Передаточное отношение одноступенчатых и многоступенчатых зубчатых передач

По массе и габаритам передачи невыгодно выполнять большие передаточные отношения в одной ступени. Рекомендуют: одноступенчатые цилиндрические u≤8; одноступенчатые конические u≤4; цилиндрические двухступенчатые u≤45; трехступенчатые u≤200; многоступенчатые u=u₁·u₂·u₃…

Масса и габариты редуктора в значительной степени зависят от того, как распределено общее передаточное отношение по ступеням передачи. Лучшие показатели имеют редукторы, у которых диаметры колес всех ступеней близки между собой. При этом также выполняются и условия смазки погружением колес в общую масляную ванну. Для уменьшения потерь на перемешивания и разбрызгивание масла быстроходные колеса желательно погружать в масло на меньшую глубину, чем тихоходным. Обычно рекомендуют погружать быстроходные колеса не более чем на двойную высоту зуба, а тихоходные – не более 1/3 радиуса.

Так как быстроходная ступень нагружена меньше, чем тихоходная, что для получения близких диаметров колес передаточное отношение первой ступени рекомендуется брать больше, чем второй, при одновременном увеличении коэффициента ширины колеса от быстроходной ступени к тихоходной

Рисунок 21 - Сравнительные габариты одноступенчатого и двухступенчатого редукторов

Рисунок 22 - Передаточное отношение одноступенчатых и многоступенчатых зубчатых передач

Материалы и термообработка

Сталь – основной материал для изготовления зубчатых колес, особенно в высоконагруженных передачах. Методы получения заготовок – литье, ковка, штамповка, прокат.

В зависимости от твердости (или термообработки) стальные зубчатые колеса разделяют на две основные группы:

1) твердостью ≤350НВ – зубчатые колеса, прирабатывающиеся;

2) твердостью >350 НВ – не прирабатывающиеся;

У колес первой группы чистовое нарезание зубьев возможно после термообработки. Это позволяет получить высокую точность без применения дорогих отделочных операций (шлифовки, притирки и т.п.). Колеса хорошо прирабатываются и не подвержены хрупкому разрушению при динамических нагрузках. Для лучшей приработки зубьев твердость шестерни назначают на 10…15 единиц больше твердости колеса.

Н₁≥Н₂+(10…15)НВ.

Для получения второй группы материалов необходимо применять специальные виды термообработки. При этом допускаемые контактные напряжения увеличиваются в 2 раза, а нагрузочная способность – в 4 раза. Применение высокотвердых материалов является большим резервом повышения нагрузочной способности зубчатых передач. Однако имеют место следующие недостатки.

1. Материалы плохо прирабатываются, что требует высокой точности изготовления, повышенной жесткости валов и опор, фланкирование зубьев.

2. Термообработку выполняют после нарезания зубьев, что может вызвать коробление зуба и для достижения необходимой точности требуются шлифовка, обкатка, притирка и т.п. дорогостоящие операции.

Другие материалы.

Чугун применяют для изготовления крупногабаритных, тихоходных колес и колес открытых зубчатых передач. Основной недостаток – пониженная прочность по напряжению изгиба. Однако чугун хорошо противостоит усталостному выкрашиванию и заеданию в условиях скудной смазки, он не дорог и хорошо льется и обрабатывается.

Из пластмасс находят применение главным образом текстолит и лигнофоль, а также полиимиды типа капрона. Пластмассовые колеса применяют в сочетании с металлической шестерней и при сравнительно малых нагрузках, они менее чувствительны к неточностям сборки и изготовления.

Основные виды термообработки

Объемная закалка, поверхностная закалка ТВЧ, цементация, нитроцементация, азотирование.