, тем более точной будет машинная обработка зубчатого колеса.
• Условия работы, например, частое реверсирование или избыточная нагрузка.

Размер бокового зазора не должен быть слишком велик для соответствия требованиям работы. Убедитесь, что он достаточен для того, чтобы затраты на машинную обработку не превысили необходимые.

Традиционно устанавливается половина значения допуска для бокового зазора на толщину зубьев каждого зубчатого колеса из пары. Однако существуют исключения. Например, в шестернях, имеющих малое количество зубьев, используются все допустимые значения для ведомого зубчатого колеса. В результате не происходит ослабления зуба шестерни.

• Круговой боковой зазор j t [мм/дюймы]
• Нормальный боковой зазор j n [мм/дюймы]
• Центральный боковой зазор j r [мм/дюймы]
• Угловой боковой зазор j [град]

Боковой зазор зацепления косозубого колеса

Для косозубых колес имеется два вида боковых зазоров, относящихся к интервалу зуба. Существует поперечное сечение в нормальном направлении поверхности зубьев “n” и поперечное сечение в перпендикулярном направлении к оси “t”.