Характеристика зубчатых колес

Применяют также зубчатые колеса с малой шириной венца, что сокращает осевые габариты коробок и повышает жесткость валов.

При проектировании коробки следует стремиться к наименьшим габаритам передач. Расположение шестерен по длине наиболее целесообразно производить так, чтобы не требовалось длинного вала для включения шестерен. При перемещении блоков шестерен можно иметь «узкий» и «широкий» варианты (рис. 6.10, а, б).

В случае применения тройного блока шестерен (рис. 6.10, в) необходимо, чтобы крайние шестерни z₁ и z₃ были меньше центральной шестерни z₂ настолько, чтобы при переключениях не задевать малую шестерню второго вала.

Для этого надо, чтобы (рис. 6.10, г) или , откуда . Таким образом, для переключения тройного блока его шестерни должны отличаться по крайней мере на четыре зуба [11].

а) б) в) г)

Рис. 6.10. Расположение шестерен по длине

В коробках скоростей обычно применяются зубчатые передачи 6-7-й степеней точности.

Критерием работоспособности закрытых зубчатых передач является прочность зубьев: активных поверхностей и изгибная.

ГОСТ 21354-75 рекомендует следующие расчеты зубьев передач:

· на контактную выносливость в целях предотвращения усталостного выкрашивания активных поверхностей зубьев;

· на контактную прочность при действии максимальной нагрузки для предотвращения остаточной деформации или хрупкого разрушения поверхностного слоя;

· на выносливость при изгибе для предотвращения усталостного излома зубьев;

· на малоцикловую выносливость при изгибе с целью предотвращения излома зубьев от малоцикловой усталости при плавном и ударном нагружении;

· на прочность при изгибе максимальной нагрузкой для предохранения зубьев от остаточной деформации или хрупкого излома [3].

В отдельных случаях для мелкомодульных колес с числом зубьев критерием работоспособности может являться усталостная изгибная прочность.

Материал и метод термической обработки силовых зубчатых колес выбирают в зависимости от их нагруженности. По нагруженности колеса разделены на четыре группы: особонапряженные, высоконапряженные, средненапряженные и малонапряженные. Основным критерием при определении степени нагруженности принимается расчетная величина местного максимального напряжения изгиба у основания зуба (s_F). При проектировании коробок скоростей желательно выбирать конструкцию и размеры большей части зубчатых колес таким образом, чтобы по величине s_F они не относились к группе особонапряженных, а лучше к группе средненапряженных [13].

Марки стали и методы упрочнения для силовых зубчатых колес приведены в табл. 6.6.

Зубчатые колеса, работающие со скоростями, не превышающими 1¸2 м/с, изготавливают из стали 40ХФА. Сталь 40Х находит применение при окружных скоростях до 12 м/с. При наличии же ударных нагрузок используют цементуемую сталь 20Х. Для ответственных зубчатых колес, работающих со скоростями более 12 м/с, применяют стали 12ХН3А и 18ХГТ.

Валы

Особенностью валов, применяемых в коробках скоростей, является небольшое отношение их длины к диаметру: . Они выполняются ступенчатыми по конструкции, что диктуется условиями сборки: при ступенчатой форме сопряженные с ним детали свободно проходят по нему до своего посадочного места. Часто применяют валы, выполненные заодно с шестерней (вал-шестерня).

Таблица 6.6