4.2.4.5 Коэффициент удельного скольжения зубьев

В процессе зацепления двух эвольвентных профилей наблюдается не только качение профиля по профилю, но и их скольжение друг по другу. В результате этого на участках рабочих профилей возникают силы трения. Это влияет на износ зубьев, уменьшает износостойкость передачи и ухудшает показатель работы зубчатой передачи. Для оценки взаимного скольжения профилей зубьев пользуются понятием коэффициента относительного скольжения зубьев λ –отношение скорости скольжения точек контакта зубьев к тангенциальным составляющим скоростей точек контакта сопряженных профилей:

λ = υ_ск/ υ^t.

Коэффициент удельного скольжения связан с коэффициентом относительного скольжения λ через величину передаточного отношенияU. При подсчете коэффициентов нужно иметь в виду, что если колеса разные, то зубья большего колеса зацепляются вUраз меньше, чем зубья малого колеса.

Исходя из этого для 1-го колеса ₁= λ₁, а для 2-го₂= λ₂/U₁₂.

Коэффициенты удельного скольжения рассчитываются по формулам

₁ = 1- [(АВ-х)/(х·U₁₂)]

₂= 1- [(х·U₁₂) /(АВ-х)] (4.36)

где АВ – линия зацепления; х – расстояние от точки А касания линии зацепления с основной окружностью первого колеса, отсчитываемое в направлении к точке В. Диаграмма коэффициентов удельного скольжения строится в выбранном масштабе μ_ (рисунок 4.28).

а - диаграмма для внешнего зацепления;

б - диаграмма для внутреннего зацепления.

Рисунок 4.28 - Диаграмма удельного скольжения зубьев

На рисунке 4.28 схематично показаны кривые изменения коэффициента удельного скольжения. По оси абсцисс откладывается теоретическая линия зацепления АВ. По оси ординат откладываются коэффициенты удельного скольжения ₁ и ₂, которые рассчитываются по формулам (4.36). Участки кривых, расположенные выше оси абсцисс, относятся к головкам зубьев, а участки, расположенные ниже оси абсцисс – к ножкам зубьев. Чтобы избежать больших потерь на скольжение профилей и уменьшить их износ, активная линия зацепления ав должна располагаться в зоне относительно малых коэффициентов скольжения (заштрихованная область на рисунке. 4.26 и 4.27).

4.2.4.6 Методы обработки цилиндрических зубчатых колес

Этот раздел достаточно хорошо освещен в источниках [1] и [3]. Мы коротко остановимся на основных методах обработки эвольвентных профилей, так как этот вопрос тесно связан с теорией профилирования зубьев.

Зубчатые колеса с эвольвентным профилем зубьев нарезаются на специальных зуборезных станках двумя методами: методом копирования и методом обкатки.

1. Метод копирования. Зубья нарезаемого колеса нарезаются на фрезерном станке специальной фасонной пальцевой фрезой или дисковой фрезой. Режущая кромка фрезы имеет очертание впадины между зубьями. Вращаясь, фреза перемещается в направлении боковой поверхности зуба. За каждый ход фрезы вдоль оси колеса получается нарезанной одна впадина. Затем фреза возвращается в исходное положение, а нарезаемое колесо поворачивается на угол β = 2π/z(рисунок 4.29,а,б). Точность этого способа изготовления колес невысока из-за возможного искажения профиля фрезы, неточности установки заготовки и инструмента и неточности деления. Применяют такие колеса для тихоходных и среднескоростных передачах.

а – пальцевой фрезой,б- дисковой фрезой;

в- долбяком;г- инструментальной рейкой (гребенкой).

Рисунок 4.29 - Нарезание зубчатых колес

2. Метод обкатки. Режущим инструментом является точно изготовленное зубчатое колесо – долбяк. Долбяк совершает поступательное движение параллельно оси х-х нарезаемого колеса (рисунок 4.29, в). Одновременно колесу и долбяку совершается вращательное движение с тем же отношением угловых скоростей, как будто они находятся в зацеплении. Получается, что долбяк как бы обкатывает нарезаемое колесо. Эти методом можно нарезать и колеса с внутренним зацеплением.

Метод обкатки является более распространенным и совершенным методом. В основу этого метода лежат свойства зацепления сопряженных профилей. Достоинствами метода обкатки являются: универсальность инструмента, годного для изготовления зубчатых колес одного модуля всех чисел зубьев; большая точность воспроизведения профиля; простота изготовления и высокая степень точности инструмента, возможность изготовления колес как с внешним так и с внутренним венцом.

Методом обкатки можно нарезать колеса инструментальной рейкой (гребенкой) и червячной фрезой (рисунок 4.29, г).

Также колеса можно изготавливать литьем и штамповкой. Обычно эти методы применяются для изготовления колес из неметаллических материалов.