ляются за оборот зубчатого колеса. Плавность работы нарушается мгновенными резкими из.чеиеииями углов поворота зубчатых колес. Прн таком режиме работы появляются систематически возникающие мгновенные ускорения ведомых зубчатых колес, дополнительные инерпиоиные нагрузки и удары в зацепленнн, а также вибрации машин н повышенный шум. Все это неблагоприятно влияет на надежность передач, работающих с большими скоростями и нагрузками
Циклическую неравномерность вращения зубчатых колес вызывают местные погрешности зацепления, создающие волиообразность кривой кинематической погрешности передачи нли зубчатого колеса (рис. 16,3, а). Эту кривую аналитическими методами можно разложить на ряд кривых с разными амплитудами и частотами никлов изменения амплитуд, т. е. на гармонические составляющие. Каждая из этих кривых соответствует различным погрешностям запепления. Например, причиной возникновения синусоиды (рис. 16.3, б) служит эксцентриситет делительной окружности зубчатого колеса (проявляется один раз за оборот). Плавное измените синусоиды не вызывает резких ударов и повышенного [цума в зацеплении, но влияет на кинематическую точность вращения зубчатых колес. Кривые, показанные иа рис. 16 3, е и г, возникают в результате наличия погрешностей шага (в) и профиля зубьев (а). Такие погрешности проявляются циклически с частотой повторений, равной частоте входа зубьев в зацепление.
Комплексными показателями плавности работы зубчатых передач служат циклическая погрешность передачи н циклическая погрешность зубцовои частоты.
Циклической погрешностью передачи и зубчатого
KOAfxa называют удвоенную амплитуду гармониче-
ской составляющей кинематической порешности передачи или колеса (см. рнс. 16.3, в, г). Циклические погреш-
Oduf/ рдорот зубчатого иопеса.
ностн ограничиваются допусками - для передачи и fa - для зубчатого колеса.
Циклической погрешностью зубцовой частоты в передаче f„a, называют циклическую погрешность с частотой повторений, равной частоте входа зубьев в зацепление (допуск /„„).
К элементным показателям и их комплексам, характеризующим плавность работы зубчатых колес, относятся:
комплекс из циклической погрешности зубчатого колеса fa, н его местной кинематической погрешности fir (рис. 16.4. а) Последней называют наибольшую разность между местными соседними минимальными и максимальными значениями кинематической погрешности зубчатого капеса в пределах одного оборота Ее допуск fi;
компжкс из отклонения шага зацепления (основного шага) fptf (ограничивается предельными отклонениями itfpi,, рис. 16 4, б) и погрешности профиля зуба fi,. Погрешность профиля зуба fl, (см. рис. 16.2, б) - расстояние по нормали между двумя ближайшими номинальными профилями, между которыми размещается действительный торцовый активный профиль зубча зубчатого колеса (ее допуск f,):
колебание измерительного межосевого расстояния на одном зубе (при повороте измеряемого колеса иа один угловой шаг1 fir, а также отклонения окруотоео шага [„„ (соответственно ограничиваются допуском /; и предельными отклонениями ±fp,.)
При гюдборе комплексов и отдельных показателей для проверки плавности работы передач и зубчатых колес обязательно учитывают намеченные степени точности и коэффициент осевого перекрытия tp (с увеличением кц
у /
Рис 16.5
погрешности в заиеплении в меньшей мере нарушают плавность работы передач).
Для повышения плавности работы передач прн нарезании зубьев необходимо обеспечивать высокую точность шага, а также применять шевингование и хониигование рабочих поверхностей зубьев.
Показатели нормы контакта зубьев в передаче. Для получения надежных зубчатых передач зубья парных зубчатых колес должны соприкасаться но всей длнне контактных линий. В этом случае удельная нагрузка в зацеплении достаточно равномерно распределяется вдоль контактных линий; исключается концентрация нагрузки, действующей на зубья, и напряжений в материале зубьев; создаются условия для равномерного смазывания зацепления и обеспечивается (наряду с другими мерами) расчетная прочность зубьев передач. Равномерность контакта зубьев в передаче легко определить по пятиу контакта Для этого рабочие поверхности зубьев ведущего колеса (допустим, зубчатое колесо / в передаче, показанной иа рнс. 16.1, о) покрывай т равномерным тонким слоем контрастной краски, которая при вращении зубчатых колес переносится на зубья ведомого зубчатого колеса 2, образуя иа них пятна контакта (рис. 16.5). Пятно контакта, полученное иа каждом зубе, представляет собой совокупность мгновенных спедов прилегания боковых поверхностей зубьев и дает полное представление о характере контакта зубьев и равномерности распределения удельных нагрузок. С увеличением полноты контакта зубьев, т. е площади и равномерности распределения пятна контакта по рабочей поверхности зубьев, повышается надежность передач.
Комплексными показателями полноты контакта зубьев являются суммарное и мгновенное пятна контакта. Суммарным пятном контакта называют часть активной (рабочей) поверхности зуба зубчатого колеса, на которой располагаются следы прилегания зубьев парного зубчатого колеса в собранной передаче после вращения ее при заданной нагрузке Мгновенным пятном контакта называют часть боковой поверхности зуба колеса передачи, на которой располагаются следы его прилегания к зубьям
Рис. 16.6
шестерни, покрытым красителем после повооота колеса на один оборот при легком торможении, обеспечивающем непрерывное контактирование сопряженных зубьев. Пятно контакта характеризуется относительной длиной и высотой (см. рио. 16.5).
Относительная длина пятна контакта равна отношению расстояния о между крайними точками пятна контакта за вычетом разрывов с, превосходящих модуль, к длине зуба fc: (о -e)/fcl 100 %.
Относительная высота пятна контакта равна отношению его средней высоты ft„ к высоте зуба ft„, соответствующей активной боковой поверуиости: (hjh 100 %.
Полнота контакта зубьев зависит от ряда элементных погрешностей, к которым относятся: отклонения осевых шагов, измеренные по нормали к направлению зуба, fp„,; погрешности шага зацепления f,, направления зубьев Fpr (рис- 16 6, а. сечение А-А), формы и расположения потенциальной контактной линии f,,,; непараллельиость осей зубчатых колес f„ и перекос этнх осей f„,(aa рис. 9.3, в сосугветственно обозначены Ддс и y).
Контакт яубъек зубчатых колес в зависимости от коэффициента осевого перекрытия зубьев определяется следующими показателями: в степенях точности 3-8 при ец > 1,25 ... 3 комплексами fp„, и F„ или F„,„, и fs,.
* Потенциальной контактной Линней называют линию пересечения еуба поверхностью зацепления.
при ер <! 1,25 ... 3 показателями fp, и Fi/, в степенях точности 9-12 независимо от значения tp перечисленными комплексами показателей или показателями.
Контакт зубьев в передачах степеней гочиостн 3-12 с нерегулируемым расположением осей определяется комплексом показателей f„ и fy,\ в передачах степеней точности 3-II -суммарным нли мгновенным пятном контакта. По мгновенному пятну контакта рекомендуется оценивать контакт зубьев в передачах невысокой точности.
Для увеличения полноты контакта зубьев необходима точная установка заготовок на станках и хорошее состояние зубообрабатывающих станков.
Прн выборе степеней точности зубчатых колес и передач учитывают назначение и условия работы передачи, метод нарезания зубьев, окружную скорость зубчатых колес, характер и величину нагрузок, требования к точности и плавности вращения зубчатых колес и другие эксплуатационные характеристики. Имеется три метода выбора степеней точности [4, 111: расчетный - степени точности для отдельных норм точности назначают на основе расчетов; опытный - степени точности для проектируемых передач выбирают, руководствуясь опытом эксплуатации зубчатых передач аналогичного назначения; табличный - степени точности подбирают по таблицам, содержащим рекомендации по применению отдельных степеней точности.
СТ СЭВ 641-77 н СТ СЭВ 642-77 разрешают для одной и той же зубчатой передачи с учетом ее назначения устанавливать различные степени точности на нормы кинематической точности, плавности работы и пятна контакта Однако между отдельными показателя.мн точности, относящимися к различным нормам точности, существует определенная взаимозависимость. Например, чрезмерное увеличение допуска иа погрешность профиля зубьев прямозубого колеса снижает его кинематическую точность. Следовательно, большая разница между плавностью работы и кинематической точностью зубчатого колеса практически нецелесообразна, В связи с этим в указанных стандартах установлены ограничения:
нормы плавности работы могут быть ие более чем иа две степени (для мелкомодульных передач на одну степень) точнее н на одну степень грубее норм кинематической точности;
нормы контакта зубьев можно назначать по любым более точным степеням н на одну степень грубее норм плавности работы зубчатых колес и передач.
Рекомендуемые сочетания различных степеней точности по отдельным нормам точности содержатся в справочной литературе 14, 111. Применение разных степеней точности для одних и гех же зубчатых колес весьма эффективно, так как позволяет назначать малые допуски на нормы точностн, которые в основном определяют работоспособность конкретной передачи.
На основании опыта эксплуатации различных механизмов применяют следующие степени точности- в редукторах общего назначения 6-8; в крановых механизмах 7-10; в металлорежущих станках 3-8; для измерительных зубчатых колес 3-5 и т. д.
Виды сопряжений зубьев зубчатых колес в передачах. Характер сопряжений зубьев определяется боковым зазором между их нерабочими боковыми поверхностями (см. рис. 16.6, я). Боковой зазор в передаче отсчитывают по общей нормали к боковым поверхностям зубьев (по линии зацепления) Он необходим для компенсации погрешностей изготовления н сборки передач, для создания расчетных условий смазывания, а также для устранения опасности заклинивания зубьев одного зубчатого колеса во впадинах другого в результате тепловых и силовых деформаций. Заклинивание зубьев в результате тепловой деформации возможно, так как теплота вьщеляется в зоне зацепления н зубчатые колеса нагреваются больше чем корпус зубчатой передачи.
От боковых зазоров, возникающих в заиепленни зубьев зубчатых колес, зависит величина холостого хода зубчатых передач, поэтому гарантированный (минимальный) зазор /„ и допуск на него Т (рнс. 16 6, б) назначают с учетом условий работы зубчатых передач.
СТ СЭВ 641-77 устанавливает шесть видов сопряжений зубчатых колес А, В, С, D, Е, Н, отличающихся значениями гарантированного зазора; восемь видов допусков на /„„,„: ft, rf, с b, а, г, у, х (в порядке увеличения допуска) шесть классов отклонений межосевого расстояния a.j, : 1, II, III, IV, V, VI Для мелкомодульных передач в СТ СЭВ 642-77 устаиовлеио пять видов сопряжений зубьев, обозначаемых (в порядке убывания гаран-т ированиого зазора) D, Е, С и И, четыре вида допу-
