Цилиндрические прямозубые и косозубые передачи

Зубчатые передачи

Общие сведения

В зубчатой передаче движение передается с помощью зацепления пары зубчатых колес. Меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большее – колесом. Термин зубчатое колесо относиться как к шестерне, так и к колесу. Параметрам шестерни приписывают индекс 1, параметрам колеса – индекс 2. Зубчатые передачи – самый распространенный вид механических передач, так как могут надежно передавать от долей до десятков тысяч киловатт при окружных скоростях до 150 м/с.

Достоинства:

- высокая надежность работы в широком диапазоне нагрузок и скоростей;

- малые габариты;

- большая долговечность;

- высокий КПД;

- сравнительно малые нагрузки на валы и подшипники;

- постоянство передаточного отношения;

- простота обслуживания.

Недостатки:

- высокие требования к точности изготовления и монтажа;

- шум при больших скоростях.

Классификация зубчатых передач

2.1 В зависимости от взаимного расположения геометрических осей валов зубчатые передачи бывают:

- цилиндрические – при параллельных осях в соответствии с рисунком 1.1;

- конические – при пересекающихся осях в соответствии с рисунком 1.2;

- винтовые – при скрещивающихся осях в соответствии с рисунком 1.3.

 

Рисунок 1.1

Рисунок 1.2

Рисунок 1.3

 

2.2 В зависимости от расположения зубьев на ободе колес различают передачи: прямозубые, косозубые, шевронные и с круговыми зубьями в соответствии с рисунком 1.1.

2.3 В зависимости от формы профиля зуба передачи бывают:

- эвольвентные,

- с зацеплением Новикова,

- циклоидальные.

2.4 В зависимости от взаимного расположения колес передачи бывают внешнего и внутреннего зацепления.

2.5 В зависимости от конструктивного исполнения различают закрытые и открытые зубчатые передачи.

2.6 В зависимости от числа ступеней зубчатые передачи бывают одно- и многоступенчатые.

2.7 В зависимости от относительного характера движения осей зубчатых колес различают рядовые зубчатые передачи (оси зубчатых колес неподвижны) и планетарные (ось сателлита вращается относительно центральной оси).

Виды разрушения зубьев и критерии работоспособности

Зубчатых передач

В процессе зацепления на зуб действует нагрузка, передаваемая зацеплением, и силы трения. Для каждого зуба напряжения изменяются во времени по прерывистому отнулевому циклу. Повторно-переменные напряжения являются причиной усталостного разрушения зубьев: их поломки и выкрашивания рабочих поверхностей. Трение в зацеплении вызывает износ и заедание зубьев.

Поломка зубьев приводит не только к выходу из строя передачи, но и к повреждению подшипников, валов. Причины поломки зубьев: большие перегрузки ударного или статического действия, или повторные перегрузки, а также многократно повторяющиеся перегрузки, вызывающие усталость материала.

Для предотвращения поломок зубья рассчитывают на изгиб.

Усталостное выкрашивание поверхностных слоев зубьев заключается в появлении на рабочих поверхностях небольших углублений.

Развитию трещин способствует расклинивающий эффект смазочного материала, попавшего в трещины зубьев. Развитие трещин приводит к выкрашиванию частиц материала с поверхности, образованию мелких ямок, переходящих затем в более крупные раковины. При выкрашивании нарушаются условия образования сплошной масляной пленки (масло выжимается в ямки), что приводит к быстрому изнашиванию и задиру зубьев. Предотвращению выкрашиванию способствует повышение твердости поверхности зубьев, правильный выбор сорта масла.

Заедание зубьев заключается в приваривании частиц материала одного зуба к другому вследствие разрушения смазочной пленки и местного повышения температуры в зоне контакта. Заедание зубьев предупреждают повышением твердости, подбором противозадирных масел.

 

 

Цилиндрические прямозубые и косозубые передачи

 

В цилиндрической прямозубой передаче зубья входят в зацепление сразу по всей длине. Из-за неточности изготовления передачи и ее износа процесс выхода одной пары зубьев из зацепления и начало зацепления другой пары сопровождается ударами и шумом, сила которых возрастает с увеличением окружной скорости колес. Прямозубые передачи применяют при невысоких и средних окружных скоростях.

Цилиндрические колеса, у которых зубья расположены по винтовым линиям на делительном цилиндре, называют винтовыми или косозубыми. В отличие от прямозубой, в косозубой передаче зубья входят в зацепление постепенно, что значительно снижает шум и дополнительные динамические нагрузки. Чем больше угол наклона линии зуба β, тем выше плавность зацепления в соответствии с рисунком 3.1.

 

Рисунок 3.1

 

Шевронное колесо представляет собой сдвоенное косозубое колесо, выполненное как одно целое. Шевронные передачи дороже в изготовлении, их применяют в мощных быстроходных передачах.

Варианты индивидуальных заданий

Рассчитать на контактную прочность косозубую цилиндрическую передачу для привода ленточного конвейера. Данные для различных вариантов указаны в таблице 1. Материал зубчатых колес – Cталь 45 (ГОСТ 1050-74). Термообработка – улучшение.

 

Таблица 5.1- Исходные данные

Вариант	P1, кВт	об/мин	об/мин	β, град
	4,0
	3,0
	2,8
	3,6
	4,0