4. Нормирование точности допусков зубчатых и червячных передач. Система для цилиндрических передач.

Особая трудность при нормировании точностных требований к зубчатым колесам заключается в том, что эти детали являются слож­ными по своей геометрической форме, а кроме того, они являются элемен­тами кинематической цепи. Поэтому и необходимо при нормировании учитывать их основное служебное назначение - передачу движения с одного вала на другой при необычной геометрической форме.

Теоретическое зацепление – двухпрофильное, реальное – однопрофильное. Если бы реальное было двухпрофильным, то происходил бы нагрев, расширение детали и, следовально, заклинивание.

Исходя из необходимости правильного нормирования точности зубчатых колес для обеспечения разнообразных эксплуатационных тре­бований, в нормативных документах по точности колес и передач уста­новлены (нормируются) четыре группы почти независимых параметров, которые названы нормами точности.

Нормы точности на зубчатые колеса и передачи представляют собой набор требований к точности геометрических и кинематических пара­метров зубчатых колес и передач для оценки этой точности в отношении определенного эксплуатационного признака.

1. Нормируемые показатели: 1 - нормы кинематической точности, 2 - нормы плавности работы, 3 - нормы полноты контакта зубьев.

2. Показатели бокового зазора.

В нормах кинематический точности нормируются требования к та­ким геометрическим и кинематическим параметрам колеса и передачи, погрешность которых влияет на погрешность передаточного отношения за полный оборот колеса, т.е. характеризует погрешность в угле поворо­та за один его оборот по сравнению с тем, если бы вместо него находи­лось абсолютно точное колесо.

Кинематической погрешностью передачи F_К.П.П. называют разность между действительным ₂ и номинальным (расчетным) ₃ углами поворота ведомого зубчатого колеса 2 передачи, выраженную в линейных величинах длиной дуги его делительной окружности, т.е. F_К.П.П. = (₂-₃)r_{делит. окр.}, где r – радиус делительной окружности ведомого колеса; ₃=₁*z1/z2; ₁-действительный угол поворота ведущего колеса; z1 и z2 – числа зубьев соответственно ведущего 1 и ведомого 2 колес.

Наибольшая кинематическая погрешность передачи F`_ior определяется наибольшей алгебраической разностью значений кинематической погрешности передачи за полный цикл изменения относительного положения зубчатых колес.

F `_{i r} – наибольшая погрешность зубчатого колеса – наибольшая разность дискретных значений кинематической погрешности зубч. колеса в пределах меньше _полн. полного оборота.

Кинематической погрешностью зубчатого колеса F_К.П.П. называют разность между действительным и номинальным (расчетным) углами поворота зубчатого колеса на его рабочей оси, ведомого точным (измерительным) колесом при номинальном взаимном положении осей вращения этих колес; ее выражают в линейных величинах длиной дуги делительной окружности.

Кинематическую погрешность цилиндрических колес, изготовляемых на зуборезных станках методом обката, вызывает погрешность цепей обката зуборезного станка, несовпадение центра основной окружности колеса с рабочей

осью его вращения, неточность зуборезного инструмента, погрешность его установки и т.д. Кинематическая точность зубчатых колес зависит от погрешностей, суммарное влияние которых обнаруживается один раз за оборот колеса.

F_c2 – погрешность обката зубчатого колеса  F_c – допуск равен допуску на колебание длины общей нормали F_vw.

Кинематическая погрешность делительной цепи зубообрабатывающего станка, обусловленная неточностью его червячного делительного колеса, вызывает несогласованность угловых поворотов обрабатываемого колеса и перемещения зубообрабатывающего инструмента, в результате чего возникает погрешность обката зубчатого колеса.

F_pk2 - погрешность К шагов – наибольшая разность дискретных значений кинематической погрешности зубчатого колеса при номинальном его повороте на К целых угловых шагов. F_pk2 = ( - к2/z)r.

 - действительный угол поворота зубчатого колеса; z – число зубьев зубчатого колеса; к2/z

– номинальный угол поворота колеса; r – радиус делительной окружности колеса.

F_r2 – радиальное биение зубчатого венца – разность действ. предельными положениями исходного контура в пределах зубчатого колеса F_r2 = r_max - r_min.

Радиальное биение зубчатого венца вызвано неточным совмещением рабочей оси колеса с технологической осью при обработке зубьев, а также радиальным биением делительного колеса станка.

F_vw2 – колебание длины общей нормали – разность м/д наиб. и наим. действительными длинами общей нормали в одном и том же зубчатом колесе.

Кинематическую точность зубчатых колес можно повысить путем снижения радиального биения колеса и обработки его на станке с повышенной кинематической точностью при точном центрировании заготовки в процессе нарезания и шлифования зубьев. Шевингование колес не уменьшает их кинематической погрешности.

В нормах плавности работы нормируются требования к точности та­ких геометрических и кинематических параметров колеса и передач, по­грешность которых также влияет на кинематическую точность, но эта погрешность проявляется многократно за один оборот колеса, т.е. один или несколько раз на каждом зубе. Эти требования имеют наибольшее значение для передач, работающих на больших скоростях, поскольку такие погрешности являются источником ударов, приводящих к появле­нию шума и вибраций.

Циклическая погрешность зубчатого колеса возникает вследствие биения червяка делительной пары станка, биения и перекоса фрезы и т.д. Погрешности станка вызывают также волнистость боковых поверхностей зубьев косозубых колес и погрешность профиля прямозубых колес, которые являются главными причинами неравномерного вращения передачи.

Одним из показателей плавности работы зубчатого колеса является отклонение шагов в колесе. Под отклонением шага понимают кинематическую погрешность зубчатого колеса при его повороте на один номинальный угловой шаг. Отклонение шага зацепления – разность между действительным и номинальным шагами зацепления. В колесах, получаемых методом обката, отклонение шага зацепления зависит от погрешности того же элемента нарезающего инструмента (червячной фрезы, долбяка, гребенки), которая переносится на обрабатываемое колесо.

Циклические погрешности вызывают повторяющиеся разрывы контакта сопряженных зубьев, крутильные колебания привода, поперечные колебания валов и вибрацию всего агрегата. Обычно вызывают повышенные шумовые характеристики, причем уровень шумовой мощности увеличивается с

увеличением частоты вращения передачи. Чтобы повысить плавность передачи, целесообразно повышать точность зуборезного инструмента и червяка, сопряженного с делительным колесом станка, а также применять шевингование и зубохонингование колес.

Нормы контакта. Для повышения износостойкости и долговечности зубчатых передач необходимо, чтобы полнота контакта сопряженных боковых поверхностей зубьев колес была наибольшей. При неполном и неравномерном прилегании зубьев уменьшается несущая площадь поверхности их контакта, неравномерно распределяются контактные напряжения и смазочный материал, что приводит к интенсивному изнашиванию зубьев. Для обеспечения необходимой полноты контакта зубьев в передаче установлены наименьшие размеры суммарного пятна контакта.

Суммарным пятном контакта называют активную часть боковой поверхности зуба колеса, на которой располагаются следы прилегания зубьев парного колеса в собранной передаче после вращения под нагрузкой. Пятно контакта определяется относительными размерами: по длине зуба – отношением расстояния а между крайними точками следов прилегания за вычетом разрывов с, превышающих модуль в мм, к длине зуба b, т.е. ((а-с)/b)*100%; по высоте зуба – отношением средней высоты следов прилегания h_m к высоте зуба соответствующей активной боковой поверхности h_р, т.е. (h_m/ h_р)*100%.

Полнота контакта зависит от погрешностей установки заготовки на станке, неточности станка. Притирка и приработка зубьев сопряженных колес улучшает их контакт.

Передача не будет работать плавно, если не обеспечен хороший контакт зубьев. Если контакт смещен к головке или ножке зуба, то зуб работает кромкой на входе или выходе из зацепления, что вызывает неспокойную работу передачи, обычно степень точности по нормали контакта совпадает со степенью точности по нормам плавности.

В нормах бокового зазора нормируются требования к таким парамет­рам колеса и передачи, которые влияют на зазор по нерабочим профи­лям зубьев при соприкосновении по рабочим профилям зубьев. Эти нормы важны для передач, работающих в тяжелых температур­ных условиях, при большой загрязненности и для реверсивных передач.

ГОСТом установлены 12 степеней точности 1…12, приведенных в порядке убывания, и 6

видов сопряжения зубьев A, B, C, D, E, H. Примеры обозначения: 7-С ГОСТ 1643-81 – цилиндрическая передача со степенью точности 7 по всем трем нормам, с видом сопряжения колес С и соответствием между видом сопряжения и видом допуска на боковой зазор, а также видом сопряжения и классом отклонения межосевого расстояния. 8-7-6-Ва ГОСТ 1643-81- цилиндрическая передача со степенью 8 по нормам кинематической точности, со степенью 7 по нормам плавности, со степенью 6 по нормам контакта зубьев, с видом сопряжения В, видом допуска на боковой зазор а и соответствием между видом сопряжения и классом отклонений межосевого расстояния. Для тракторов, грузовых автомобилей применяют степени точности 7-6-6-С, 8-7-7-С; для редукторов турбин – степени точности 6-5-5-В; для изделий металлургического машиностроения – степени точности – 8-7-7-В; для прокатных станов – 8-7-7-В.