Модификация профиля зубьев зубчатых колес - один из способов повышения их технологичности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева

Модификация профиля зубьев зубчатых колес - один из способов повышения их технологичности

Кротов А.О.

Аннотация

Изложены основные способы модификации боковой поверхности зубьев зубчатых колес. Показано, что модифицированное зацепление, образованное исходным контуром, очерченным дугой окружности на головке либо по всему профилю является более рациональным, а модификацию можно осуществлять изменением оси фрезы по отношению к оси зубчатого колеса.

Ключевые слова: зубчатые колеса, модификация, формообразование боковой поверхности зубьев

Annotation

The basic methods for modifying the lateral surface of the gear teeth. It is shown that the modified link formed starting circuit contoured circular arc on the head or on the entire profile is more rational and modification can be effected by changing the milling axis relative to the gear axis.

Key words: gears, modification, shaping the lateral surfaces of teeth

Зубчатые передачи - одни из наиболее сложных механизмов, выполняющих одновременно функцию передачи энергии и кинематические функции. Зубчатые передачи, применяемые в авиационных двигателях, работают при больших скоростях относительного перемещения поверхностей сопряженных профилей зубьев, при переменных контактных и изгибных напряжениях. От качества зубчатых передач во многом зависят важнейшие показатели механизмов, их работоспособность, надёжность, металлоёмкость, себестоимость и другие технико-экономические характеристики.

Зубчатую передачу можно выполнить только с какой-то степенью приближения к функционально точной, поскольку элементы зубчатой передачи не могут быть изготовлены без отклонений. Уровень этих отклонений определяется не только технической, но и экономической целесообразностью и возможностями производства. Функциональная точность обеспечивается двумя путями: конструктивным и технологическим, которые следует применять одновременно.

В настоящее время в высокоскоростных и тяжелонагруженных зубчатых передачах применяют зубчатые колеса с модифицированным профилем зубьев. модификация боковой поверхность зубчатый

Конструктивное решение, обеспечивающее функциональную точность, - это модификация поверхностей зубьев. Модификация - это преднамеренное отклонение поверхности зуба от главной поверхности, позволяет улучшить эксплуатационные характеристики передачи за счет компенсации влияния погрешностей изготовления и деформации зубьев под нагрузкой. В настоящее время модификацию профилей зуба применяют в высокоскоростных, тяжелонагруженных зубчатых передачах, коими являются зубчатые передачи авиационных редукторов.

Технологические решения - рациональное построение технологии на базе высокоточного оборудования и инструмента, широкое применение зубошлифования, зубохонингования, обеспечивающих точность выполнения формы и размеров деталей.

Модификация зубьев может быть профильной, продольной (по длине), комбинированной по профилю и по длине и топологической (см. таблицу 1).

В результате неточного изготовления и сборки зубчатых колес, корпуса и его деталей, упругой деформации опор, прогиба зубьев под нагрузкой и деформации зубчатых колес при термообработке происходит накапливание погрешностей, которые ухудшают зацепление, вызывают неправильное расположение пятна контакта на зубьях сопряженной пары.

В неблагоприятных случаях пятно контакта резко уменьшается и может возникнуть кромочный контакт, который приводит к высокой концентрации нагрузки на небольших участках боковой поверхности, интенсивному их износу и разрушению.

Если под модификацией принято понимать отклонение поверхностей зуба или витка от его главной поверхности, то под локализацией контакта - обеспечение взаимодействия активных поверхностей в определенной зоне путем отвода поверхности в тело одного или обоих элементов кинематической пары.

Отвод активной поверхности от ее номинального положения может осуществляться четырьмя различными способами:

1) Реальная поверхность отведена от номинальной на крайних участках при сохранении линейного контакта на среднем участке. Этот случай имеет место при продольной локализации в передаче с цилиндрическим червяком и при профильной модификации в цилиндрических зубчатых передачах.

Точечный контакт соответствует профильной модификации бочкообразных зубьев. Локально-линейный контакт подразумевает практически плотно прилегающие поверхности с приведенной кривизной активных поверхностей в контактной точке в некотором направлении равной нулю.

Таблица 1. Виды модификации боковой поверхности зубьев.

Смешанный контакт представляет собой возможность существования линейного контакта в некоторой зоне по длине зуба при теоретически правильном расположении осей колес или колеса с червяком. При наличии погрешностей контакт переходит в точечный вне указанной зоны на участках с радиусами кривизны с1, с2.

Для того чтобы разгрузить кромки зубьев, входящих и выходящих из зацепления профилей зубьев на модифицированных участках их можно выполнить эвольвентными [5], по линиям переменного радиуса или, для повышения технологичности изготовления колес, одно колесо с прямолинейным профилем, другое - по дуге окружности или эллипса [4], или одно колесо с вогнутым профилем, а другое с выпуклым.

Глубина модификации должна выбираться в зависимости от допуска на неточность изготовления колес и от величины деформации зуба при номинальной нагрузке [3].

Исследования показали [1], что модифицированное зацепление, образованное исходным контуром, очерченным дугой окружности на головке либо по всему профилю является более рациональным, так как позволяет полностью исключить удары при пересопряжениях зубьев под нагрузкой и значительно уменьшить циклическую погрешность при надлежащем выборе величины модификации. Однако для получения такого профиля при нарезании колеса червячной фрезой требуется искривление режущей кромки, что усложняет изготовление инструмента и снижает его точность.

Требуемая модификация профиля зубчатого колеса может быть получена изменением положения оси фрезы по отношению к оси зубчатого колеса.

В работе Либуркина Л.Я. [2] показано, что за счет выбора соответствующих значений числа зубьев и угла наклона зуба инструмента можно получить требуемую величину модификации профиля зуба колеса очерченной дугой окружности на головке либо по всему профилю, не изменяя при этом исходную форму профиля инструмента.

Список литературы

1. Генкин М.Д., Рыжов М.А., Рыжов Н.М. Повышение надежности тяжелонагруженных зубчатых передач. М.: Машиностроение, 1981.

2. Либуркин Л.Я. Профильная модификация зубьев цилиндрических колес, нарезанных зуботочением. М., журнал Машиноведение, № 5, 1985.

3. Гребенчатая фреза: пат. 2323069, Рос. Федерация: МПК B23F5/20 / Печенкин М.В.; заявитель и патентообладатель Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева. - 2006120217/02, заявл. 20.12.2007, опубл. 27.04.2008, Бюл. № 12.

4. Печенкин М.В. Профильная модификация зубьев гиперболоидной передачи/ М.В. Печенкин //Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н.Туполева - 2007. - №2. - С. 29-32.

5. Damir T. Jelaska. Gears and Gear Drives, Wiley, 2012

Размещено на Allbest.ru