zhingarovskiy_a.n._izuchenie_mehanicheskih_peredach_2008

99

З.6 Особенности регулирования различных видов зубчатых

ичервячных передач

3.6.1В подразделе 3.2 уже шла речь о том, что цилиндрические

закрытые зубчатые передачи, расположенные в общем для шестерни

иколеса жестком корпусе, не регулируются. Дело в том, что взаимное положение колёс (кроме осевого, о чем см. в подразделе 3.2) изменить здесь с целью регулировки нельзя. Оно, это положение, целиком определяется точностью обработки корпуса, валов, подшипников и пр. деталей. Поэтому нормы контакта и бокового зазора в таких передачах должны обеспечиваться только точностью изготовления деталей передач.

В отдельных случаях технология сборки предусматривает обкатку передачи под нагрузкой, чтобы в результате приработки зубьев довести пятно контакта до нормы.

Вместе с тем, контроль правильности зацепления зубьев цилиндрических передач выполняется в машиностроении весьма часто. (Не путайте только контроль с регулировкой!). Цель контрольной операции – обнаружить отклонения от норм величин пятна контакта и бокового зазора, чтобы внести поправки в технологию обработки деталей передач и исключить эти отклонения в дальнейшем.

Упомянем, однако, случай, когда регулирование цилиндрической передачи выполняется по полной программе с получением заданных норм пятна контакта и бокового зазора. Случай этот относится к цилиндрическим передачам, у которых каждое из колёс вместе со своим валом и подшипниками смонтировано в отдельном корпусе. Такое конструктивное решение иногда встречается в открытых передачах. Регулирование здесь сводится к нахождению и фиксации на каком-либо основании такого взаимного расположения корпусов, при котором и достигается правильность зацепления колёс.

3.6.2 Конические и гипоидные передачи относятся к, без-

условно, регулируемым. Об этом уже шла речь в подразделе 3.2.

Для правильного взаимодействия колёс конической пары требуется соблюдение двух важных условий:

–угол между осями колёс должен быть равен проектному;

–вершины делительных конусов пары конических колёс должны совпадать (см. рисунок 3.2а, б).

Первое условие для передач, расположенных в общем жёстком корпусе, обеспечивается только точностью обработки корпуса. Поэтому изменить угол между осями колёс при сборке передачи невозможно.

В отношении второго условия напомним, что зубья конических ко-

лёс нарезаны на усеченных конусах, у которых вершины конусов от-

сутствуют. Поэтому непосредственно совместить отсут-

ствующие вершины никак нельзя. Эта задача на практике решается косвенным путем в процессе регулировки передачи.

100

Регулировка путем осевого перемещения колёс конической пары сводится к нахождению такого их взаимного положения, при котором величина пятна контакта и величина бокового зазора будут укладываться в нормы. Соответствие этим нормам при-

нимается за факт, что вершины делительных конусов (материально отсутствующие) совпадают с удовлетворительной точностью. Очень ча-

сто окончательному контролю норм предшествует обкатка передачи с целью приработки зубьев.

Для практического выполнения такой регулировки конструкция передачи должна предусматривать возможность осевого перемещения каждого из колёс. За примером обратимся к рисунку 1.22б. Здесь ведущая вал-шестерня коническая 6 смонтирована на подшипниках в стакане 14, который может перемещаться вместе с вал-шестерней вдоль оси за счет изменения толщины комплекта регулировочных прокладок 28. Увеличение толщины перемещает весь узел вправо, уменьшение – перемещает его влево.

Ведомое коническое колесо 9 вместе с валом 5 и подшипниками также может перемещаться вдоль своей оси за счет регулировочных прокладок 29. Общая толщина комплекта этих прокладок подбирается при предшествующей регулировке осевого перемещения вала и его подшипников. Поэтому, чтобы не расстроить регулировку подшипников, менять в дальнейшем суммарную толщину прокладок с обеих сторон редуктора нельзя. Но если прокладки частично вынуть, например, из-под нижней крышки 12 и перенести под верхнюю крышку, то вал 5 вместе с коническим колесом 9 переместится вверх. Аналогично его можно переместить вниз.

3.6.3 Червячные передачи выполняют обычно в общем для червяка и колеса жёстком корпусе, который не позволяет менять при регулировке межосевое расстояние и угол скрещивания осей.

У цилиндрических (с цилиндрическими червяками) червячных передач теоретически правильное взаимное положение червяка и колеса предполагает совпадение поперечной плоскости симметрии колеса с осью червяка. Осевое же положение цилиндрического червяка, если только он не выходит из зацепления с колесом, на качество зацепления не влияет. Поэтому регулирование цилиндрической червячной пе-

редачи не затрагивает положение червяка и сводится к нахождению и фиксации такого осевого положения колеса, при котором пятна контакта на его зубьях будут с достаточной точностью располагаться посередине зубьев (см. рисунок 3.4а, в). Однако это не единственное требование. Пятна должны иметь еще и заданные размеры. Для получения их приходится иногда корректировать осевое положение колеса.

Боковой зазор цилиндрической червячной пары определяется в основном геометрией червяка и колеса, независимой от пятна контакта. Регулировке он практически не поддается. Но величину бокового зазора

101

а –передача с цилиндрическим червяком; б – передача с глобоидным червяком; в – пятна контакта всех передач; 1 – колесо червячное; 2 – червяк.

Рисунок 3.4 – Иллюстрация теоретически правильного и неправильного взаимного расположения червяка и колеса в червячной передаче, а также расположения пятен контакта на зубьях колеса

иногда указывают в технических требованиях чертежа, и тогда она должна контролироваться.

У передач с глобоидным червяком теоретически правильное взаимное положение червяка и колеса предполагает совпадение не только оси червяка с поперечной плоскостью симметрии венца колеса, но и совпадение поперечной плоскости симметрии рабочей части червяка с осью колеса (см. рисунок 3.4б, в). Поэтому осевое положение червяка здесь не безразлично. Регулирование глобоидной передачи значительно сложнее, чем цилиндрической, поскольку оно связано с изменением осевого положения как колеса, так и червяка.

Порядок регулирования можно представить себе так. Сначала находят такое осевое положение колеса, при котором пятна контакта располагаются посередине его зубьев. Затем осевым смещением червяка добиваются примерно одинаковой величины пятен как с одной,

102

так и с другой стороны зубьев колеса. При необходимости дополнительно корректируют положение колеса и червяка, чтобы в итоге с обеих сторон зубьев колеса пятна имели заданные размеры и располагались достаточно близко к середине зубьев колеса.

Что касается бокового зазора глобоидной передачи, то к нему относится все сказанное ранее о боковом зазоре цилиндрической червячной передачи.

В заключение отметим, что червячные передачи для формирования пятна контакта требуют приработки червяка и колеса под нагрузкой. Приработка достигается в результате обкатки под нагрузкой. При назначении обкатки регулирование выполняется в два этапа, т.е. до нее и после. На первом этапе пятно еще не получается нужных размеров и формы, здесь важно добиться его правильного расположения на зубьях колеса. На втором этапе (после обкатки) взаимное положения червяка и колеса обычно не меняют, а только контролируют размеры и положение пятна и боковой зазор, которые должны соответствовать указанным в технических требованиях чертежа.

3.7 Отчёт о выполнении лабораторной работы

3.7.1Напоминаем, что рекомендуемый порядок выполнения настоящей лабораторной работы изложен в подразделе 3.1.

Отчёт о выполнении работы должен содержать титульный лист и текст самого отчёта. Образец титульного листа дан в подразделе 1.6. Там же изложен порядок исполнения отчёта, его оформления и представления к защите.

Основной задачей написания отчета является обоснование норм пятна контакта и бокового зазора для зубчатой (червячной) передачи указанного вам редуктора. Поэтому задайтесь степенью точно-

сти и видом сопряжения передачи. Это обязательно делает конструктор при проектировании передачи.

3.7.2Текст отчета рекомендуется по возможности изложить в трёх разделах такого, примерно, содержания:

а) объект регулировки. Здесь следует дать краткое описание всего объекта (редуктора) и подробнее выделить те элементы конструкции, которые позволяют перемещать вдоль оси конические (червячные) колеса, так как именно эти перемещения являются неотъемлемой частью регулировочной операции. Здесь же следует привести значения нужных для обоснования норм геометрических параметров редуктора, которые получаются непосредственным измерением (межосевое расстояние, внешнее конусное расстояние, число зубьев колёс и др.)

Раздел необходимо снабдить иллюстрацией, которая даст представление о конструкции объекта регулирования и позволит

103

пояснить порядок выполнения регулировочных операций. Иллю-

страцию можно выполнить в виде карандашного эскиза, нарисованного с натуры от руки или с применением чертежных инструментов. Можно позаимствовать любым доступным способом иллюстрацию из литературы. Она должна соответствовать в главных чертах конструкции предложенного вам редуктора и не заслоняться второстепенными подробностями;

б) обоснование норм пятна контакта и бокового зазора в соответствии с материалами таблиц 3.5, З.6, 3.7 настоящего описания;

в) порядок регулировки зубчатой (червячной) передачи.

3.7.3 Приведенный ниже пример отчёта иллюстрирован конструкцией одноступенчатого конического редуктора, имеющего некоторые особенности (см. ниже рисунок 1). Вал-шестерня ведущая 2 опирается на конические роликоподшипники 3, смонтированные врастяжку в стакане 4. Конструкция отличается от знакомой вам конструкции по рисункам 1.14 и 2.1 использованием подшипников с буртиками на наружных кольцах. В результате стакан 4 получился гладким внутри, что упростило его обработку и снизило массу.

Вал ведомый 7 с ведущим колесом 8 опирается на роликоподшипники 9, установленные в гнездах корпуса враспор. Гнезда закрыты закладными крышками 10 и 11, в которые ввинчены регулировочные винты 12 и 13, предназначенные для регулировки подшипников и зубчатого зацепления. Регулировочный винт 13 со стороны выходного конца вала выполнен полым с гнездом для уплотнительной манжеты. Эта конструкция весьма удобна для выполнения регулировочных операции, но имеет повышенную стоимость ввиду большого количества довольно трудоёмких в производстве деталей.

Ниже приводится образец отчёта без титульного листа.

1 Объект регулирования

Объект – одноступенчатый конический редуктор по рисунку 1. Конические колеса редуктора с круговыми зубьями и углом между осями Σ = 900. Корпус редуктора чугунный с разъемом по осям валов. Он состоит из основания 1 и крышки (на рисунке не показана).

Ведущий вал–шестерня 2 опирается на два радиально-упорных роликоподшипника 3, установленных врастяжку в стакане 4 и зафиксированных на валу гайкой регулировочной 5. Между стаканом 4 и корпусом 1 расположен комплект регулировочных прокладок 6. Изменение толщины комплекта позволяет перемещать стакан 4 вместе с вал– шестерней 2 вдоль оси с целью регулирования зубчатой пары.

С ведомым валом 7 шпонкой соединено ведомое колесо 8. Вал 7 опирается на два радиально-упорных роликоподшипника 9. Гнезда подшипников 9 закрыты закладными крышками 10 и 11 с резьбой внутри.

104

В резьбу завинчены регулировочные винты 12 и 13, воздействующие через нажимные шайбы 14 и 15 на внешние кольца подшипников 9 с целью регулировки осевой игры вала 7 и правильности зацепления колес 2 и 8 конической пары.

На ведущем валу 2 установлена полумуфта, закрепленная гайкой, а на валу ведомом 7 – звездочка цепной передачи, зафиксированная винтом, ввинченным в торец вала.

Смазка редуктора картерная. Снизу основания корпуса 1 имеется сливная пробка и фонарный маслоуказатель, на крышке корпуса (на рисунке 1 не показана) предусмотрена отдушина, которая является также заливной пробкой. Она ввинчена в люк смотрового отверстия. Валы уплотнены резиновыми манжетами.

Для обоснования нормы бокового зазора из литературы /1, с. 98/ непосредственным измерением и подсчётом определены параметры:

–внешнее конусное расстояние передачи Re = 146 мм;

–ширина зубчатого венца = 36 мм;

– числа зубьев шестерни и колеса Z1 = 18, Z2 = 70.

1 – основание корпуса; 2 – вал–шестерня ведущая; 3 – роликоподшипник радиально–упорный; 4 – стакан; 5 – гайка регулировочная; 6 – прокладка регулировочная; 7 – вал ведомый; 8 – колесо ведомое; 9 – роликоподшипник радиально–упорный; 10, 11 – крышки закладные; 12, 13 – винты регулировочные; 14, 15 – шайбы нажимные.

Рисунок 1 – Иллюстрация объекта регулировки

106

а) в гнёзда основания корпуса 1 уложить вал 7 в сборе с комплек-

том деталей 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15;

б) отрегулировать предварительно винтами 12 и 13 осевое перемещение вала 7 на нулевую величину;

в) стакан 4 в сборе с валом-шестерней 2, подшипниками 3 и гайкой 5 вложить в гнездо основания корпуса 1 с некоторым количеством прокладок 6;

г) совместить на больших диаметрах торцы зубьев вала-шестерни 2 и колеса 8 путем подбора толщины комплекта прокладок 6 и осевого смещения вала 7 с колесом 8 винтами 12 и 13. Нулевую величину осевой игры вала 7 при этом не нарушать;

д) на основание корпуса 1 установить крышку корпуса и закрепить её временно болтами. Закрепить также временно стакан 4;

е) через смотровое окно в крышке проверить по краске величину пятна контакта;

ж) проверить величину бокового зазора в зацеплении; з) при необходимости перемещением стакана 4 за счёт изменения

толщины комплекта прокладок 6 и перемещением вала 7 с колесом 8 посредством винтов 12 и 13 откорректировать до нормы величины пятна контакта и бокового зазора;

и) отрегулировать до нормы винтом 13 осевую игру вала 7; к) продолжить сборку редуктора, не нарушая выполненные регулировки.

Литература

1 Жингаровский, А.Н. Изучение механических передач [ Текст ]: учеб. пособие / А.Н. Жингаровский, Е.И. Кейн, Е.Л. Суровцев. – 3-е изд., испр. – Ухта: УГТУ, 2007 – 164с.: ил.

3.8. Контрольные вопросы

1 Что понимается под регулировкой зубчатой (червячной) передачи?

2Почему точность зубчатой передачи не определяется только точностью её колес?

3По каким четырём показателям оценивается точность передачи?

4Какие передачи по степени точности преобладают в машиностроении?

5Для чего нужен боковой зазор между зубьями и чем регламентирована его величина?

107

6Почему для одной и той же передачи отдельные показатели (нормы) точности назначают зачастую по разным степеням точности?

7Как и где на чертеже зубчатого колеса указывают требования к точности всей зубчатой передачи? Соответствует ли этим требованиям отдельно взятое колесо?

8Почему нормы контакта и бокового зазора следует контролировать при сборке передачи?

9В чём состоит операция регулирования зубчатой (червячной) передачи?

10Чем оценивается и как измеряется величина контакта зубьев?

11Как на сборочном чертеже передачи указывается норма контакта и норма бокового зазора?

12На какой стадии изготовления зубчатой передачи и как измеряют боковой зазор между зубьями её колес?

13Какой из показателей точности может быть улучшен после обкатки передачи?

14Какие типы передач в наибольшей степени нуждаются в обкатке?

15Для каких типов передач регулировка обязательна?

16В чем различия регулировки цилиндрической и глобоидной червячных передач?

108

4 МОНТАЖ И РЕГУЛИРОВКА РЕМЕННОЙ ПЕРЕДАЧИ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 4.1 Порядок выполнения работы

4.1.1Работая в лаборатории, будьте осторожны, не повредите себе руки, не роняйте детали на ноги себе и товарищам! Не засоряйте лабораторные объекты! После изучения приведите лабораторный объект в первоначальное состояние и возвратите его на прежнее место. Инструменты в конце занятия сдайте преподавателю.

4.1.2Ознакомьтесь предварительно с описанием настоящей работы, посмотрите имеющиеся в лаборатории детали ременных передач (ремни, шкивы) и ременные передачи в сборе. Итогом этого должно стать краткое собеседование с преподавателем. При положительном результате собеседования вам будет предложена ременная передача для углубленного изучения её конструкции, измерения нужных параметров и написания отчета в соответствии с подразделом 4.8.

Лабораторная работа будет считаться зачтённой, если вы продемонстрировали знание материалов, содержащихся в настоящем описании, защитили отчет и можете ответить на контрольные вопросы.

4.2Общие сведения о ременных передачах

4.2.1 Ременная передача относится к передачам трением. Она состоит из ведущего и ведомого шкивов и замкнутого ремня, одетого на эти шкивы (рисунок 4.1). Ведомых шкивов может быть несколько (рисунок 4.1б). Шкивы лежат обычно в одной плоскости, а оси их параллельны. Встречаются передачи, у которых оси шкивов перекрещиваются (рисунок 4.1в).

Ременные передачи проектируют обычно как понижающие (передаточные отношения 5…7, а иногда и больше), но встречаются довольно часто и повышающие передачи, как, например, в приводе автомобильного генератора. Передаваемые мощности – от долей до нескольких десятков киловатт, в редких случаях – более 100 кВт.

Для передачи окружного усилия трением ремень должен быть прижат к шкивам. Это прижатие достигается обязательным предварительным натяжением ремня, которое регулируется в начале эксплуатации передачи и затем поддерживается по мере вытяжки ремня одним из следующих основных способов:

а) периодическим перемещением и фиксацией в новом положении одного из шкивов (рисунки 4.2а, б);

б) применением устройства с натяжным шкивом (рисунок 4.2в), который периодически переставляется в новое положение или постоянно перемещается автоматически (грузом, пружиной и т.п.);

в) периодическим укорачиванием ремня и его перешивкой (способ пригоден только для плоских ремней).