Зубчатые передачи. Цилиндрические зубчатые передачи, страница 3

Переходя от поля зацепления к профилю зуба, можно отметить, что зона однопарного зацепления 2''–1' располагается в районе полюсной линии. В этом случае одна пара зубьев передает полную нагрузку , а в зонах двухпарного зацепления только половину нагрузки (рис. 14.4). Несомненно, что чем больше зона двухпарного зацепления, тем выше нагрузочная способность передачи. Размер зоны двухпарного зацепления зависит от величины коэффициента перекрытия:

.                                                   (14.11)

Рис. 14.4. Эпюра нагрузки на поверхности зуба

По условиям непрерывности зацепления и плавности хода передачи должно быть . Это означает, что более 20% времени зацепления будут работать две пары зубьев. При пересопряжении прямых зубьев резко изменяется длина контактных линий от  до . Это вызывает изменение напряжений в зубьях, динамические нагрузки и шум в зацеплении.

В поле косозубого зацепления К (рис. 14.3) кроме контактной линии 1 (прямая, наклонённая под углом b_b к оси колеса) всегда находится вторая контактная линия 2. Ещё до выхода из зацепления пары 1 в точке 1' в зацепление входит третья пара 3. Таким образом, в косозубом зацеплении обеспечивается как минимум двухпарная работа колёс. Это объясняется тем, что дуга зацепления дополняется дугой скручивания (рис. 14.1) длиной

.                                                      (14.12)

Её отношение к окружному основному шагу называется осевым коэффициентом перекрытия:

.                                  (14.13)

Как следует из приведенной формулы, он зависит от ширины колёс и угла наклона, повышаясь при их увеличении.  Теоретически он может достигать = 10. Многопарное зацепление будет более плавным и с более высокой нагрузочной способностью. Общий коэффициент перекрытия:

.                                         (14.14)

Рекомендуется принимать . Как правило, это условие выполняется при . В косозубом зацеплении нагрузка распределяется на всю суммарную длину контактных линий 1, 2, 3 и т.д. Из рис. 14.3 нетрудно рассчитать суммарную длину контактных линий:

.                                        (14.15)

В косозубом зацеплении зубья нагружаются не мгновенно, как в прямозубом зацеплении, а постепенно, по мере захода их в поле зацепления. Плавность косозубого зацепления значительно понижает динамические нагрузки и связанный с ними шум.

По линии контакта на поверхности зуба нагрузка распределяется неравномерно (рис. 14.5). Её максимум приходится на среднюю линию зуба, где суммарная жёсткость зубьев имеет наибольшее значение. Неравномерность распределения нагрузки учитывается при расчёте косозубой передачи коэффициентом .

Рис. 14.5. Эпюра удельной нагрузки на длине контактной линии

NB 14.2. В косозубом зацеплении увеличивается суммарная длина контактных линий, а зубья нагружаются постепенно, без скачков нагрузки и шума.