Инструменты для ремонта зубчатых колес

Ремонт зубчатых передач

1. Ремонт цилиндрических зубчатых передач

В станкостроении применяют цилиндрические колеса с прямыми, косыми и шевронными зубьями, с наружным и внутренним зацеплением, а также валы-шестерни.

При работе передачи в результате нагрева размеры колес увеличиваются в большей степени, чем расстояния между их осями. Поэтому независимо от степени точности сопряжения колес должна быть предусмотрена величина радиального и гарантированного бокового зазора между зубьями, необходимая для компенсации температурных деформаций и размещения смазки.

При сборке сопряжения деталей, образующих зубчатую передачу, необходимо проверить:

• радиальное биение зубчатого венца;
• площадь контакта;
• боковой зазор.

Кроме того, необходимо проверить соединение основных поверхностей зубчатого колеса с валом или втулками, а также прилегание торцов и их биение.

Перед насадкой зубчатого колеса на вал необходимо обратить внимание на состояние поверхностей отверстия и посадочной шейки вала.

При установке зубчатого колеса на вал встречаются следующие погрешности: качание зубчатого колеса на шейке вала, радиальное биение начальной окружности, торцовое биение, неплотное прилегание к упорному буртику вала.

В связи с ошибками в изготовлении зубчатых колес, валов или корпусных деталей при сборке зубчатых передач встречаются следующие погрешности:

• недостаточный боковой зазор;
• увеличенный боковой зазор;
• неравномерный боковой зазор.

В первом и во втором случаях причиной может быть увеличенная или уменьшенная толщина зубьев или увеличенное или уменьшенное расстояние между осями в корпусной детали. В третьем случае причиной может быть неравномерная толщина зубьев или радиальное биение зубчатого венца.

Исправление в каждом из трех случаев решается конкретно в зависимости от погрешности, в частности, заменой одного из колес с введением коррекции (положительного или отрицательного смещения исходного контура) при нарезании зубьев.

Ориентировочные значения гарантированного бокового зазора в зависимости от вида сопряжения зубчатых колес при разности температуры зубчатых колес и корпуса в 25° С приведены в табл. 12, где Н — нулевой; Е, Д — уменьшенный; В, С — нормальный; А — увеличенный.

Более точные значения для конкретных условий эксплуатации передачи должны быть приведены в технических условиях или руководстве по эксплуатации механизма.

Боковой зазор в зубчатом зацеплении можно проверить набором щупов, которые последовательно вводятся в зазор между неработающими профилями зубьев, возвратно-поступательным вращением, путем прокатывания между зубьями свинцовых проволок (трех, четырех), уложенных по длине зуба, или с помощью специального приспособления, с помощью которых определяется наличие бокового зазора и его величину. Проверка бокового зазора прокаткой свинцовых проволок является наиболее распространенной. Для этого на большее из сцепляющихся колес при помощи технического вазелина, солидола или воска приклеивают в нескольких сечениях свинцовую проволоку. Чтобы избежать разрыва, проволока должна укладываться таким образом, чтобы она огибала каждый зуб.

Таблица 1. Гарантированные боковые зазоры

Межосевое расстояние	Гарантированный боковой зазор jn min, мкм, для вида сопряжения
	H	E	D	C	B	A
До 80	0	30	46	74	120	190
80 – 125	0	35	54	87	140	220
125 – 180	0	40	63	100	160	250
180 – 250	0	46	72	115	185	290
250 – 315	0	52	81	130	210	320
315 – 400	0	57	89	140	230	360
400 – 500	0	63	97	155	250	400
500 – 630	0	70	110	175	280	440
630 – 800	0	80	125	200	320	500
800 – 1000	0	90	140	230	360	550

Обычно берут проволоку диаметром, равным (0,15–0,20)мм.

Для получения оттисков плавно поворачивают колеса в том направлении, в котором они нормально вращаются в передаче. Вращение колес должно быть равномерным. Рывки или остановки колес при прокатывании проволоки вызывают искажение оттисков.

Прокатанная проволока состоит из отдельных расплющенных участков, соединенных между собой участками проволоки, находившимися в радиальных зазорах между зубьями. При этом толщина оттисков на проволоке будет чередоваться: на рабочей стороне зуба (по направлению поворота) она будет меньше, на нерабочей — больше.

Сумма толщин оттисков на одной и той же проволоке на рабочей и нерабочей стороне зуба представляет собой боковой зазор.

Толщины оттисков измеряют на плите при помощи индикатора. Оттиск измеряют в середине, где он имеет наименьшую величину.

По разнице в толщине оттисков на разных проволоках на одной и той же образующей зуба можно определить перекос и непараллельность осей колес.

Погрешности сборки зубчатых передач определяют по расположению пятна контакта при проверке «на краску» (рис. 1). При нормальном зацеплении (рис. 1, а) пятно контакта (с размерами А, hср и С) должно располагаться на линии зацепления (т.е. посередине высоты Н зуба) и равномерно по всей длине. Если боковой зазор больше нормы, то пятно контакта смещается к вершине зуба (рис. 1, в), а если смещается к ножке зуба, то недостаточен зазор или недостаточна толщина зуба у одного или обоих колес (рис. 1, г). Если в зацеплении пятно контакта смещено по ширине зуба В ближе к торцу зуба, то одно из колес установлено с перекосом (рис. 1, б).

Рис. 1. Расположение пятен контакта при проверке «на краску»

Плавность хода обычно проверяют проворотом от руки собранного механизма, с помощью динамометра, динамометрического ключа или специального приспособления.

Если зазор в зацеплении зубчатых колес не соответствует требованиям технических условий или же зубчатые колеса вращаются не плавно, происходит заклинивание передачи в отдельных местах, то определяют причину неисправности. При необходимости узел разбирают, подбирают зубчатые колеса или изготовляют новые с учетом коррекции, устраняют причину неисправности, после чего вновь производят сборку и регулировку механизма.

Следует учесть, что при нарезании зубьев зубчатых колес вносится погрешность радиального биения зубчатого венца. При монтаже зубчатых колес максимумы радиальных биений зубчатых венцов в зацеплении могут совместиться, что может нарушить плавность вращения передачи, а иногда — и к заклиниванию колес. В этом случае необходимо одно из колес повернуть на 180° по отношению к другому, что может нормализовать боковой зазор в зацеплении.

При монтаже на вал недостаточно жесткого зубчатого колеса с большим усилием может произойти деформация зубчатого венца, что отразится на работе зацепления. Такие колеса устанавливают с весьма небольшим натягом или с даже с зазором (от –0,03 до +0,04 мм для валов диаметром до 100 мм).

2. Ремонт конических зубчатых передач

В станкостроении применяют конические зубчатые колеса с прямыми, косыми и криволинейными зубьями.

Пятно контакта на поверхностях зубьев является важнейшим критерием оценки качества конической передачи. При обкатке пятно контакта должно иметь длину, равную 1/2 длины зуба для прямозубых колес и 1/2 –1/4 длины зуба для спиральных конических колес. Пятно контакта должно иметь отрыв от головки и ножки зуба, а для бочкообразных и спиральных зубьев — от носка и от пятки зуба.

Пятно контакта влияет на плавность и бесшумность работы конических колес. Более целесообразно осуществлять так монтаж колес, чтобы они касались ближе к тонким концам зубьев. При этом тонкие концы зубьев более податливы к деформации, что увеличивает площадь контакта при взаимной приработке.

При подборе пары находят наилучшее положение шестерни и создают боковой зазор за счет изменения монтажного размера колеса. Фактический монтажный размер маркируют на торцах зубьев шестерни, а фактический боковой зазор — на зубьях колеса, кроме того, на зубьях колеса маркируется порядковый номер пары.

При монтаже колес шестерню устанавливают по маркированному монтажному расстоянию, а колесо — по боковому зазору.

Регулируемые колеса устанавливают путем пригонки компенсаторов или при помощи регулировочных гаек.

Для обеспечения правильной работы конической передачи необходимо выполнение следующих условий при сборке:

• оси отверстий зубчатых колес должны совпадать с осью начальных конусов и не иметь перекосов;
• оси отверстий в корпусе должны лежать в одной плоскости, пересекаться в определенной точке, под требуемым углом.

Если при регулировке осевого положения зубчатых колес в конической передаче также необходимо произвести регулировку осевого зазора у конических подшипников опор (рис. 2), то сначала регулируют осевой зазор у конических подшипников, используя набор прокладок 2 между стаканами 1 и 5 и корпусом в обеих опорах. Затем, оставляя общую толщину прокладок неизменной, перераспределением их числа между обеими опорами добиваются правильного положения колеса 4 относительно шестерни 3.

Рис. 2. Регулировка осевого положения колес конической передачи и подшипниковых опор

Для нерегулируемых передач большое значение имеет обеспечение совпадения вершин делительных конусов обоих колес. Значение смещения вершины определяется как осевое смещение колеса при монтаже в передаче относительного его положения, соответствующего наилучшим условиям его зацепления с парным колесом.

Затем необходимо проверить боковой зазор в зацеплении конических колес. Контроль осуществляется аналогично контролю цилиндрических колес.

3. Ремонт червячных передач

Для червячных передач должен быть установлен наименьший гарантированный боковой зазор в зависимости от межосевого расстояния. Величину бокового зазора Сn можно замерить индикатором (рис. 3, а). Движок индикатора устанавливают перпендикулярно боковой поверхности одного из зубьев и снимают его показания при покачивании червячного колеса вдоль насколько позволяет зацепление с неподвижным червяком. Увеличить боковой зазор можно подшабровыванием нерабочей стороны зубьев колеса.

Монтаж червячных зубчатых колес на валах и проверку их осуществляют так же, как монтаж и проверку цилиндрических и конических зубчатых колес.

Рис. 3. Схема проверки: а — величины бокового зазора; б — расположения пятен контакта «по краске»

При сборке червячной передачи необходимо обеспечить совпадение средней плоскости колеса с осью червяка в пределах допускаемых отклонений.

Положение оси червяка относительно средней плоскости червячного колеса проверяют «на краску» (рис. 3, б). Краску наносят на винтовую поверхность червяка, после чего вводят его в зацепление с зубчатым колесом. Последующим поворотом червяка достигается получение отпечатков на зубьях червячного колеса, по характеру которых судят о качестве зацепления.

Прилегание рабочей стороны зубьев колеса к виткам червяка должно быть равномерным с распределением касания по всей рабочей высоте вдоль зубьев колеса (рис. 3, б). При правильном зацеплении червяка краска должна покрывать поверхность зуба червячного колеса не менее чем на 60–70% по длине и высоте.

Источник

Оборудование и инструмент для обработки зубчатых колёс

Для нарезания зубьев на венце шестерен используются в основном два метода: метод копирования и метод обкатки. Каждый из этих методов имеет свои преимущества и недостатки

Метод копирования заключается в следующем. Заготовка цилиндрического зубчатого колеса закрепляется на специальном делительном приспособлении, установленном на столе универсально-фрезерного станка. Приспособление должно обеспечивать с достаточной точностью деление окружности заготовки на заданное число зубьев. В шпинделе фрезерного станка закрепляется инструмент. В качестве инструмента для нарезания зубьев применяются дисковые и концевые фасонные фрезы, профиль которых соответствует профилю впадины между зубьями.

Такая фреза последовательно нарезает каждую впадину. После нарезания впадины заготовка при помощи делительного устройства поворачивается на один шаг и процесс повторяется. Для повышения стойкости фрез обработку производят в 2, а для крупномодульных в 3 прохода. Пальцевые фрезы при переточках теряют точность и кроме того производительность при работе такими фрезами не высокая. Чаще используются при нарезке шевронных колёс. Дисковые фрезы выдерживают большое количество переточек.

Обработка методом копирования требует для каждого сочетания модуля и числа зубьев иметь свою фрезу. Например, чтобы охватить различные типоразмеры зубчатых колёс одного модуля приходится иметь набор из 8 – 10 фрез. Это является одним из недостатков метода копирования (кроме невысокой производительности). К преимуществам метода следует отнести возможность использования универсального оборудования и оснастки. Поэтому этот метод используется в единичном и мелкосерийном производстве, а также при производстве ремонтных работ.

Обработка зубчатых колёс методом обкатки применяется в крупносерийном и массовом производстве при производстве цилиндрических зубчатых колёс с прямым и косым зубом на специальных зубофрезерных станках. В качестве обрабатывающего инструмента используется специальная червячная фреза, представляющая собой винт, у которого для образования режущих зубьев прорезаны канавки. Оси заготовки и инструмента перекрещиваются, угол скрещивания равен углу подъёма витка винтовой линии инструмента. При нарезании косозубых колёс ось инструмента дополнительно поворачивается на угол наклона зуба. В зависимости от направления зуба этот угол может вычитаться или суммироваться с углом подъёма витка фрезы.

В зубофрезерном станке выполняются следующие движения:

*главное движение – вращение инструмента с частотой, обеспечивающей заданную скорость резания;

*вращение заготовки, согласованное с вращением инструмента, обеспечивает деление на заданное число зубьев; при нарезании косозубых колёс заготовка получает дополнительный доворот;

*перемещение заготовки в радиальном направлении на величину высоты зуба (настроечное);

*перемещение инструмента вдоль оси заготовки – движение подачи.

Обработка ведётся при обильном охлаждении. В качестве СОЖ используется минеральное масло.

В мелкосерийном и серийном производстве для нарезания цилиндрических колёс применяют зубодолбёжные станки. На этих же станках нарезают зубчатые колёса с внутренним венцом

Станок имеет стол, на котором крепится заготовка, шпиндель для крепления инструмента. В отличие от зубофрезерного станка их оси параллельны. Обработка ведётся при имитации зацепления зубчатой пары. Инструмент – долбяк – имеет вид зубчатого колеса, но зубья его спрофилированы в виде резцов.

На станке выполняются следующие движения:

*вращение заготовки, закреплённой на столе станка;

*согласованное с ним вращение долбяка;

*возвратно – поступательное движение долбяка. Это движение является главным, так как оно обеспечивает скорость резания;

*движение врезания – перемещение заготовки или инструмента в радиальном направлении на высоту зуба. Это движение задаётся специально спрофилированным кулачком, который обеспечивает обработку за 1, 2, или 3 прохода. Такое же количество оборотов сделает заготовка.

Для обработки на зубофрезерных и зубодолбёжных станках заготовки устанавливаются на оправку с базированием по торцу детали. Для повышения производительности собирают пакет из нескольких заготовок.

В промышленном масштабе при производстве зубчатых колёс используется метод холодного и горячего накатывания зубьев, который обеспечивает получение заготовок 8й степени точности. Процесс холодного накатывания повышает производительность в несколько раз. Холодное накатывание можно производить по целому металлу для колес с модулем до 1,5 мм.

Для повышения качества на финишных операциях выполняется операция зубошлифования. Шлифование зубьев выполняется на специальных зубошлифовальных станках по одному из трёх методов:

*копирование; впадину между зубьями шлифуют абразивным кругом, заправленным по профилю впадины, аналогично фрезерованию методом копирования.

*обкатка зуба дисковыми абразивными кругами с прямолинейными боковыми сторонами профиля. Два крайних круга выполняют предварительную обработку, средний — чистовую. Такая обработка обеспечивает получение 5 — 6 степени точности.

*Шлифование зубьев червячным шлифовальным кругом по методу обкатки, аналогично зубофрезерованию.

Для получения высокого качества поверхности зубьев используют отделочные операции, в частности, хонингование зубьев. Хон представляет собой зубчатое колесо соответствующего модуля из особого состава с абразивом. Хон имитирует зацепление с обрабатываемым колесом по типу зубчатого зацепления. Хонингование выполняется на станках типа шевинговальных, у которого инструмент или заготовка притормаживается для создания необходимого усилия притирки. Колесо совершает реверсивное вращательное движение, чтобы обеспечить притирку обеих сторон зуба и возвратно-поступательное движение вдоль оси, но без радиальной подачи Хонингование зубчатых колёс не исправляет погрешности, а только улучшает чистоту поверхности.Применяется для колёсмодулем 1,5÷6мм.Припуск под хонингование не превышает 0,02÷0,05 мм.

Построение технологического маршрута обработки зубчатых колёс во многом зависит от технических требований к изделию, конструктивных особенностей и масштаба производства. Чем выше степень точности изготавливаемого колеса, тем большее внимание уделяется вопросам стабилизации материала, которое достигается термической обработкой.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник