Виды сопряжений зубьев зубчатых колес в передачах

Характер сопряжений зубьев определяется боковым зазором между их нерабочими боковыми поверхностями.

Боковой зазор в передаче отсчитывают по общей нормали к боковым поверхностям зубьев (по линии зацепления). Он необходим для компенсации погрешностей изготовления и сборки передач, для создания расчетных условий смазывания, а также для устранения опасности заклинивания зубьев одного зубчатого колеса во впадинах другого в результате тепловых и силовых деформаций.

От боковых зазоров, возникающих в зацеплении зубьев зубчатого колеса, зависит величина х.х. зубчатых передач, поэтому гарантированный (минимальный) зазор j_{n min} и допуск на него T_m назначают с учетом условий работы зубчатых передач.

Стандарт 641-77 (ГОСТ 1643-81) устанавливает шесть видов сопряжений зубчатых колес: A, B, C, D, E, H, отличающихся значениями гарантированного зазора; восемь видов допуска на j_{n min}: h, d, c, b, a, z, y, x (в порядке увеличения допуска); шесть классов отклонений межосевого расстояния a_w: I, II, III, IV, V, VI.

Для мелкомодульных передач ст. СЭВ 642-77 установлено пять видов сопряжений зубьев, обозначаемых (в порядке убывания гарантированного зазора) D, E, F, G, H, четыре вида допусков на боковой зазор: e, f, g, h и пять классов отклонений a_w: II, III, IV, V, VI.

Основные характеристики видов сопряжений и классов отклонений приведены в табл. 1

Сопряжение		Степень точности по нормам плавности работы	Минимальный боковой зазор jnmin	Рекомендуемый вид допуска **	Класс отключения aw**
Вид	Название
А	Увеличенный	3-12	IT11	a	VI
В*	Нормальный	3-12	IT10	b	V
С	Уменьшенный	3-9	IT9	c	IV
Д	Малый	3-8	IT8	d	III
S	Весьма малый	3-7	IT7	h	II
Н	Нулевой	3-7	0	h	II
*	При сопряжении исключается заклинивание зубьев в передачах из стальных и чугунных деталей при 250С.
**	В обоснованных случаях разрешается комбинировать виды сопряжения классов отклонения и допусков, а также применение допусков x,y,z.

Литература: «Основы стандартизации, допуски, посадки и технические измерения», Н.С.Козловский, А.Н.Виноградов, Машиностроение 1982 г., с. 290.

Минимальные значения гарантированных зазоров, назначаемые в зависимости от номинального размера межосевого расстояния зубчатой передачи a_w, равны допуску соответствующего квалитета на размер a_w.

Например, для соединения зубьев блока шестерен поз. 1 с колесами поз. 2 и 3 с целью облегчения переключения скоростей можно принять вид сопряжения зубьев А. тогда при межосевом расстоянии a_w=80 мм, j_{n min}=IT11=190 мкм (см. табл.). ст. СЭВ 145-75.

Интервал размеров мм	Значение допуска для квалитетов (IT) мкм
	5	6	7	8	9	10	11	12	13
До 3	4	6	10	14	25	40	60	100	140
Свыше 3 до 6	5	8	12	18	30	48	75	120	180
> 6 до 10	6	9	15	22	36	58	90	150	220
> 10 до18	8	11	18	27	43	70	110	180	270
> 18 до 30	9	13	21	33	52	84	130	210	330
>30 до 50	11	16	25	39	62	100	160	250	390
>50 до 80	13	19	30	46	74	120	190	300	460
>80 до 120	15	22	35	54	87	140	220	350	540
>120 до 180	18	25	40	63	100	160	250	400	630
>180 до 250	20	29	46	72	115	185	290	460	720
> 250 до 315	23	32	52	81	130	210	320	520	810
>315 до 400	25	36	57	89	140	230	360	570	890
>400 до 500	27	40	63	97	155	250	400	630	970

Таб. 2. Допуски для размеров до 500 мм (ст. СЭВ 145-75) ГОСТ 25346-82.

Если принять вид сопряжений В, то , a_w =IT10=120 мкм.

Доковой зазор в передаче обычно является результатом утоньшения зубьев, которые получают наименьшим дополнительным смещением исходного контура (зуборезного инструмента) в тело зубчатого колеса от номинального положения на расчетную величину E_HS (рис. ++ б).

Номинальным положением исходного контура (рис ++ а, показано штриховой линией) называют его положение, необходимое для нарезания зубьев с заданным коэффициентом коррекции. Дополнительное смещение исходного контура обозначается Е_Н2. Наименьшее дополнительное смещение для зубчатого колеса с внешними зубьями обозначают Е_НS, а с внутренними зубьями – Е_Нi.

Связь между j_n и E_HS устанавливают из треугольника (авс, рис. ++ а). в передачах с регулируемым положением осей валов боковой зазор получают, изменяя межосевое расстояние зубчатой передачи.

Гарантированный боковой зазор в зацеплении зубьев обеспечивается, если соблюдается соответствие между намеченными для данной передачи видом сопряжения и классом отклонений a_w (таб. 1).если класс отклонения a_w не соответствует виду сопряжения, гарантированный боковой зазор пересчитывают по формуле

j_n΄_min= j_{n min} – 0.68( ),

где j_n΄_min – пересчитанный гарант бокового зазора;

j_{n min} и fa – табличные значения гарантированного бокового зазора для заданного вида сопряжения и соответствующих ему предельных отклонений a_w;

fa΄ - предельные отклонения для принятого класса отклонений a_w.

Если назначен более грубый класс отклонений a_w, то j_n΄_min‹ j_{n min}; если назначен более точный класс, то j_n΄_min› j_{n min}.

Гарантированный боковой зазор должен быть достаточным для компенсации тепловых деформаций передачи и должен обеспечить заданный режим смазки зацепления.

Боковой зазор, необходимый для температурной компенсации (jnt)

jnt=a_{w ,}

где a_w - межосевое расстояние передачи, мм;

α_р.зац и α_р.кор – коэффициенты линейного расширения для материалов соответствующего зубчатого колеса и корпуса;

t_зац и t_кор – расчетные температуры нагрева соответствующего зубчатого колеса и корпуса;

α – угол зацепления (при α=20⁰, 2sinα=0,684).

Боковой зазор, необходимый для смазки зацепления (мкм)

j_{n min}=km_n;

где к=10…30 (10 – для тихоходной передачи, 30 – для высокоскоростных передач).

Боковой зазор должен удовлетворять следующему условию

j_{n min}≥j_nt+j_{n см}.

По назначению j_{n min} и заданному a_w передачи по ст. СЭВ 641-77 (ГОСТ 1643-81) можно подобрать вид сопряжения, класс отклонения a_w, а также отклонение E_HS (Е_Нi) и допуск смещения исходного Т_Н.

Наибольший зазор j_{n max}, необходимый для компенсации погрешности изготовления передачи, вычисляют по формуле

j_{n max}= j_{n min}+(Т_Н1+Т_Н2+2f_а)×2sinα,

где Т_Н1 и Т_Н2 – допуски на смещение исходного контура для шестерни и колеса.

Показателями, обеспечивающими гарантированный боковой зазор, являются: для зубчатого колеса E_нr или E _wm2 (отклонение средней длины общей нормали

W_m=),

или другие показатели для передач с нерегулируемым положением осей f_а, с регулируемым - j_{n min}.