7.2 Специальные зацепления.
К специальным зацеплениям, применяемых в приборах, относят: шаровое, остроконечное, зубцово-роликовое, зацепления и зубчатые механизмы с некруглыми колесами.
Шаровое зацепление применяют для передачи вращения между осями пересекающимися и скрещивающимися под любыми углами от 0 до 180°.
Его применяют в счетно-решающих устройствах, в которых угол между осями вращения является независимой переменной и в пределах работы изменяется в значительных пределах.
Остроконечное (бархатное) зацепление применяют когда требуется мгновенное включение или выключение зубчатых механизмов. Колеса, обычно, выполняют с большим числом зубьев (до 300) при весьма малом модуле.
Зубцово-роликовые механизмы применяют для передвижения киноленты в проекционной и съемочной аппаратуре, а также в самопишущих механизмах для перемещения бумаги в процессе записи.
Механизмы с некруглыми зубчатыми колесами применяют в счетно-решающих устройствах для передачи заданного движения ведущего звена с переменным передаточным отношением.
В зависимости от характера заданного движения (периодическое или не периодическое) они имеют замкнутый или незамкнутый профиль. Для нормальной работы зацепления необходимо, чтобы расстояние между центрами зубчатых колес оставалось постоянным.
7.3 Выбор материалов
Возможность нарезания и отделки зубьев с требуемой точностью и обеспечение достаточной прочности при заданных условиях работы передачи в основном определяют выбор материала.
Основным материалом для зубчатых передач является сталь. Большое количество марок стали и возможность их термической обработки делают этот материал пригодный для различных условий работы зубчатых передач. Наибольшее распространение в зубчатых передачах средней мощности получили качественные углеродистые стали марок 35,40 40,45. Перечисленные стали обладают достаточной прочностью и твердостью и хорошо обрабатываются. Целесообразно зубчатые колеса подвергать термической обработке. Хотя термообработка усложняет и удорожает изготовление зубчатых колес, но она является необходимой технологической операцией по повышению твердости до значений, допускающих обработку колес резанием. Это подтверждается тем, что допускаемые контактные напряжения в зубьях пропорциональны твердости материалов, а несущая способность передач по контактной прочности пропорциональна квадрату твердости.
Для изготовления зубчатых передач с повышенной долговечностью и небольшими габаритными размерами при силовых и скоростных режимах целесообразно применять легированные стали 40Х, 40ХН, 35ХМА. При ударных нагрузках применяют сталь марки 12ХНЗА, 15ХФ, 18ХГТ.
Наряду с объемной закалкой используют методы поверхностного термического и химико-термического упрочнения. Это объясняется тем, что такие методы позволяют обеспечить высокую твердость поверхности зубьев при сохранении вязкой сердцевины. Тем самым увеличивается не только контактная прочность зубьев, но и прочность изгибу. Основными видами поверхностного термохимического упрочнения зубьев является поверхностная закалка, цементация, цианирование.
Сплавы из цветных металлов (бронзы, латуни, дюралюминия) применяют в зубчатых передачах с незначительными нагрузками.
Зубчатые колеса из пластмасс применяют в паре со стальными в маломощных передачах, а также для обеспечения бесшумной работы передачи. Из пластмасс применяют текстолит ПТК и ПТ, пластик ДСП-Г, капрон, капролон, полиамидную смолу П-68.
Применение пластических материалов в зубчатых передачах ограничивается их невысокой прочностью, склонностью к старению, низким рабочим температурам (<100С) и радиационной стойкостью.
В первом приближении критерием выбора материала и вида термической обработки может служить предполагаемая окружная скорость шестерни, ориентировочное значение, которой рассчитывают по формуле:
где N1 –Мощность на валу шестерни- Вт
n1- частота вращения шестерни – об/мин.
Рекомендации по выбору материалов зубьев колес в зависимости от скорости приводятся в справочниках.