Лабораторная работа
Распознавание элементов конических зубчатых колес
Цель работы: Практическое освоение методов распознавания основных параметров зубчатых конических передач.
Основные сведения о конических зубчатых передачах и методах распознавания их параметров
Конические зубчатые колеса, как правило, следует при ремонте изготовлять и заменять парами. Поэтому при распознавании основных параметров зацепления можно пользоваться приближенными значениями.
Исходными величинами для распознавания являются:
- число зубьев шестерни - ;
- число зубьев колеса - ;
- внешний диаметр вершин зубьев шестерни - ;
- внешний диаметр вершин зубьев колеса - ;
- угол между осями - .
Разновидности конических зубчатых колес
Основным типом конических зубчатых колес являются колеса с прямыми зубьями, колеса с тангенциальными зубьями и колеса с круговыми зубьями. Зубчатые колеса с круговыми зубьями могут выполняться с углом наклона зубьев от 0 до 50°. Колеса с углом наклона 0° иногда называют зерол-колесами.
Кроме названных выше иногда применяются колеса с полоидными зубьями. Они нарезаются коническими червячными фрезами.
Изготовление конических зубчатых колес с тангенциальными, круговыми и полоидными зубьями в ремонтной практике непосредственно в механических цехах предприятий пищевой промышленности, мало вероятно. Однако размещение заказов на их изготовление на машиностроительных предприятиях не освобождает от необходимости разработки ремонтных чертежей.
В связи с тем, что в России получили в основном распространение передачи с прямыми и круговыми зубьями, при ремонте желательна замена конических передач с тангенциальными и полоидными зубьями на передачу с круговыми зубьями.
Различают три формы зубьев в осевом сечении колес. Осевая форма зубьев, определяется взаимным расположением образующих делительного конуса, конуса вершин и конуса впадин, а также взаимным расположением вершин этих конусов. Характеристики всех трех осевых форм приведены в таблица 3.1.
Как видно из таблицы 3.1 при одних и тех же заданных параметрах колес возможно использование зубьев различной формы, поэтому ее выбирают не только с учетом геометрических, но и технологических и производственных факторов.
Таблица 3.1 - Характеристика осевых форм зубьев конических зубчатых колес (ГОСТ 19325-73)
|
Форма зубьев |
Эскиз |
Характеристика |
Область применения |
|
I |
Пропорционально понижающиеся. Вершины конусов делительного и впадин совпадают. Высота ножки зубьев пропорциональна конусному расстоянию. |
Зубчатые колеса с прямыми зубьями. Зубчатые колеса с круговыми зубьями при . , мм. . . |
|
|
II |
Понижающиеся зубья. Вершины конусов делительного и впадин не совпадают |
Зубчатые колеса с тангенциальными зубьями. Зубчатые колеса с круговыми зубьями при . , мм. (допускается до 45о). . |
|
|
III |
Равновысокие зубья. Образующие конусов делительно, впадин и вершин параллельны. Высота зубьев постоянна по всей длине. |
Зубчатые колеса с круговыми зубьями при . , мм. . . |
|
|
Примечание: Здесь - число зубьев плоского колеса сопряженного с данным коническим; - средний (расчетный) угол наклона зубьев; - средний нормальный модуль; - среднее конусное расстояние. |
|||
Так, например, для передач неответственного назначения при ремонте допускается [1] производить нарезание конических колес с прямым зубом дисковыми модульными фрезами, придавая зубьям форму I. Однако для улучшения условий работы зубьев целёсообразным является изготавливать ремонтные колеса [2] тем же способом, но формой II.
Таким образом, в связи с полной заменой конических пар при ремонте, на выбор ее типа в основном влияет необходимость обеспечения требуемой прочности и технологические возможности предприятия.
Коррегирование конических зубчатых колес
Для конических зубчатых колес применяется высотная и тангенциальная коррекция.
Высотная коррекция состоит в увеличении высоты головки зуба шестерки на величину за счет такого же уменьшения ножки зуба колеса.
Сущность тангенциальной коррекции состоит в том, что толщина зуба по дуге делительной окружности шестерни увеличивается на величину , а у колеса на столько же уменьшается.
Для прямозубых колес при передаточном отношении величину рекомендуется относить к торцевому модулю и вычислять по формуле:
. (3.1)
Для колес с тангенциальными зубьями:
. (3.2)
Для колес с круговыми зубьями при
, (3.3)
где в градусах.
Угловая коррекция конических зубчатых колес применяется при полоидном зацеплении. При прямых зубьях угловая коррекция равносильна простому назначению на чертеже угла зацепления, отличающегося от нормального. Увеличение угла зацепления прямозубых конических колес до 22,5...25° может оказаться целесообразным при малом числе зубьев шестерни и передаточном числе пары близком к I. Нарезание конических прямозубых колес с любым углом зацепления может быть осуществлено при помощи стандартного инструмента [2,3].
Распознавание элементов зацепления конических зубчатых передач
Углы начальных конусов при определяются:
при
; . (3.4)
при
; . (3.5)
где - межосевой угол в градусах;
- передаточное число пары;
и - углы начальных конусов шестерни и колеса соответственно.
При
; . (3.6)
Число зубьев плоского колеса:
, (3.7)
при
. (3.8)
Длину образующей начального конуса приближенно определяют одним из способов:
С помощью контрольно-обкатного станка.
При угле между осями размер двойное конусное расстояние определяют замером (рисунок 3.1).
Рисунок 3.1. Рисунок 3.2.
Конусное расстояние может быть с некоторое погрешностью определено при помощи двух линеек (рисунок 3.2).
После определения модуля величина подлежит корректировке по формуле:
, (3.9)
Внешний окружной модуль определяют по приближенно замеренной величине по выражению:
. (3.10)
Полученная величина округляется до стандартного значения.
При круговых зубьях модуль и питч не всегда выражаются стандартной величиной.
Угол спирали можно найти следующим образом:
Тангенциальные зубья. Начертить на бумаге из одного центра окружности радиусом и , затем вырезать сектор приблизительно равный 1/6 окружности, нанести на вершины ленточек зубьев колеса (большего из пары) тонкий слой краски. Приложить бумажный сектор заподлицо с наружной окружностью колеса и сделать на бумаге отпечаток зубьев (рисунок 3.3а).
Распрямив полученный отпечаток провести линию и измерить угол с помощью транспортира или другим способом.
Рисунок 3.3
Круговые зубья. Сделать отпечаток как в предыдущем случае (рисунок 3.3б), после чего подобрать радиус , соответствующий радиусу резцовой головки, применяемой при обработке зубьев (см. таблицу 3.1). Проведя дугу окружности и касательную в средней точке , а также луч измерить угол спирали .
Таблица 3.2
|
Номинальный диаметр головок, мм |
Параметры конических и гипоидных зубчатых колес, мн |
||
|
Наибольшая внешняя высота зуба, |
Наибольший модуль |
||
|
внешний окружной |
нормальный |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
20 |
3 |
|
0,80 |
|
25 |
3 |
|
1,00 |
|
32 |
4 |
|
1,25 |
|
40 |
5 |
|
1,50 |
|
50 |
6 |
|
2,0 |
|
60 |
7 |
|
2,25 |
|
80 |
8 |
|
2,50 |
|
100 |
9 |
4,0 |
3,00 |
|
125 |
10 |
4,5 |
3,50 |
|
160 |
13 |
5,0 |
4,00 |
|
200 |
16 |
6,0 |
5,00 |
|
250 |
20 |
8,0 |
6,00 |
|
320 |
24 |
10,0 |
8,00 |
|
400 |
30 |
13,0 |
10,00 |
|
500 |
36 |
16,0 |
12,00 |
|
630 |
45 |
20,0 |
16,00 |
|
800 |
60 |
26,0 |
20,00 |
|
1000 |
70 |
30,0 |
25,00 |
Номинальные диаметры зуборезных головок в дюймах по данным фирмы "Глисон" имеют размеры: 0,5", 1,1", 1,5", 2", 3,5", 4,6", 5", 6", 7,5", 9", 12", 16", 18", 21".
После нахождения величины коэффициента высоты зуба и коэффициента радиального зазора , коэффициента коррекции значение следует уточнить, определив предварительно номер резцов. Номер резцов определяет величину отклонения угла профиля нормального значения угла исходного контура.
По ГОСТ 19326-73
или , (3.11)
где - отклонение угла в минутах.
По действующей ранее нормали ЭНИМС:
, (3.12)
где
. (3.13)
- значение угла, полученное замером.
По ГОСТ 19326-73 номера резцов -имеет следующее значение; 0-2-4-6-8-10-12-14-16-20-22-24-30-36-42. Чаще всего применяйся при черновой и чистовой обработке колеса резцы с номером 12 или 0, для чистовой обработки шестерни - 0; 12; 36; и реже 42.
По действовавшей ранее нормали ЭНИМС применялись номера резцов из следующего ряда 0; 1 1/2; 2 1/2; 3 1/2; 4 1/2 и т.д.
Производя округление значении полученных из выражений (3.11) или (3.12) до значений, указанных выше, находят уточненное значение угла .
Для исходного контура по ГОСТ 11902-77
. (3.14)
Для исходного контура по ГОСТ 16202-81
. (3.15)
Для контура по нормали ЭНИМС (ГОСТ 3058-54)
. (3.16)
Использованный при изготовлении станка контур определяют ориентировочного по дате выпуска оборудования.
Наличие коррекций зацепления устанавливается путем сравнения расчетных наружных диаметров для нормального зацепления с наружными диаметрами, полученными при непосредственном измерении. Если замеренные диаметры совпадают с полученными расчетами, то пара не корригирована и имеет коэффициент высоты .
Несовпадение наружных диаметров с расчетным показывает на наличие коррекции или пониженной высоты зуба.
Для распознавания корригированной пары расчет ведут по формулам:
. (3.17)
. (3.18)
Точное распознавание угла зацепления и коэффициентов коррекции существующей и тем более изношенной пары, особенно при круговых зубьях, форма которых зависит не только от принятых расчетных параметров, но и от способа обработки весьма затруднительно. Кроме того, точное соблюдение параметров пары часто требует специального инструмента, что не вызывается практической необходимостью при замене обоих сцепляющихся зубчатых колес. Поэтому, при корригированных зубьях рекомендуется производить расчет пары заново по найденным значениям , , , и , принимая коэффициенты коррекции по соответствующим рекомендациям ([1], [2]) и формулам (3.1), (3.2), (3.3).
В некоторых случаях, например, при большом передаточном числе, когда шестерня изнашивается значительно быстрее, чем колесо, может оказаться желательным заменить только шестерню. В этом случае требуется сохранить требуемые параметры пары. Однако следует учесть, что изготовить коническую шестерню к существующему колесу можно только индивидуально, т.е. изготовить пробную шестерню, сцепить ее с колесом на контрольно-обкатном станке или в самой ремонтируемой машине, и получив отпечаток контакта зубьев, внести исправления в наладку зуборезного станка, поступая так до тех пор, пока не получится приемлемый контакт. В этом и подобных случаях следует продолжать распознавание и ориентировочно определить коэффициенты коррекции, высотные пропорции зубьев и угол зацепления существующей пары.
Определение коэффициента высоты зуба :
- замерить высоту зуба у наружного торца;
- задаются величиной коэффициента радиального зазора пользуясь данными, приведенными в соответствующих стандартах и рекомендациями фирм (см. [2] , таблица 132)
- определяют коэффициент высоты по формуле:
. (3.19)
Определяют коэффициент высотной коррекции
. (3.20)
Определяют наружные диаметры шестерни и колеса
. (3.21)
. (3.22)
Если замеренные диаметры равны расчётным, то коэффициент , и определены правильно.
Определение угла зацепления
Прямые зубья. Так как кривизна профиля зубьев конического колеса (большего из пары) обычно невелика, можно применять следующий простой способ определения приближенного значения угла зацепления. Смазав тонким слоем краски, нижний торец колеса, опечатывают на бумаге профиль зуба (рисунок 3.4) После чего наносят на нем прямую от дна впадины на расстоянии.
.
Затем проводят касательную к профилю в точках А и В и определяют угол транспортиром. Если модуль зацепления мал - пользуются проектором.
Рисунок 3.4 - Круговые и тангенциальные зубья.
Описанным выше способом определяют угол зацепления в торцевом сечении. Для нахождения угла зацепления в нормальном сечении сначала определяют угол спирали на наружном торце.
При круговых зубьях
. (3.23)
При тангенциальных зубьях
. (3.24)
Затем находят угол по формуле:
. (3.25)
В России стандартизирован только угол зацепления 20о. В машинах Германских фирм встречаются колеса с прямыми и тангенциальными зубьями, с углом зацепления 15о, а в машинах Англии и США с углом 14°30'. В выпускавшемся ранее оборудовании с колесами, нарезанными на станках фирмы "Глисон", углы зацепления могли быть 14°30', 17°30' и 20°. В этой же системе угол мог отличаться от указанных ранее величин и мог быть, например, равным 16° для всех передаточных чисел.
В настоящее время все системы пересмотрены и применяется главным образом 20°-ое зацепление.
Определение коэффициента тангенциальной коррекции. При передаточном отношении коэффициент тангенциальной коррекции обычно равен нулю. В остальных случаях можно поступить следующим образом.
Прямые зубья. Замеряют толщину зуба колеса (большего из пары) при помощи зубомера, установив на нем высоту
.
Коэффициент тангенциальной коррекции можно найти по формуле:
. (3.26)
Круговые и тангенциальные зубья
- определяют промежуточную величину по формуле:
. (3.27)
- устанавливает зубомер по высоте на размер :
, (3.28)
и измеряют толщину зуба в нормальном сечении у наружного торца .
- определяют толщину зуба по делительной окружности по формуле:
. (3.29)
- определяют коэффициент тангенциальной коррекции по формуле (3.26), подставив в нее вместо .
Когда найдены все величины производят геометрический расчет по известным методам.
Порядок выполнения работы
- Определить тип зацепления
- Замерить внешние диаметры шестерни и колеса, угол между осями. Посчитать число зубьев шестерни и колеса.
- Рассчитать углы начальных конусов.
- Определить число зубьев плоского колеса.
- Определять длину образующей начального конуса.
- Определить величину модуля зацепления и скорректировать его.
- Определить угол спирали у пар с круговым зубом.
- Проверить пару на наличие коррекции.
- Определить коэффициент высоты зуба.
- Определить коэффициенты высотной коррекции и проверить их по расчётным и замеренным значениям наружных диаметров шестерни и колеса.
- Определить угол зацепления.
- Замерить толщину зуба и определить коэффициенты тангенциальной коррекции.
- По полученным характеристикам зацепления произвести расчет зубчатого колеса и шестерни, проверить совпадение расчетных и замеренных размеров пары, вычертить эскизы шестерни и колеса.
Материалы, оборудование инструмент
Для выполнения работы необходимо иметь:
- микрометрический, штанген-зубомер, штанген-циркуль, линейки металлические - 2 шт., угломер, транспортир.
Практическая часть
Средний (расчетный) угол наклона зубьев ,
Средний нормальный модуль мм
Среднее конусное расстояние R=3,2
Передаточное отношение u=1, следовательно колеса являются некоррегироваными.
При
; ,
Число зубьев плоского колеса;
,
при
,
После определения модуля величина Reподлежит корректировке по формуле:
мм, (3.9)
Внешний окружной модуль определяют по приближенно замеренной величине Reпо выражению:
мм, (3.10)
Округляем до стандартного значения мм
Скачать: