Файл: Смирнов, В. И. Строительные машины учебник.pdf

Зацепление одной пары зубьев будет происходить на участке линии зацепления, ограничиваемом окружностями выступов с диа­ метром de. Длина этого участка I называется длиной зацепления.

Линия зацепления находится под углом зацепления а по отно­ шению к касательной начальных окружностей в полюсе зацепле­ ния. Он равен для большинства отечественных зубчатых пере­ дач 20°.

Зубья колес выполняются на определенном расстоянии друг от друга. Это расстояние, замеренное между одноимёнными профи­ лями соседних зубьев по дуге начальной окружности, представ­ ляет собой шаг зацепления t. При числе зубьев z п диаметре на­ чальной окружности d шаг зацепления равен

(2-7)

Основной размерной характеристикой зубчатых передач яв­ ляется м о д у л ь з а ц е п л е н и я т, представляющий собой отно­ шение шага зацепления / к числу я:

Модули зацепления по ГОСТ 9563—60 могут принимать зна­ чения от 0,5 до 100 мм. Обеспечить передачу вращения могут зуб­ чатые колеса только с одинаковым модулем.

Из формулы (2-7) можно видеть, что

td z

т. е. модуль зацепления показывает долю диаметра начальной окружности, приходящуюся на один зуб колеса.

По известному модулю зацепления т и числу зубьев z опреде­ ляется диаметр начальной окружности шестерни d\ = mz\ и зубча­ того колеса d2 = mz2, а также межосевые расстояния зубчатой пере­ дачи А:

где Z\ и — число зубьев шестерни и зубчатого колеса.

Важным параметром, характеризующим работу зубчатой пере­ дачи, является к о э ф ф и ц и е н т п е р е к р ы т и я е, определяемый как отношение длины зацепления I к шагу зацепления t:

Он показывает, какое число пар зубьев колес находится одновре­ менно в зацеплении. Так, при е=1,6 две пары зубьев участвуют

впередаче вращения 0,6 времени работы передачи, а 0,4 времени

взацеплении находится одна пара зубьев.

Сувеличением коэффициента перекрытия повышается плав­ ность зацепления зубьев, уменьшаются динамические нагрузки на них и снижается шум, возникающий при работе передачи. Это осо­ бенно важно для быстроходных и высоконагруженных передач.

Увеличение коэффициента перекрытия достигается нарезанием зубьев под некоторым углом к плоскости колеса. В прямозубых передачах обычно е= 1,2ч-1,8, а в косозубых е>2.

Зубья нарезаются определенной высоты ft в зависимости от ве­

Передаточное число зубчатой передачи зависит от числа зубьев шестерни и зубчатого колеса. Это видно из следующего.

Учитывая, что скорости точек, принадлежащих начальным окружностям находящихся в зацеплении зубчатых колес, одина­

Зубчатые передачи обладают высоким к. п. д., который в за­ висимости от конструкции, степени точности и смазки зубчатых колес равен 0,94—0,98.

Эвольвентные зубчатые передачи относятся к передачам с ли­ нейным контактом в связи с тем, что зацепляющиеся Зубья сопри­ касаются друг с другом по линии. Линия контакта определяется шириной зуба: чем больше ширина, тем больше линия контакта и, следовательно, меньше удельная нагрузка, приходящаяся на еди­ ницу ширины зуба.

При вращении зубчатых колес место контакта пары зубьев перемещается вдоль линии зацепления. Таким образом, работа зубчатой передачи происходит с постоянным проскальзыванием зубьев относительно друг друга. Для уменьшения трения скольже­ ния и износа зубьев важное значение имеет своевременная и каче­ ственная смазка передач.

34

повышает коэффициент перекрытия (е>2). Величина угла |3 огра­ ничивается гем, что при работе косозубой передачи возникает боль­ шая осевая сила. Данного типа передачи применяются в большин­ стве узлов и агрегатов современных строительных, машин, окруж­ ные скорости шестерен которых достигают 15 м/сек и более.

Шевронные передачи имеют зубья, выполненные в двух направ­ лениях под углом 25—45° к осп колеса. Осевые силы, возникающие в правой и левой частях зубчатого колеса, взаимно уравновеши­ ваются и не передаются на вал. Онп используются в особо тяже­ лых условиях при средних и больших окружных скоростях.

Передаточное число для одной пары шестерен цилиндрических передач, работающих в закрытом корпусе, рекомендуется прини­ мать не более 12,5.

Конические зубчатые передачи (рис. 2-3, д, е, ж) служат для передачи вращения .между валами с пересекающимися осями. Обычно межосевой угол в данных передачах равен 90°. Они при­ меняются в таких узлах, как главные передачи машин, реверсы И др.

Зубчатые колеса конической передачи выполняются с прямыми (рис. 2-3, 5), косыми (рис. 2-3, е) и круговыми зубьями (рис. 2-3,ж). Первые используются при окружных скоростях не более 3 м/сек. При более высоких скоростях применяются колеса с косыми зубьями, а при скоростях выше 5 м/сек — с круговыми. Передаточ­ ное число конической передачи принимается до 6,3. При работе конической передачи принимается до 6,3. При работе конической 'передачи в месте зацепления колес возникают осевые силы, дей­ ствующие вдоль валов каждого колеса. Поэтому валы этой пере­ дачи устанавливаются на радиально-упорных подшипниках.

Для конической передачи особое значение имеет правильное зацепление зубьев шестерен, которое достигается регулировкой взаимного положения этих шестерен путем перемещения их в про­ дольном направлении.

Винтовые зубчатые передачи (рис. 2-3, з) имеют зубья, наре­ заемые по винтовой линии. Они позволяют передавать вращение между валами с перекрещивающимися осями. При работе их про­ исходит повышенное скольжение зубьев относительно друг друга, что вызывает снижение к. п. д. передачи и увеличение износа зубчатых колес. Поэтому винтовые зубчатые передачи не получили широкого распространения на строительных машинах.

Гипоидные передачи (рис. 2-3, и) состоят из двух конических косозубых или с криволинейными зубьями колес, которые уста­ новлены на перекрещивающихся валах. Так как начальное каса­ ние зубьев этих передач происходит по линии, они обладают повы­ шенной несущей способностью. Кроме того, они отличаются боль­ шой плавностью и бесшумностью работы, позволяют валы шесте­ рен выводить в обе стороны за пределы передачи. Гипоидные пере­ дачи в настоящее время применяются в главных передачах ряда автомобилей.

36

При вращении зубчатых колес гипоидной передачи их зубья работают с повышенным скольжением относительно друг друга. Для устранения большого износа смазка этих передач произво­ дится специальным гипоидным маслом.

Основным материалом, из которого изготавливают зубчатые колеса, является сталь, которая после нарезки зубьев подвергает­ ся термообработке. Реже применяются чугун и пластмасса.

Чугун используется для изготовления крупногабаритных зуб­ чатых колес тихоходных открытых передач, работающих при не­ достаточной смазке.

Зубчатые передачи нашли наибольшее распространение на строительных машинах, так как они способны передавать практи­ чески любые мощности. Кроме того они обладают компактностью, высоким к. и. д., постоянным передаточным числом, большой долго­ вечностью и надежностью в работе.

К основным недостаткам зубчатых передач относятся большой вес и сложность изготовления шестерен (особенно конических, вин­ товых и гипоидных).

Основы расчета зубчатой передачи с эвольвентным зацеплением

Вращение от одного зубчатого колеса на другое передается, как отмечалось ранее, под действием окружной силы Р (рис. 2-4,а), приложенной на радиусе начальной окружности и равной для ведущего колеса

2М }

( 2- 12)

d I

Эта сила является составляющей силы давления Q, возникаю­ щей в месте контакта зубьев. Так как силы трения между зубьями малы, то силу давления Q можно считать направленной по общей нормали к касательной поверхностей зубьев, т. е. по линии зацеп­ ления NN. Поэтому для прямозубой цилиндрической передачи

ла Яр, передающаяся на вал и нагружающая подшипники. Вели­

Под действием этих сил зубья колес находятся в сложном на­ пряженном состоянии. Решающее влияние на работоспособность зубчатой передачи оказывает напряжение изгиба зи, которое мо­ жет быть причиной поломок зубьев, и контактное напряжение зк, вызывающее усталостное выкрашивание поверхностных слоев

37

зубьев. В соответствии с этим расчет зубьев на прочность произ­ водят на изгиб (для открытых передач). .и на контактную проч­ ность для закрытых передач, работающих в масляной ванне.

Рис. 2-4. Расчетные схемы зубчатой передачи: а — на изгиб; б — на контактное напряжение

При расчете зубьев неравномерное распределение нагрузки по

мается в зависимости от длины зуба и расположения шестерни на валу и находится в пределах от 1 до 1,5. Коэффициент Кл при­ нимается равным от 1 до 1,55 в зависимости от класса точности передачи и окружной скорости шестерен.

Зуб, рассчитываемый на изгиб, рассматривается как защем­ ленная одним концом балка, нагруженная силой Q (рис. 2-4,а). Принимается, что сила Q приложена к вершине зуба и направлена по линии зацепления. Горизонтальная составляющая этой силы на плече / изгибает зуб, а вертикальная — сжимает его.

Напряжение в опасном сечении зуба рабочего профиля опре­

38