Творческий конкурс для педагогов и учащихся: «Методические разработки педагогов». Работа «Допуски и посадки зубчатых соединений» автор Замотаева Елена Юрьевна

Тема 2.6 Допуски на зубчатые колеса и соединения

Профиль зубчатого колеса соответствует требованиям ГОСТ 13755 – 81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндрические эвольвентные. Исходный контур», который устанавливает форму и размер исходного контура зубчатого колеса основные параметры и коэффициенты исходного контура:

ПАРАМЕТРЫ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА (РИСУНОК

Исходя из назначения колес, их основных эксплуатационных показателей назначаются и точностные требования к ним, которые регламентируются ГОСТ 1643 – 81 «Основные нормы взаимозаменяемости. Передачи зубчатые цилиндрические. Допуски». Система допусков для различных видов передач строятся по одним и тем же признакам.

По точности изготовления все зубчатые колеса разделены на 12 степеней точности: 1, 2, 3...12 (в порядке понижения точности). Для 1 и 2 степени точности допуски не предусмотрены.

Колеса 3-5 степеней точности предназначены, в основном, для измерительных колес, используемых для проверки контролируемых зубчатых колес. Самыми распространенными колесами являются колеса 6-9 степени точности (в металлорежущих станках - 3-7 степени точности, в автомобилях - 5-8 степени точности, в авиационных двигателях - 4-7 степени точности, в различных редукторах - 6-8 степени точности, тракторах и строительной технике - 7-9 степени точности).

Для каждой степени точности установлены независимые нормы допускаемых отклонений различных параметров:

- нормы кинематической точности;

- нормы плавности работы;

- нормы контакта зубьев зубчатых колес в передаче.

Независимо от норм и степеней точности предусматривается и норма бокового зазора, характеризующая вид зубчатого соединения.

Нормами кинетической точности колес лимитируют несогласованность поворота ведомого колеса при его зацеплении с точно изготовленным ведущим колесом. Эти требования особо важны в различных следящих системах, делительных механизмах и т.д.

Нормы плавности определяют равномерность хода зубчатого колеса. Они имеют большое значение в скоростных передачах автомобилей, где предъявляются жесткие требования к бесшумности передачи, отсутствию вибрации и т.д.

Нормы контакта зубьев очень важны в тяжелонагруженных передачах, которые используются в прессах и прокатных станах и т.д. и определяют величину и место расположения пятна контакта сопряженных колес в зубчатой передаче.

Следует иметь в виду, что перечисленные нормы точности могут назначаться из разных степеней точности, но нормы плавности могут выполняться по такой же степени точности, как и норма кинематической точности, или на одну-две степени точнее; норма контакта должна назначаться по степеням точности, более точным, чем норма плавности (в крайнем случае - равны им).

К параметрам кинематических норм точности относятся:

- кинематическая погрешность передачи,

- кинематическая погрешность зубчатого колеса,

- накопленная погрешность шага зубчатого колеса,

- радиальное биение зубчатого венца,

- колебание длины общей нормали,

- колебание измерительного межосевого расстояния за оборот зубчатого колеса,

- колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе.

При проектировании зубчатого колеса и передачи назначаются несколько из этих параметров, но не все.

К параметрам норм плавности относятся:

- циклическая погрешность колеса и передачи;

- местные кинематические погрешности зубчатого колеса и передачи;

- отклонение шага зацепления,

- погрешность профиля зуба.

Для улучшения плавности работы передачи часто используют зубчатые колеса с модифицированным профилем головки зуба (рис. 7.2), при этом линия модификации - прямая, а коэффициент модификации hg должен быть не более 0,45 и коэффициент глубины модификации D- не более -0,02. В этом случае обеспечивается плавное вхождение зубьев в зацепление, улучшаются условия смазки передачи, снижается шумность и динамические нагрузки в передаче.

Для тяжелонагруженных передач, работающих с невысокими скоростями с целью повышения долговечности колес и их изностойкости важным фактором является норма контакта зубьев в передаче. При этом нормируются величина и расположение области прилегания боковых поверхностей зубьев сопряженных колес. Неполное или неравномерное прилегание поверхностей зубчатых колес приводит к их интенсивному износу.

Полнота контакта нормируется комплексным показателем - суммарным пятном контакта (рис. 7.3), которое задается в процентном отношении как по длине зуба, так и по высоте:

по длине зуба – отношением суммарной длины пятна к общей длине зуба:

по высоте зуба – отношением высоты следов прилегания к общей высоте зуба:

Кроме суммарного пятна контакта на полноту контакта зубьев влияет и взаимное расположение зубьев в передаче, т.е.:

- отклонение их осевых шагов по нормали,

- суммарная погрешность контактной линии,

- погрешность направления зубьев,

- отклонение от параллельности осей зубчатых колес в передаче и их перекос.

Для нормальной работы зубчатой передачи между активными боковыми поверхностями сопряженных колес должен быть зазор.

Зазор необходим для:

- компенсации погрешностей изготовления и монтажа колес (эти погрешности могут быть вызваны неточностью подшипников и посадочных мести т.д.);

- исключения заклинивания передачи в результате тепловых деформаций;

- обеспечения смазки, без которой невозможно нормальное функционирование передачи.

Боковой зазор определяют в сечении, перпендикулярном направлению зубьев, в плоскости, касательной к основным цилиндрам (рис. 7.4).

Стандартом установлен наименьший гарантированный

зазор - jn min. Величина jn min не зависит от степени точности колеса, а определяется условиями работы передачи (скорость, нагрев, смазка).

Предусмотрено 6 видов сопряжений с различной величиной jn min:

А, В, С, D, E, H (рис. 7.5)

Как правило, вид сопряжения соответствует степеням точности по нормам плавности; например, при 3…12-й степени точности используют вид сопряжения А, при 3…11-й – В, при 3…9-й – С, при 3…8-й – D, при 3…7-й – Е и Н.

На боковой зазор установлен допуск Тj n - величина которого зависит от вида сопряжения и точности передачи и увеличивается с увеличением бокового зазора.

Существует 8 видов допусков Тj n на боковой зазор: x, y, z, a, b, c, d, h.

Как правило, определенным видам сопряжений соответствует и определенный вид допуска:

например: Н и Е соответствует вид допуска - h,

D, C, B и A - соответствуют виду допусков - d, c, b, а.

Однако, допускается изменять это соответствие, используя при этом виды допусков x, y и z.

Стандартами установлено шесть классов отклонений межосевого расстояния, которые обозначаются римскими цифрами от I до VI.

( VI класс - при самой низкой точности). Сопряжениям, Н и Е соответствует II класс отклонений межосевого расстояния, сопряжениям D, C, B и A соответствуют III, IV, V, VI класс соответственно. I класс - зарезервирован для очень точных колес, получение которых пока технологически невозможно.

Гарантированный боковой зазор в передаче обеспечивается при изготовлении зубчатых колес путем дополнительного смещения профиля зуборезного инструмента к центру нарезаемого колеса на величину ЕHS (относительно номинального положения исходного контура) (рис.7.6).

На величину ЕHS установлен допуск ТH, величина которого зависит от допуска на радиальное биение. Кроме того, установлены допуски на длину общей нормали Тwm (рис. 7.7 а), а также предельные отклонения измерительного межосевого расстояния: +Еa”s - верхнее и - Еa”i - нижнее (рис.7.7 б).

Условное обозначение зубчатых колес на чертежах должно включать в себя степень точности по нормам кинематической точности, плавности, контакта, а также вид сопряжения и вид допуска на боковой зазор.

Например:

8 - 7 - 6 - Сb – II (ГОСТ 1643 - 81),

где 8 - степень по кинематической точности,

7 - степень по нормам плавности,

6 - степень по нормам контакта,

С - вид сопряжения,

b - вид допуска на боковой зазор.

II - класс отклонений межосевого расстояния.

Если нам на чертежах встретится более короткая запись условного обозначения, например: 7 - В (ГОСТ 1643 – 81), то это означает, что степени точности по нормам кинематической точность – 7,

нормам плавности - 7,

нормам контакта - 7,

вид сопряжения - В,

вид допуска на боковой зазор - b,

класс межосевого расстояния - V .

Таким образом, вид допуска на боковой зазор и класс отклонений межосевого расстояния проставляются только в том случае, если они не соответствуют виду сопряжений.

При контроле зубчатых колес в первую очередь следует отдавать предпочтение тем нормам, которые определяют назначение передачи. В процессе изготовления зубчатых колес и их последующего контроля используют приборы и оборудование для непосредственного контроля, а также для настройки зубообрабатывающего оборудования.