13.2.4. Виды сопряжений зубьев колес в передаче

Для устранения возможного заклинивания при нагреве передачи, обеспечения условий протекания смазочного материала и ограничения мертвого хода при реверсировании отсчетных и делительных реальных передач они должны иметь боковой зазор j_n (между нерабочими профилями зубьев сопряженных колес). Этот зазор необходим также для компенсации погрешностей изготовления и монтажа передачи и для устранения удара по нерабочим профилям, который может быть вызван разрывом контакта рабочих профилей вследствие динамических явлений. Такая передача является однопрофильной (контакт зубьев колес происходит по одним рабочим профилям). Только передача, изготовленная точно по номинальным параметрам (теоретическая зубчатая передача), является беззазорной двухпрофильной (контакт зубьев колес происходит одновременно по правым и левым боковым профилям) и имеет постоянное передаточное отношение

i = z₁/z₂ = ω₂/ω₁, (13.8)

где z₁, z₂ – число зубьев колес, ω_1, ω₂ – угловые скорости колес. Боковой зазор определяют в сечении, перпендикулярном к направлению зубьев, в плоскости, касательной к основным цилиндрам (рис. 13.12).

Система допусков на зубчатые передачи устанавливает гарантированный боковой зазор j_{n min}, которым является наименьший предписанный боковой зазор, не зависящий от степени точности колес и передачи. Известно, что далеко не всегда точная передача должна иметь малые зазоры. Например, наиболее точные передачи скоростных редукторов турбин изготовляют с весьма большими боковыми зазорами, что необходимо для компенсации температурных деформаций, деформации колес от центробежных сил и для свободного протекания смазочного материала.

4. Рис. 13.12. Боковой зазор j_n Рис. 13.13. Виды сопряжений и допуски

в передаче на боковой зазор

Для удовлетворения требований различных отраслей промышленности, независимо от степени точности изготовления колес передачи, предусмотрено шесть видов сопряжений, определяющих различные значения j_{n min} (рис. 13.13). Каждому виду сопряжения соответствует определенный вид допуска (см. табл. 13.1).

Таблица 13.1

Виды сопряжений и соответствующие им виды допусков

на боковой зазор и классы отклонений на межосевое расстояние

Виды сопряжений с зазором	Обозначение вида сопряжений	Для степеней точности по нормам плавности	Виды допусков на боковой зазор	Классы отклонений на межосевое расстояние
				I
нулевым	H	3 – 7	h	II
весьма малым	E	3 – 7	h	II
малым	D	3 – 8	d	III
уменьшенным	C	3 – 9	c	IV
нормальным	B	3 – 11	b	V
увеличенным	A	3 - 12	a	VI
			z, y, x

Рис. 13.14. Исходный контур: 1 – номинальное положение;

2 – действительное положение

Установлено шесть классов отклонений межосевого расстояния, обозначаемых в порядке убывания точности римскими цифрами от I до VI (табл. 13.1). Гарантированный боковой зазор в каждом сопряжении обеспечивается при соблюдении предусмотренных классов отклонений межосевого расстояния. Соответствие видов сопряжений и указанных классов допускается изменять.

На боковой зазор установлен допуск T_jn, определяемый разностью между наибольшим и наименьшим зазорами. По мере увеличения бокового зазора увеличивается допуск T_jn. Установлено восемь видов допуска T_jn на боковой зазор: х, у, z, а, b, с, d, h (табл. 13.1). Боковой зазор j_nmin, необходимый для компенсации температурных деформаций и размещения смазочного материала, определяют по формуле

j_{n min} = V + a_w (α₁ Δt₁ – α₂ Δt₂)2 sin α,

где V - толщина слоя смазочного материала между зубьями; a_w - межосевое расстояние; α₁ и α₂ - температурные коэффициенты линейного расширения материала колес и корпуса; Δt₁ и Δt₂ - отклонение температур колеса и корпуса от 20^о; α - угол профиля исходного контура.

Деформацию от нагрева определяют по нормали к профилям. Боковой зазор, обеспечивающий нормальные условия смазки, ориентировочно принимают в пределах от 0,01m_n (для тихоходных кинематических передач) до 0,03т_п (для высокоскоростных передач).

Боковой зазор обеспечивают путем радиального смещения исходного контура рейки (зуборезного инструмента) от его номинального положения в тело колеса. Под номинальным положением исходного контура понимают положение исходного контура на зубчатом колесе, лишенном погрешностей, при котором номинальная толщина зуба соответствует плотному двухпрофильному зацеплению.

Дополнительное смещение исходного контура Е_Нr от его номинального положения в тело зубчатого колеса осуществляют для обеспечения в передаче гарантированного бокового зазора. Наименьшее дополнительное смещение исходного контура назначают в зависимости от степени точности по нормам плавности и вида сопряжения и обозначают: для зубчатых колес с внешними зубьями -Е_Нs, для колес с внутренними зубьями через + Е_Нs. Допуск Т_Н на дополнительное смещение исходного контура установлен в зависимости от допуска на радиальное биение F_r и вида сопряжения, причем для всех видов сопряжения Т_н > F_r.

В табл. 13.2 приведены показатели, определяющие гарантированный боковой зазор, допуски и отклонения по нормам бокового зазора.

Таблица 13.2

Показатели бокового зазора

Контролируемый объект	Показатель		Допуск и отклонение
	Наименование	Обозначение	Наименование	Обозначение
Передача с нерегулируемым расположением осей	Отклонение межосевого расстояния	far	Предельное отклонение межосевого расстояния	± fa
Передача с регулируемым расположением осей	Наименьший боковой зазор	jn min	Допуск бокового зазора	Tjn
Зубчатые колеса	Наименьшее дополнительное смещение исходного контура	EHs	Допуск на смещение исходного контура	TH
	Наименьшее отклонение средней длины общей нормали	EWms	Допуск на среднюю длину общей нормали	Twm
	Наименьшее отклонение длины общей нормали	EWs	Допуск на длину общей нормали	Tw
	Наименьшее отклонение толщины зуба	Ecs	Допуск на толщину зуба	Tc
	Верхнее отклонение измерительного межосевого расстояния	Ea"s	Нижнее отклонение измерительного межосевого расстояния	Ea"i

Среднюю длину общей нормали определяют по формуле

W_m = (W₁ + W₂ +    + Wz)/z ,

где W₁, W₂,    Wz – действительные длины общей нормали; z – число зубьев.

Общий боковой зазор должен состоять из гарантированного бокового зазора j_{n min} и зазора К_j, компенсирующего погрешности изготовления зубчатых колес и монтажа передачи и уменьшающего боковой зазор:

j_{n min} + К_j = 2(E_Hs1 + E_Hs2)sin.

Зазор К_j отсчитывают по нормали к зубьям.

Необходимое наименьшее смещение исходного контура на обоих зубчатых колесах:

E_Hs1 + E_Hs2 = 0,5( j_{n min} + К_j)/ sin.

Зазор К_j предназначен для компенсации ряда погрешностей изготовления зубчатых колес и монтажа передачи и определяется по формуле

.

Наибольший боковой зазор, получаемый между зубьями в передаче, не ограничен стандартом. Он представляет собой замыкающее звено сборочной размерной цепи, в которой составляющими размерами, ограниченными допусками, являются межосевое расстояние и смещение исходных контуров при нарезании обоих колес и др. Поэтому наибольший зазор не может превышать значения, получаемого при наиболее неблагоприятном сочетании отклонений составляющих размеров:

j_{n max} = j_{n min} + 2(T_H1 + T_H2 + 2f_a)sin.