4. Выбор степени точности зубчатых передач

При использовании даже самых совершенных приемов изготовления и сборки зубчатых передач неизбежны погрешности изготовления, выражающиеся в отклонениях от заданных размеров и формы.

В зубчатых передачах эти погрешности проявляются в отклонениях размеров шагов, зазоров и формы профилей зубьев от их теоретических значений, в непараллельности зубьев или осей валов, неточности межосевого расстояния, возникновении торцового и радиального биений колес и др. Следствие этих погрешностей – нарушение нормальной работы передачи: неполное прилегание сопряженных зубьев (малое пятно контакта), возникновение дополнительных динамических нагрузок, вибрация, повышение шума и в результате – пониженная долговечность. Влияние погрешностей возрастает с увеличением окружной скорости колес. В связи с этим, с ростом скорости повышаются требования к точности изготовления передачи.

Нормы точности (допуски и отклонения) для цилиндрических зубчатых передач регламентированы ГОСТ 1643-81, который распространяется на все виды механически обработанных металлических колес с модулями m = 1...56 мм и диаметрами делительных окружностей до 6300 мм.

Стандарт регламентирует нормы кинематической точности, плавности работы и контакта зубьев, а также боковой зазор (прил. 3).

Кинематическая точность связана с накопленной ошибкой шага и биением зубчатого венца и характеризуется полной погрешностью углов поворота сцепляющихся зубьев за один оборот колеса. Она существенно важна для делительных и следящих устройств, передач, соединенных с большими массами, и быстроходных силовых передач из-за опасности появления резонансных колебаний.

Плавность работы передачи определяется ошибками шага и профиля зубьев и характеризуется многократно повторяющимися за оборот колеса (в частности, повторяющимися за период работы каждого зуба) изменениями скорости, вызывающими динамические нагрузки, колебания (в том числе и резонансные) и шум. Она оказывает существенное влияние на работоспособность силовых быстроходных передач.

Пятно контакта зубьев характеризует степень концентрации нагрузки на рабочих поверхностях зубьев и в значительной степени влияет на работоспособность силовых передач.

Боковой зазор между неработающими поверхностями зубьев предотвращает их заклинивание (в частности, при нагреве) и обеспечивает свободное вращение колес. Величина бокового зазора оказывает значительное влияние на работоспособность реверсируемых передач.

В стандарте предусмотрены 12 степеней точности, обозначаемых в порядке ее убывания от 1 до 12. Допуски и отклонения стандартизованы для степеней точности от 3 до 12. Наибольшее практическое применение имеют 6 – 9 степени точности, для которых допуски и отклонения приведены в приложении 3 данной работы. Зубчатые передачи общего назначения обычно имеют 8-ю степень точности. Ответственные скоростные авиационные и судовые передачи выполняют по 5 – 7 степени точности и лишь для некоторых специальных прецизионных или высокоскоростных передач назначают более высокие степени точности.

Выбор требуемой степени точности производят в зависимости от окружной скорости колес и назначения передачи (табл. 4.1).

Таблица 4.1

Выбор степени точности в зависимости от окружной скорости колес и назначения передачи

Степень точности по ГОСТ1643-81	Окружная скорость колес, м/с, не более		Область применения
	прямозубых	косозубых
6-я (передачи повышенной точности)	20	30	Скоростные передачи, делительные механизмы, коробки скоростей станков и т. д.
7-я (передачи нормальной точности)	12	20	Точные передачи, работающие с повышенными скоростями и умеренными нагрузками или наоборот
8-я (передачи пониженной точности)	6	10	Передачи общего назначения
9-я (грубые передачи)	3	5	Тихоходные передачи машин низкой точности (тракторные, грузоподъемные, сельхозмашин и т.д.)

Независимо от степеней точности стандартизованы следующие виды сопряжения колес (в порядке увеличения бокового зазора): H, E, D, C, B, A.

В сопряжении Н минимальный зазор равен нулю. Обычно рекомендуется сопряжение "В" с нормальным боковым зазором. Для реверсивных передач, а также при возможности появления крутильных колебаний валов, для всех видов передач применяют сопряжения С или D с уменьшенными зазорами.

Показателем, обеспечивающим боковой зазор, является отклонение межосевого расстояния передачи, f_a, указываемое на сборочном чертеже редуктора. Значения f_a для наиболее употребляемых сопряжений и величин межосевых расстояний приведены в приложении 3 данной работы.

Структура условного обозначения точности зубчатой передачи в общем случае имеет вид

1 - 2 - 3 - 4 - 5 - 6 ,

где 1, 2, 3 – нормы, соответственно, кинематической точности, плавности работы и пятна контакта; 4 – вид сопряжения зубьев; 5 – вид допуска на боковой зазор; 6 – стандарт, регламентирующий точность зубчатой передачи (для цилиндрических передач – ГОСТ 1143 – 81).

Для передач, выполненных с одинаковой степенью точности по всем трем нормам, и при соответствии допуска на боковой зазор виду сопряжения в этом обозначении указывают одну цифру (степень точности) и одну букву (вид сопряжения), например, 8 – В ГОСТ 1643 – 81 (8-я степень точности по всем трем нормам с нормальным боковым зазором В).

При комбинировании норм различных степеней точности надо иметь ввиду, что нормы плавности не могут быть более чем на две степени точнее или на одну степень грубее степени кинематической точности, а нормы контакта не могут быть грубее норм степени плавности колеса, т.е. третья цифра в условном обозначении точности передачи не может быть больше второй. Указанные ограничения вызваны наличием определенной взаимосвязи между показателями точности.