Точность зубчатых передач. Расчётная нагрузка. Силы в зацеплении. Виды разрушений зубьев и критерии расчёта

Лекция № 13

14.4. Точность зубчатых передач

Работоспособность зубчатой передачи существенно зависит от точности изготовления зубчатых колёс. Неизбежные погрешности изготовления искажают профиль и направление зубьев, вносят ошибки в шаг, приводят к непараллельности осей колёс и т.д. В результате нарушается плавность вращения колёс, образуются зоны высокой концентрации нагрузки, появляются динамические нагрузки и, как следствие, шум.

ГОСТ 1643 предусматривает 12 степеней точности изготовления цилиндрических колёс и передач. Наибольшее распространение имеют колёса от 6-ой (высокоточные) до 9-ой (пониженной  точности) степени точности. В общем редукторостроении основная степень точности – 8-я, в открытых передачах используют 9-ю степень точности.

Каждая степень точности характеризуется четырьмя показателями:

1) кинематическая точность характеризует степень согласованности вращения колёс;

2) плавность вращения – погрешности профиля, шага зацепления и т.д.;

3) контакт между зубьями характеризует действительную длину контактных линий зубьев и оценивается суммарным пятном контакта;

4) боковой зазор j между нерабочими поверхностями смежных зубьев.

Первые три нормы оценивают степенью точности в цифровом выражении, последняя – видом сопряжения, например, B – нормальный боковой зазор, A – увеличенный, H – нулевой (буквы соответствуют ЕСДП). Стандарт устанавливает также допуски на межосевые расстояния, перекос валов и другие параметры передач.

Пример обозначения степени точности на рабочих чертежах деталей: Ст. 8-7-7-В ГОСТ 1643-81. При одинаковой степени точности по трём нормам обозначение проще: Ст. 8-В. Применение различных комбинаций степени точности по различным нормам связано с назначением и условиями работы передачи. Так, для тихоходных высоконагруженных передач принимают повышенную норму контакта зубьев, а для быстроходных малонагруженных – повышенная норма плавности.

14.5. Расчётная нагрузка

За расчётную нагрузку принимают максимальную удельную нагрузку, распределённую по длине контакта зубьев:

 ,                                             (14.16)

где - нормальная сила, Н;

 – коэффициент концентрации нагрузки;

 – коэффициент динамической нагрузки.

Концентрация (неравномерность) распределения нагрузки по длине зуба связана с деформацией валов, корпусов, опор и самих зубчатых колёс, а также с погрешностями изготовления передачи. Ниже рассмотрено явление, связанное с деформацией валов.

На рис. 14.6 изображено взаимное расположение валов в случаях:

а) симметричного;

б) несимметричного;

в) консольного расположения колёс относительно опор.

Валы прогибаются в противоположные стороны под действием сил в зацеплении. При симметричном расположении опор прогиб валов не вызывает перекоса зубчатых колёс и, следовательно, почти не нарушает распределения нагрузки по длине зуба (рис. 14.6, а). Это самый благоприятный случай.

При несимметричном (рис. 14.6, б) и консольном (рис. 14.6, в) расположении опор колеса перекашиваются на угол , что приводит к нарушению правильного касания зубьев. Если бы зубья были абсолютно жёсткими, то они соприкасались бы только своими концами у торцов колёс (рис. 14.6, д). Деформация зубьев уменьшает влияние перекосов и в большинстве случаев сохраняет их контакт по всей длине (рис. 14.6, г). Однако при этом нагрузка перераспределяется в

Рис. 14.6. Концентрация нагрузки соответствии с деформациями отдельных участков зубьев (рис. 14.6, е). Отношение максимальной удельной нагрузки к средней приблизительно равно коэффициенту концентрации нагрузки:

.                                              (14.17)

Величину  выбирают из таблиц, она зависит от:

- схемы передачи (симметричное, несимметричное или консольное