Требования по точности деталей червячной передачи

Требования по точности деталей червячной передачи

100 руб.

Описание товара

Требования по точности к деталям червячной передачи

      Основным критерием качества любого механизма является обеспечение работоспособности в течении его срока службы, которая зависит не только от наличия у входящих в него деталей необходимого запаса прочности и износостойкости, но и от точности выполнения размеров деталей входящих в соответствующие размерные цепи, которые при сборке гарантируют получение параметров определяющих его работоспособность.  Однако есть и специфические требования по точности, предъявляемые к определенным размерам и базовым и рабочим поверхностям деталей, например таких, как зубчатые колеса и валы, которые нормируются или рассчитываются в соответствии с требованиями различных стандартов, или сложивщейся практике проектирования, о которых нужно знать и обязательно выполнять. Рассмотрим, какие требования необходимо назначать на базовые и рабочие поверхности типовых деталей червячной передачи: червячное колесо, червяк и корпус червячного редуктора.

       Выбор степени точности червячной передачи и соответственно допусков на ее геометрические параметры, которые определены ГОСТ3675-81, осуществляется исходя из назначения передачи (силовая, кинематическая, неответственная), условий ее эксплуатации и технических требований, предъявляемых к ней (кинематической точности, плавности, бесшумности, долговечности), а также передаваемой мощностью и скоростями вращения червяка.Для выбора сте­пени точности конической передачи можно пользоваться рекомендациями, приведенными в таб. 1.

1

Работоспособность червячной передачи обеспечивается величиной бокового зазора и пятна контакта в зацеплении,а для подшипников – величиной осевого зазора и перекоса колец, которые формируются при ее сборке. Параметрами, обеспечивающими получение необходимой величины бокового зазора и пятна контакта для передачи с цилиндрическим червяком со­гласно ГОСТ 3675-81 являются:

  • боковой зазор между витками червяка и зубьями червячного колеса в передаче j,
  • предельное смещение средней плоскости червячного колеса относительно оси чер­вяка в передаче fx,
  • отклонение межосевого угла между осями червяка и червячного колеса в пере­даче fr

Боковой зазор в червячной передаче должен позволять:

  • компенсировать возможные изменения размеров червяка и червячного колеса вследствие их на­грева при работе jn1,
  • обеспечивать нормальные условия смазки зубьев jn2,
  • компенсировать погрешности изготовления и сборки деталей входящих в пере­дачу jn3,
  • устранять удар по нерабочим профилям зубьев, возникающий в результате динамических явлений в высокоскоростных передачах,
  • обеспечивать минимальную величину мертвого хода для кинематических передач и передач отсчетных механизмов.

В общем случае величина бокового зазора определяется по следующей формуле:

2

Величину составляющей бокового зазора jn1, необходимой для компенсации темпера­турных изменений в червячной передаче при ее работе определяют по следующей формуле:

3

Где:

  • aw, межцентровое расстояние в передаче,
  • a1, a2, a3, коэффициенты линейного расширения для материала корпуса редуктора, червяка и червячного колеса,
  • Δt10, Δt20Δt30, отклонение температуры корпуса редуктора, червяка и червячного колеа от 20°С.

Величина составляющей бокового зазора jn2, обеспечивающей нормальные условия смазывания, зависит от способа смазывания и окружной скорости передачи. Ориентиро­вочно, эта величина составляет в микронах от 10m для тихоходных передач до 30m для быстроходных передач (V15м/сек)

Величина составляющей бокового зазора jn3, необходимая для компенсации погрешно­сти изготовления и сборки деталей входящих в передачу (червяк, червячное колесо, валы, подшипники, корпус) может быть рассчитана по следующей формуле:

4

Где:

  • fpt, погрешность шага червяка,
  • fpx, погрешность шага червячного колеса,
  • fa, предельное отклонение межцентрового расстояния,
  • f , предельное отклонение межосевого угла,
  • fx, предельное отклонение средней плоскости,
  • fa, угол зацепления,
  • γ угол наклона винтовой линии.

В точных червячных передачах, для которых необходимо установить минимально допустимый боковой зазор, его величина рассчитывается по формуле приведенной выше, но при этом параметр fa заменяется на TAΔ, параметр f  – на Δ , параметр fx – на TБΔ. Где: TAΔ, Δ, TБΔ,– допуски исходных – замыкающих звеньев размерных цепей  А, Б, ψ (см. Рис 1 и 2). Подробное описание составляющих звеньев размерных цепей А, Б, ψ приводится в работах [1] и [2]

5

После выполнения расчета  минимальной величины бокового зазора в передаче по ГОСТ 3675-81 выирается наиболее близкий вид сопряжения.Для червячных передач отсчетных механизмов нормируется величина мертвого хода, при этом минимальная величина бокового зазора jmin определяется по следующей формуле:

6

Показателями, контроль которых позволяет определить выполнение требуемой величины утонения витка червяка, позволяющего получить требуемый боковой зазор в передаче согласно ГОСТ 19650-97 являются:

  • Sa1, делительная толщина по хорде витка червяка,
  • M1, размер червяка по роликам.

Смещение средней плоскости колеса относительно оси червяка в собранной передаче fx может быть проконтролировано по пятну контакта. Для определения величины и располо­жения на боковой поверхности зуба колеса пятна контакта, на винтовую поверх­ность червяка наносят краску, после чего он вводится в зацепление с червячным колесом. Последующим медленным вращением червяка получают отпечатки на зубьях червячного колеса, по характеру которых судят о качестве зацепления (см. Рис. 3). Нормы пятна контакта для червячных передач также определены ГОСТ 3675-81 и нормируются в зависимости от степени точности передачи. Например, для 8(й) степени точно­сти размер пятна контакта по высоте зуба должен быть 55-15 %, а по длине зуба 50-15%.

         Рис 3Рис. 3. Расположение пятна контакта при правильной
и неправильной сборке червячной передачи.

Рис 3А         Все эти показатели, являющиеся параметрами для контроля зубчатого колеса и вместе с его основными показателями и справочными данными в соответствии с требованием ГОСТ2.406-75, при оформлении чертежа червяка и червячного колеса заносятся в таблицу (см. Рис. 4, Рис. 5).

Рис 4Рис 4 Таблица параметров червяка

Рис 5Рис 5Таблица параметров червячного колеса

         Для обеспечения нормальной работы червяка и червячного колеса их рабочие и базовые поверхности должны быть выполнены с определенной шераховатостью. Требования к шераховатости поверхностей зубчатых колес с m ≥ 2, установленные ГОСТ 2789-73 и ГОСТ 2.309-73, приведены в таб. 2

                                                                                          Таблица 2

Рис 5А         Помимо перечисленных требований, которые в основном относятся к точности зубчатого зацепления, необходимо еще назначить следующие требования по точности к базовым размерам и поверхностям червячного колеса:
– посадку базового отверстия d зубчатого колеса,
– допуск Δ на расстояние Б8 от базового торца до средней плоскости червячного колеса,
– допуск на диаметр вершин зубьев колеса D,
– допуск на внешний диаметр колеса D1,
– допуск на длину ступицы червячного колеса P7,
– радиальное биение наружного диаметра D заготовки колеса относительно базового отверстия d,
– биение торцов ступицы червячного колеса,
– погрешность формы базового отверстия d.

Рис 6Рис 6Требования по точности к червячному колесу

        Посадку базового отверстия d червячного колеса назначают в зависимости от режима работы передачи и ее нагруженности по H6 – H9. Допуск Δ на расстояние Б8 от базового торца до средней плоскости червячного колеса, назначают по 10 -11 квалитету и уточняют на основании расчета размерной цепи Б, показанной на Рис 1. Допуск на диаметр вершин зубьев червячного колеса D устанавливается в зависимости от степени точности передачи по h10 – h12. Допуск на внешний диаметр колеса D1 устанавливается по h10 – h11. Допуск на длину ступицы червячного колеса P7, предварительно устанавливается по h10 – h12, и уточняется после расчета размерной цепи Р (см. Рис 8).

Рис 6А       Биение второго торца ступицы колеса назначается на таком же уровне как базового. Погрешность формы базового отверстия колеса назначается в соответствии с рекомендациями таб. 3. Чертеж червячного колеса с указанием требований по точности к его размерам и поверхностям показан на Рис 6.

                                                                                                   Таблица 3

Рис 6Б           Установим требования к размерам и поверхностям червяка (см. Рис 7). Для обеспечения работоспособности червяка в составе передачи необходимо выполнить следующие требования по его точности:
– посадка поверхностей червяка D1, D2, D3,D4,
– допуск на диаметр вершин витков червяка D5,
– допуск Δ на размер червяка C3,
– радиальное биение наружного диаметра червяка относительно посадочных мест под подшипники D1, D2
– радиальное биение посадочных мест червяка D1, D2, D3,D4, относительно оси центров А,
– торцевое биение заплечиков червяка относительно посадочных мест D1и D2 под установку подшипников,
– погрешности формы посадочных мест червяка D1, D2, D3, D4.

Рис 7Рис 7 Требования по точности к червяку

            Посадка поверхностей и погрешность формы D1, D2 под установку подшипников, назначаются согласно ГОСТ 3325-85 в зависимости от режима работы передачи и вида нагружения колец подшипников. Посадка диаметра вала D3, под установку уплотнительной манжеты, устанавливается согласно ГОСТ 8752-79 по h10. Посадка вала D4, под установку шкива или полумуфты назначается с натягом (переходная или прессовая) по 6 – 9 квалитету. Радиальное биение поверхностей D1, D2 относительно оси центров А назначается по 8 – 9 классу точности ГОСТ 24643-81 и уточняется по результатам расчета раз-мерной цепи ψ (см. Рис 2), определяющей отклонение межосевого угла в передаче. Радиальное биение поверхности D3, устанавливается на основании требований ГОСТ 8752-79.Радиальное биение поверхности D4 относительно оси центров А назначается по 9 классу точности ГОСТ 24643-81.Погрешность формы диаметров вала D3 и D4 устанавливается на основе рекомендаций таб.3. Допуск на диаметр вершин витков червяка D5 назначается по h10 – h11.

Рис 8Рис 8 Размерная цепь С, определяющая величину осевого зазора в подшипниках червяка и размерная цепь Р, определяющая величину осевого зазора в подшипниках вала червячного колеса

       Допуск Δ на размер вала C3 устанавливается на основе расчета размерной цепи С см. Рис 8), определяющей количество прокладок, устанавливаемых под торцы крышек для регулировки зазора в подшипниках, при этом, величина допуска Δ, обычно он соответствует 10 – 12 квалитету, исходя из сложившейся технологии изготовления червяка. Биение торцев червяка относительно посадочных мест подшипников D1 и D2, устанавливается, согласно требований ГОСТ 3325-85 на торцевое биение вала. Погрешность формы поверхностей D1, D2 под установку подшипников, назначаются согласно ГОСТ 3325-85, в зависимости от степени точности подшипников.

Рис 8А

Рис 9Рис 9.Требования по точности к корпусу червячного редуктора

           Для обеспечения работоспособности корпуса редуктора (см. Рис9) в составе передачи необходимо выполнить следующие требования по точности:
– размер и допуск C8 – Δ, между торцами отверстия под установку подшипников червяка,
– размер и допуск на расстояние L ± Δ, от оси отверстия под установку – подшипников вала червячного колеса до торца отверстия под установку подшипников червяка,
– размер и допуск К ± Δ, от базовой плоскости А до оси отверстия под установку подшипников червяка,
– размер и допуск P2 ± Δ, между торцами отверстия под установку подшипников вала червячного колеса,
– размер и допуск Б3 ± Δ, от оси отверстия под установку подшипников червяка до торца отверстия под установку подшипников вала червячного колеса
– межцентровое расстояние A3 ± Δ, между осями заплечиков отверстий под установку подшипников червяка и подшипников вала червячного колеса и допуск на него,
– непаралельность оси отверстия D к базовой плоскости А,
– непаралельность оси отверстия D1 к базовой плоскости А,
– неперпендикулярность торцев отверстия D,
– неперпендикулярность торцаотверстия D1,
– неплоскостность поверхности А,
– неперпендикулярность осей отверстий  D и D1,
– погрешность формы отверстий D и D1

       Допуск Δ на расстояние C8 между торцами отверстия под установку подшипников червяка, устанавливается по h10 – h12 и уточняется после расчета размерной цепи С, показанной на Рис 8.  Допуск Δ на размер P2 устанавливается по h10 – h12 и уточняется после расчета размерной цепи Р, показанной на Рис 8.

Рис 10А        Допуск Δ на размер К, от опорной плоскости А корпуса редуктора до горизонтальной оси отверстия D и непаралельность оси отверстия D к базовой плоскости А, а также непаралельность оси отверстия D1 к базовой плоскости А, устанавливается из конструктивных соображений, или на основании расчета соответствующих размерных цепей, определяющих несоосность и непараллельность оси червяка и оси вала приводного электродвигателя (см работу [2]) . Неперпендикулярность торцев отверстия D и D1 назначается согласно требований ГОСТ3325-85, как на заплечики отверстия под установку подшипника в корпусе.

Рис 10Б

     Погрешность формы отверстий D и D1 назначается согласно требований ГОСТ 3325-85, в зависимости от степени точности подшипников.

        Для обеспечения работоспособности вала червячного колеса (см. Рис 10) при его работе в составе червячной передачи необходимо выполнить следующие требования по точности:
– посадку поверхностей под установку зубчатого колеса и подшипников D1, D2, D3,D4, D5,
– расстояние между торцами вала, в которые упираются зубчатое колесо и левый подшипник H8,
– радиальное биение посадочных мест вала D1, D2, D3,D4, D5,
– торцевое биение заплечиков вала относительно посадочного места D1 под установку зубчатого колеса и посадочного места D2 под установку левого подшипника,
– погрешности формы посадочных мест D1, D2, D3, D4, D5.

Рис 11Рис. 11. Требования по точности к валу червячного колеса

         Посадка поверхности D1 под установку червячного колеса в зависимости от нагруженности передачи и условий ее работы, назначается с незначительным натягом – переходная (j, k, m, n) , или с большим натягом прессовая (p, r, s, u), как правило, 6 – 9(го) квалитета. Посадка поверхностей вала D2, D3 назначается согласно требований ГОСТ 3328-85, в зависимости от режима работы передачи и нагруженности колец подшипников.Посадка поверхности вала D4, под установку уплотнительной манжеты, устанавливается по h11. Посадка поверхности вала D5, под установку шкива или полумуфты назначается с натягом (переходная или прессовая) по 6 – 9 квалитету. Радиальное биение поверхностей D4 и D5 относительно оси центров Г назначается по 9 степени точности ГОСТ 24643-81. Погрешность формы диаметров вала D4 и D5 устанавливается на основе рекомендаций таб.3 Размер вала P8 устанавливается на основе расчета размерной цепи P (см. Рис 8), определяющей количество прокладок, устанавливаемых под торцы крышек для регулировки зазора в подшипниках, при этом, величина допуска Δ, обычно соответствует 10 – 12 квалитету, исходя из возможностей технологии изготовления вала. Погрешность формы посадочного места вала D1 устанавливается, согласно требований таб.3, а погрешность формы посадочных мест под установку подшипников D2, D3 устанавливается в соответствии с требованиями ГОСТ 3325-85. Биение торца вала относительно посадочного места D2, устанавливается, согласно требований ГОСТ 3325-85 на торцевое биение заплечиков вала. Биение торца вала относительно посадочного места D1 устанавливается равным величине торцевому биению ступицы зубчатого колеса, или может приниматься равным биению торца вала относительно посадочного места D2. Радиальное биение посадочного места вала под установку зубчатого колеса D1 относительно общей оси посадочных мест под подшипники D2, D3 устанавливается на основе расчета размерной цепи А, определяющей величину бокового зазора (см. Рис 1).

ЛИТЕРАТУРА

1 Игнатьев Н.П. Основы проектирования. Азов 2011 г.
2 Игнатьев Н.П. Обеспечение точности при проектировании приводов и механизмов. Азов 2012 г.
3 Метрологический контроль конструкторской документации. Методические
рекомендации НИИМАШ. Москва 1976г.

Статья написана на основе соответствующего раздела справочно – методического пособия Н. П. Игнатьева «Обеспечение точности при проектировании приводов и механизмов» Азов 2012г.
В пособии также содержится:
– размерные цепи, определяющие собираемость и работоспособность основных типов приводов и механизмов,
– методика построения и расчета размерных цепей,
– примеры расчета большого количества реальных размерных цепей,
– информация необходимая для обоснованного назначения требований по точности к деталям входящим в состав основных видов приводов и механизмов.

Для приобретения полной версии статьи добавьте её в корзину,

Стоимость полной версии статьи 100 рублей.