Зубчатые передачи с зацеплением М. Л. Новикова

Эвольвентное зацепление, распространенное в современном маши­ностроении, является линейчатым, так как контакт зубьев происходит по линии (практически по узкой площадке), расположенной вдоль зуба (рис. 14.6) и имеет поэтому повышенную чувствительность к пере­косам. Этот недостаток может быть уменьшен при точечном контакте.

М. Л. Новиковым было предложено точечное зацепление, в котором профили зубьев колес в торцовом (поперечном) сечении очерчены по дугам окружности (рис. 14.7). Зуб шестерни выполняют выпуклым, а зуб коле­са — вогнутым, что увеличивает их приведенный радиус кривизны, повышая тем самым контактную прочность передачи.

 

При Н < 350 НВ нагрузочная способность передачи Новикова по контактной прочности в 1,7 раза больше, чем у аналогичной по раз­мерам и материалу эвольвентной косозубой передачи.

В зацеплении Новикова контакт зубьев происходит в точке и зубья касаются только в момент прохождения профилей через эту точку (рис. 14.7), а непрерывность передачи движения обеспечивается вин­товой формой зубьев. Поэтому зацепление Новикова может быть толь­ко косозубым с углом наклона зубьев $ = 15...20°. Точка контакта пере­мещается вдоль зубьев от одного края к другому. Положение точки контакта зубьев характеризуется ее смещением от полюса, а линия зацепления располагается параллельно оси колеса. В результате упругой деформации и приработки под нагрузкой точечный контакт переходит в контакт по малой площадке (рис. 14.7). При взаимном перекатывании зубьев контактная площадка перемещается вдоль зуба с большой ско­ростью, превышающей окружную скорость примерно в три раза, что создает благоприятные условия для образования устойчивого масляно­го слоя между зубьями. По этой причине потери на трение в передаче Новикова значительно меньше.

Применяют передачи Новикова с одной линией зацепления — запо- люсные (реже — дополюсные) и с двумя линиями зацепления — дозапо- люсные. В передачах с одной линией зацепления профиль зуба одного колеса (как правило, шестерни) выпуклый (см. рис. 14.7), а другого — вогнутый. Если ведущим звеном является шестерня с выпуклым про­филем зубьев, то точка контакта расположена за полюсом и передачу называют заполюсной. Если ведущим является колесо с вогнутым про­филем, то передача — дополюсная.

Дозаполюсную передачу (рис. 14.8) можно представить как сочетание дополюсной и заполюсной передач. Головки зубьев шестерни и колеса имеют выпуклый профиль, а ножки — вогнутый. Эта передача имеет большую контактную и изгибную прочность.

Для нарезания выпуклых и вогнутых зубьев заполюсной или до­полюсной передачи требуются два разных инструмента (два исходных

контура). Зубья дозаполюсной передачи нарезают одним инструмен­том.

Существенным недостатком зацепления Новикова является повы­шенная чувствительность к изменению межосевого расстояния и коле-^ баниям нагрузок. Точечный контакт в отличие от линейчатого приво­дит к снижению изломной прочности. Особенно опасно зацепление вблизи торцов, где выламываются края зубьев.

С зацеплением Новикова изготовляют не только цилиндрические, но и конические передачи.

Расчет передач с зацеплением Новикова ведут аналогично расчету передач с эвольвентным зацеплением, но с учетом их особенностей.

Контрольные вопросы

1. Каковы преимущества косозубых цилиндрических передач по сравнению с прямо­зубыми?

2. Как влияет на работу косозубой передачи изменение угла наклона зубьев? Реко­мендуемые значения этих углов. Почему ограничивают максимальное значение угла на­клона зуба?

3. Какие модули зацепления различают для косозубых колес и какова зависимость между ними? Какой модуль стандартизован?

4. От каких факторов зависят направления окружной и осевой сил в косозубой передаче?

5. Изменение каких параметров зубчатых колес влияет на их контактную прочность?

6. В каких случаях применяют шевронные зубчатые колеса и какими достоинствами они обладают по сравнению с косозубыми? Каковы недостатки шевронных передач?

7. Какие рекомендуются углы наклона зубьев шевронных колес и почему допуска­ется их большая величина, чем у косозубых?

8. Назовите достоинства и недостатки зубчатой передачи с зацеплением Новикова и сравните с зубчатой передачей с эвольвентным зацеплением.

Глава 15

Конические зубчатые передачи

Общие сведения

Конические зубчатые колеса применяют в передачах, когда оси валов пересекаются под углом X (см. рис. 11.2). Наибольшее распрост­ранение имеют передачи с углом Х = 90°, которые и рассматриваются ниже. Конические колеса (см. рис. 11.2) бывают с прямыми (а), кру­ говыми (б) и редко с шевронными зубьями.

Конические прямозубые передачи имеют начальный линейный, а пе­редачи с круговыми зубьями — точечный контакт в зацеплении.

Конические колеса с круговыми зубьями по сравнению с прямо­зубыми обладают большей несущей способностью, работают плавно и с меньшим шумом. Нарезание кругового зуба производят резцовыми

 

 

Рис. 15.1. Нарезание кругового зуба конического колеса резцовой головкой:

/—заготовка; 2 — воображаемое колесо, зубьями которого являются резцы 3 головки

головками по методу обкатки (рис. 15.1). Угол наклона зуба Д,, в сере­дине ширины зубчатого венца выбирают, учитывая плавность зацеп­ления. Рекомендуется принимать β_т = 35°.

Сопряженные колеса с круговым зубом имеют противоположное на­правление линий зубьев — правое и левое, если смотреть со стороны вершины конуса. Шестерни выполняют с правым зубом, колеса — с левым (см. рис. 11.2, б).

В конических передачах шестерню располагают консольно (рис. 15.2), при этом вследствие меньшей жесткости консольного вала и деформаций опор увеличивается неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий в зацеплении. По этой причине конические колеса по сравнению с цилиндрическими работают с большим шумом. С целью снижения деформаций зубьев вал устанавливают на конических роликовых подшипниках, выдерживая соотношения l / l_t =2,5 (см. рис. 15.2). Подшип­ники располагают в стакане для обеспечения возможности осевого пе­ремещения узла конической шестерни при регулировании зацепления.

Передаточное число. Согласно рис. 15.3 передаточное число

и = n₁ /n₂ = d_e2/de_l = tg δ₂ = 1/tg δ₁ = z₂/z₁ (15.1)

где d_el, d_e2 и δ₁, δ₂ — соответственно внешние делительные диаметры и углы делительных конусов шестерни и колеса.

Рис. 15.2. Подшипниковый узел вала конической шестерни:

/—круглая шлииевая гайка для регулирования зазоров

в подшипниках; 2— стопорная шайба; 3 — стакан;

4— набор металлических прокладок для регулирования

зацепления

Рис. 15.3. Схема к геометрии зацепления конических колес:

/, 2, 3 — образующие внутреннего, среднего

и внешнего дополнительных конусов;

4 — эквивалентное цилиндрическое колесо

Для конической прямозубой передачи рекомендуют u = 2...3; при коле­сах с круговыми зубьями и до 6,3.

Геометрия зацепления колес

Аналогами начальных и делительных цилиндров цилиндрических зубчатых передач в конических передачах являются начальные и дели­тельные конусы. При вращении колес начальные конусы катятся друг по другу без скольжения (см. рис. 15.3). В конических передачах угловая модификация не применяется, поэтому начальные и делительные конусы всегда совпадают.

Угол Σ между осями зубчатых колес равен сумме углов делитель­ных конусов Σ = δ₁ + δ₂.

Эвольвентные зубья конического колеса профилируют на развертке дополнительного конуса, образующая которого перпендикулярна об­разующей делительного конуса. Дополнительные конусы можно пост­роить для внешнего, среднего и внутреннего сечений конического колеса. Ширина b венца зубчатого колеса ограничена двумя дополни­тельными конусами — внешним и внутренним.

Зубья конических колес в зависимости от изменения размеров их нормальных сечений по длине выполняют трех осевых форм (рис. 15.4):

Рис. 15.4. К геометрическому расчету параметров конического колеса

осевая форма I — нормально понижающиеся зубья. Вершины конусов делительного и впадин совпадают. Применяют для прямых зубьев,

а также для круговых при т>2 мм и

осевая форма II — нормально сужающиеся зубья. Вершина конуса впадин располагается так, что ширина дна впадины колеса постоянна, а толщина зуба по делительному конусу растет с увеличением расстояния от вершины. По этой форме одним инструментом можно обработать сразу обе поверхности зубьев колеса, что повышает производительность при нарезании зубчатых колес. Является основной для колес с круго­выми зубьями. Применяют в массовом производстве;

осевая форма III — разновысокие зубья. Образующие конусов дели­тельного, впадин и вершин параллельны. Высота зубьев постоянна по всей длине. Применяют для круговых зубьев при - .

Ниже рассмотрены зубья осевой формы I.