7.4. Поняття про зубчасті колеса із зміщенням

З метою вписування зубчастих передач із будь-яким числом зуб’їв в задану міжосьову відстань, підвищення згинальної та контактної міцності, а також усунення підрізання зуб’їв при z  z_min використовують зубчасті колеса із зміщенням (кореговані). Порівняно із нормальним зачепленням профілі зубчастих коліс із зміщенням одержуються окреслюванням їх більш корисними ділянками евольвенти того ж основного кола.

Такі колеса одержуються в результаті деякого зміщення рейки (ріжучого інструмента) в радіальному напрямку, тому вони і називаються колесами із зміщенням. Зміщення рейки від центру колеса вважають позитивним, а до центру – від’ємним. Зміщення характеризується коефіцієнтом зміщення х.

Рис. 7.5. Три положення рейки при нарізанні зуб’їв

На рис. 7.5 показано три положення рейки при нарізанні зуб’їв. При нарізанні без зміщення (х = 0) одержується нормальний профіль зуба. При позитивному зміщенні (х  0) профіль зуба окреслюється більш віддаленою ділянкою евольвенти – більш вигідною. При цьому зменшується кривизна евольвентного профілю (зростає радіус кривизни евольвенти) і зуб біля основи потовщується. В результаті цього згинальна і контактна міцність зуба зростає, а також усувається підрізання ніжки зуба при малому числі зуб’їв.

При від’ємному зміщенні виникає зворотне явище. Використовують два типи передач із зміщенням:

1). Виготовляють шестерню з позитивним зміщенням

х₁  0, а колесо – з від’ємним зміщенням х₂  0, але так, щоб х₁ = х₂ або сумарний коефіцієнт зміщення х_ = х₁ + х₂ = 0. При будь-якому зміщенні товщина зуба і ширина западини не однакові, але їх сума за ділильним колом дорівнює коловому кроку Р. В зачепленні зубчатої пари при х_ = 0 ділильні кола стикаються і є початковими. Також не змінюється міжосьова відстань а_w і висота зуба h, але змінюється співвідношення висоти головки і ніжки зуба. Такий вид зміщення дозволяє забезпечити рівну міцність зуб’їв шестерні і колеса на згинання і суттєво збільшити допустиме навантаження згинання.

2). Сумарне зміщення х_  0, а також х₁  0 і х₂  0. В цьому випадку ділильна товщина зуб’їв шестерні і колеса більша 0,5Р, а ширина западин – менша 0,5Р. Тому їх ділильні кола не можуть стикатися; зубчасті колеса необхідно розвинути, при цьому створяться нові початкові кола, більші ніж ділильні (d_w  d). Міжосьова відстань збільшиться, і таким чином зросте і кут зачеплення _w, який зробиться більшим профільного кута інструмента  (_w  ). При х_  0 можна більш широко впливати на різні параметри зачеплення, а також підвищити контактну міцність.

У відповідності із додатковими до ГОСТ 16532-70 для прямозубих передач рекомендуються такі значення коефіцієнтів зміщення х₁ і х₂.

В силових передачах з незаданою міжосьовою відстанню при 10  z₁  30: х₁ = х₂ = 0,5 (з перевіркою при z₁  16, щоб ε_  1,2), а при z₁  30 або з оптимальною модифікацією головки зуба при z₁  20: х₁ = х₂ = 0.

В силових передачах з заданою міжосьовою відстанню 0,5 (z₁ + z₂) при z₁  21: х₁ = х₂ = 0, а при 14  z₁  20 і и  3,5: х₁ = 0,3, а х₂ = - 0,3.

В кінематичних передачах при z₁  17: х₁ = х₂ = 0, при 12  z₁  16 і z₂  22: х₁ = 0,3 і х₂ = - 0,3.

Корекція профілю поширюється на прямозубі колеса з z₁  12 при сумарних числах зуб’їв z_  30. Для косозубих передач ця операція недостатньо ефективна. При малих значеннях z₁ і відносно невеликих перепадах твердості рекомендована висотна корекція з коефіцієнтом зміщення х₁ = 0,3, х₂ = - 0,3.

Зубчасті колеса із зміщенням виготовляють стандартним інструментом на тих же верстатах, що і без зміщення; використовуються в автомобільній, гірничій та інших галузях машинобудування.