Сборка цилиндрических зубчатых передач.

Цилиндрические передачи составляют примерно 75 – 80 % всех передач в машинах. Они характеризуются нормами кинематической точности, плавности работы, пятнами контакта и величиной гарантированного бокового зазора. Боковой зазор предназначен для компенсации возможных погрешностей, связанных с неточностью изготовления зубьев, неточностью межосевых расстояний между колесами, возможности изменения формы и размеров зубьев при нагреве, что может привести к заклиниванию передачи, а так же необходим для смазки зубьев. Одновременно боковой зазор является причиной ударов, что вызывает дополнительный износ зубьев и появление мертвого хода в передаче. Таким образом, величина зазора должна обеспечивать плавность работы колеса и наименьший мертвый ход передачи. Следовательно, верхняя граница бокового зазора определяется допустимой силой удара в момент включения и реверсирования зубчатой передачи и минимальной величиной мертвого хода.

На величину бокового зазора оказывают влияние толщина зубьев и смещение делительных окружностей зубчатых колес. Смещение делительных окружностей зубчатых колес определяется также погрешностями изготовления деталей зубчатой передачи (валов, колес, подшипников и др.).

Таким образом, для обеспечения требуемого бокового зазора в зубчатой передаче допуски на параметры, от которых зависит боковой зазор, назначаются в соответствии с допуском на относительные смещение делительных окружностей зубчатых колес. Рассмотрим схему размерной цепи, определяющей смещение делительных окружностей в зубчатых колесах механизма, где А_D - боковой зазор (рис. 11).

Рис.11

 

Параллельность и отсутствие перекосов характеризуют работоспособность зубчатой передачи. Перекос в зацеплении часто бывает основной причиной обломов, сколов и выкрашивания зубьев, что снижает долговечность работы зубчатой передачи. Допустимые величины непараллельности и перекосов зубчатых передач определяются ГОСТом.

В ряде случаев в процессе сборки не получается удовлетворительного сцепления колес, что может быть вызвано какой либо ошибкой или неблагоприятным суммированием различных погрешностей, каждая из которых находится в пределах допуска. Наиболее типичными случаями, вызывающими погрешности сборки зубчатой передачи являются следующие:

- недостаточный зазор по всему зубчатому венцу. Причинами такого явления могут быть:

- зубья на одном или обоих колесах толще или больше, чем задано по чертежу. В этом случае зубчатая пара заменяется или отправляется на контроль толщины зубьев.

- межосевое расстояние между колесами уменьшено. В этом случае производится соответствующее измерение, производят перепрессовку втулок корпуса и их правильное растачивание.

- увеличенный зазор по всему зубчатому венцу. Причинами данного явления могут быть:

- зубья на одном или обоих колесах тоньше, чем задано по чертежу.

- межосевое расстояние увеличено, и его точность достигается аналогично предшествующему случаю.

- неравномерный зазор по всему венцу. В этом случае предварительно («на глаз») определяется наихудшее положение (например, наименьший зазор). После этого зубчатые колеса расцепляются, одно из них поворачивается на 180 градусов и колеса снова вводятся в зацепление. Если в этом случае характер зацепления остается прежним, то причина погрешности кроется в первом колесе. Если вместо наименьшего зазора будет получаться наибольший зазор, то причина погрешности заключается во втором колесе, которое следует заменить. Погрешностями зацепления могут являться также неравномерной толщиной зубьев и эксцентричным расположения зубчатого венца или втулки колеса относительно его вращения. Однако точно установить причину можно путем соответствующих измерений зубчатого колеса;

- зубчатое колесо перекошено и при зацеплении заметно биение торцов зубьев. Погрешность устраняется пере прессовкой зубчатого колеса на валу.

Качество зубчатой передачи характеризуется также величиной и расположением пятна контакта на боковых поверхностях зубьев. Уменьшение пятна контакта свидетельствует об увеличении нагрузки, что ведет к интенсивному износу зубьев. Смещение пятна контакта к какому-либо краю зубьев вызывает одностороннее приложение нагрузки, что увеличивает износ зубьев и ведет к их выкрашиванию. Правильность расположения пятна контакта определяется точностью изготовления зубчатых колес. Основной причиной неприлегания зубьев по длине или уменьшения пятна контакта является не параллельность и перекос осей отверстий в корпусе или в соединении «зубчатое колесо – вал». При этом перекос оказывает более значительное влияние, чем не параллельность осей. Погрешности контакта зубьев по высоте обычно являются результатом погрешностей их профилей

Рассмотрим форму и положение пятна контакта при различных схемах зацепления зубчатых колес (рис.12).

 

Рис. 12

 

а – зацепление правильное; б – межосевое расстояние увеличено; в – межосевое расстояние уменьшено; г – перекос.

 

Требуемая точность сборки зубчатых передач обычно достигается методами полной и неполной взаимозаменяемости. Однако, в некоторых случаях точность может достигаться на отдельных звеньях размерных цепей методами регулирования и пригонки, которые определяют точность положения и зацепления зубчатых колес. Совпадение двух торцов зубчатых колес достигается методом регулирования при использовании в качестве подвижного компенсатора одного из зубчатых колес.

Проверка величины бокового зазора производится с помощью щупа или индикаторного устройства. Собранные быстроходные зубчатые передачи подвергаются обкатке на специальных стендах для улучшения приработки поверхностей и повышения КПД передачи. Одновременно производится контроль качества сборки на нагрев и уровень шума. Резкий шум свидетельствует о погрешностях изготовления или сборки узла.

 

Сборка конических передач

 

Основной задачей при сборке конических зубчатых передач является обеспечение совпадения вершин делительных конусов зубчатых колес. Для обеспечения нормальной работы зубчатой передачи необходимо соблюдение следующих условий:

- обеспечение правильности профиля и толщины зубьев колес; оси отверстий или шеек зубчатых колес должны проходить через центр начальной окружности и не пересекаться.

- опорные детали передач (подшипники, втулки и др.) не должны иметь смещения и перекосов осей, так как это вызывает биение поверхностей деталей.

- оси отверстий в корпусе должны лежать в одной плоскости, пересекаться в определенной точке под требуемым углом.

Вершины конусов вследствие погрешностей изготовления колес и корпуса могут не совпадать как в плоскости осей их валов, так и в плоскости, перпендикулярной к ней. Рассмотрим возможные схемы смещения вершин конусов при сборке конических колес приведены на рис. 13.

 

 

Рис. 13. Несовпадение вершин делительных конусов конических зубчатых колес при сборке передач

 

Качество сборки определяется соответствующим ГОСТ и решением размерных цепей, замыкающими звеньями которых являются следующие точностные параметры:

- отклонение межосевого угла и межосевого расстояния.

- боковой зазор.

- осевые смещения зубчатых венцов.

Правильность угла между осями колес может контролироваться с помощью специальных калибров при их совмещении. Рассмотрим схему контроля межосевого угла при сборке конических колес (рис.14).

 

Рис. 14: 1-дисковый калибр; 2- калибр-линейка

 

В процессе контроля, при совмещении калибров 1 и 2, если в точках а и б отсутствует зазор, то считается, что угол выдержан точно.

Задача достижения требуемой точности замыкающих звеньев А_D и Б_D обычно решается методами регулирования с использованием неподвижных компенсаторов в виде латунных прокладок или колец. Могут применяться подвижные компенсаторы в виде регулировочных втулок и регулировочных гаек. Использование методов взаимозаменяемости затруднено вследствие сложности решения задачи из-за наличия многозвенных размерных цепей с жесткими допусками замыкающих звенья А_D и Б_D.

Контроль качества зубчатой передачи производится на краску. На зубья одного из колес наносится краска, колесо вводится в зацепление и медленно проворачивается на 2-3 оборота. По расположению пятна контакта краски на несмазанном колесе судят о качестве сборки. При этом желательно, чтобы следы краски находились на тонком конце части зуба при вращении колес без нагрузки, с тем, чтобы при полной нагрузке пятно контакта сместилось к передней или утолщенной части зуба, что обеспечивает большую площадь сопряжения зубьев. О качестве сборки судят по величине и расположению пятна контакта.

Основными погрешностями при контроле на краску прямозубых конических колес являются следующие:

- Недостаточный зазор;

- Межосевой угол больше расчетного;

- Межосевой угол меньше расчетного;

Порядок сборки конических зубчатых колес на валах, методы их монтажа и контроля аналогичны сборке цилиндрических зубчатых колес. Собранные передачи контролируются также на уровень шума.

 

Сборка червячных передач

Монтаж червячных колес на валах аналогичен монтажу цилиндрических зубчатых колес. Основной задачей при сборке червячных передач является обеспечение правильности зацепления червяка с зубьями колеса. Точность сборки червячных передач характеризуется соответствующими размерными цепями, определяющими отклонения межосевого расстояния, смещение средней плоскости колеса относительно оси червяка и отклонение межосевого угла в передаче. Для нормальной работы зубчатой передачи также необходимо обеспечить перпендикулярность оси червяка и червячного колеса. Перекос этих осей характеризуется величиной отклонения угла скрещивания оси червяка и зубчатого колеса в передаче.

Совмещение оси червяка со средней плоскостью колеса достигается методом регулирования с использованием подвижных и неподвижных компенсаторов. Требуемая точность угла скрещивания осей вращения червяка и колеса обычно достигается методами полной и неполной взаимности.

Правильность собранной передачи может контролироваться путем нанесения краски на винтовую поверхность червяка с последующим его медленным вращением. По месту расположения пятна краски на колесе судят о том, в какую сторону его нужно сместить. При правильном зацеплении величина пятна контакта должна составлять 60 – 70 % поверхности зуба по длине и высоте для передачи 7 степени точности, 50% для 8 степени точности и 30% для 9 степени точности. Рассмотрим схему возможного расположения пятна контакта в червячной передаче (рис.15).

а) б) в)

а – смещение пятна влево; б – смещение пятна вправо; в – нормальное расположение пятна.

Требуемая точность положения оси колеса относительно червяка достигается путем его перемещения в осевом направлении.

В собранной передаче контролируется боковой зазор между зубьями колеса и витками червяка. Передача контролируется на легкость вращения и подвергается обкатыванию.

 

Изготовление станин

5.1.Служебное назначение, технические требования и заготовки станин.

Станины различных машин предназначены для обеспечения относительного положения и движения присоединяемых к ним сборочных единиц и деталей с требуемой точностью. Конструктивные формы и размеры станин определяются их служебным назначением, материалом, методами изготовления. Станины могут быть цельными и сварными.

В качестве примера рассмотрим основные конструктивные формы станин металлорежущих станков (рис.16).

1) 2)

3)

4) 5)

 

Рис. 16: -станины на тумбах (токарные, револьверные, шлифовальные и др.).-коробчатые станины (шлифовальные, продольно-строгальные, продольно-фрезерные, расточные). -станины с вертикальными направляющими (вертикально-фрезерные, вертикально-сверлильные, универсальные фрезерные). -станина в виде центральной цилиндрической колонны с плоским основанием (радиально-сверлильный станок). -станина с круговыми направляющими (станки карусельного типа).

 

Форма направляющих станины может быть плоской, треугольной, призматической, цилиндрической, комбинированной. Основными техническими требованиями на изготовление станин являются следующие:

- Прямолинейность и параллельность направляющих в пределах 0,02 на длине 1000 для станков Н и 0,002 на длине 1000 для прецизионных станков.

- Изогнутость или извернутость направляющих – 0,05 на длине 1000 для станков Н и не более 0,0025 на всей длине для прецизионных станков.

- Неперпендикулярность поверхностей – 0,01 – 0,02 на длине 1000.

- Шероховатость поверхностей направляющих – Ra = 0,4 – 0,8 мкм для станков Н и Ra = 0,1 – 0,2 для прецизионных станков.

Станины металлорежущих станков чаще всего изготавливают литьем из серого чугуна СЧ20, СЧ25, СЧ30 ГОСТ 1412-85. В ряде случаев применяют высокопрочные чугуны СЧ40, СЧ45 ГОСТ 7293-85. Сварные станины изготавливают из сталей Ст3, Ст4, Ст5 ГОСТ 380-94. Литые стальные станины применяются редко. Заготовки станин обычно подвергаются термообработке для стабилизации остаточных напряжений.