Глобоидные передачи

Если размеры зубчатой передачи определяются не прочностью, а конструктивно, то из улучшенных сталей средней твердости выполняют не только колеса, но и шестерни. Такие передачи по сравнению с передачами с высоким перепадом твердостей имеют значительно меньшую нагрузочную способность, которую ограничивает долговечность зубьев шестерни. Материалы и термообработку шестерни и колеса подбирают таким образом , чтобы нижний предел твердости шестерни был не менее верхнего предела твердости колеса.
Для изготовления малонагруженных колес крупных размеров применяют также стальное и чугунное литье.

Тяжелые условия работы гибких зубчатых колес волновых передач заставляют предъявлять повышенные требования и к материалам этих колес. Гибкие колеса силовых волновых передач рекомендуют изготовлять из хромоникелевых сталей с пределом выносливости сг1 45 кгс/мм и пределом прочности Ов
90 кгс/мм. Для обеспечения прирабатываемости зубьев, что особенно важно для передач типа С-Р-Н, материал колеса подвергают улучшению (закалке с высоким отпуском), приводящему к получению мелко¬зернистой структуры. Закалка на высокую твердость (до 62) нежелательна, поскольку сопряжена с появлением закалочных трещин и внутренних напряжений, что может явиться причиной преждевременного выхода передачи из строя. Обычно гибкие ко¬леса изготовляют из сталей марок 40ХН, 40ХНМА, 37НЗА, 36ХН1МФА, ЗОХГСА и др.; для изготовления жестких колес волновых передач применяются стали 45, 50, 60 и 40Х, после улучшения или нормализации
(закалка с охлаждением на воздухе) имеющие твердость НЯС 28—32. Из этих же сталей изготовляют и кулачки генераторов волн.

Планетарные передачи в подавляющем большинстве имеют несколько сателлитов, равномерно расположенных но окружности. Центральные колеса в таких передачах под воздействием номинально одинаковых и равномерно расположенных сил в запеплениях с сателлитами находятся в равновесии, поэтому опоры для них необязательны. Более того, отсутствие опор, т. е. возможность перемещаться в радиальном направлении, позволяет центральным колесам самоустанавливаться относительно сателлитов таким образом, чтобы нагрузка между последними распределялась более равномерно. Если число сателлитов равно 2 или 3, то самоустановка центральных колес приводит практически к полному выравниванию усилий в зацеплениях. При большем числе сателлитов равновесие центральной шестерни может наступить и при неравномерной загрузке зацеплений. Но и в этих случаях самоустановка центральных зубчатых колес способствует более равномерному распределению нагрузки среди сателлитов.

Червяки глобоидных передач отличаются от цилиндрических формой нарезанной части. Образующая поверхности выступов витков червяка представляет собой дугу окружности. В глобоидных передачах, обладающих повышенной нагрузочной способностью червячной пары, размеры узлов с подшипниками качения больше, чем в червячных передачах с цилиндрическим червяком, поскольку величина действующих на них усилий больше. Поэтому у глобоидных червяков увеличены диаметры и длина опорных шеек вала. Важной особенностью конструкции червяка является наличие специальных конструктивных или технологических базовых

поверхностей, перпендикулярных оси вращения. Эти поверхности необходимы для контроля правильности установки червяка относительно инструмента при нарезании витков. Они же используются при выполнении контрольных измерений при сборке передачи.
Колеса глобоидных передач, так же как и колеса червячных, выполняются либо цельными, либо сборными. Фиксация обода от смещений в сборных колесах глобоидных передач осуществляется с помощью тех же конструктивных мероприятий, что и в червячных колесах.

Червячные колеса могут иметь три конструктивных исполнения: цельное; с болтовым креплением обода к ступице и использованием ободьев, напрессованных на ступицу . Цельные червячные колеса используются преимущественно в мелкомодульных приборных передачах. В силовых передачах применяются в основном сборные колеса и только в тихоходных малонагруженных передачах зубчатый венец и ступицу отливают из чугуна за одно целое. Ступицы сборных колес выполняются из чугуна, а венцы — из бронзы. Обод бандажированного колеса устанавливается на ступицу с натягом. Поэтому обод на ступице дополнительно фиксируется от смещения в окружном направлении цилиндрическими шпонками, а в осевом направлении — болтами или буртиками на ступице колеса. В колесах с болтовым креплением обода к ступице фиксация обода от смещений осуществляется с помощью болтов, устанавливаемых в отверстия, обработанные разверткой.

Червяки мелкомодульных червячных передач с модулем менее 1 мм обычно выполняются насадными и фиксируются на валу стопорными винтами. Для крупномодульных передач червяки изготовляют заодно с валом . Диаметр выходного участка вала червяка определяется расчетом на прочность и принимается равным ближайшему значению внутреннего диаметра используемой соединительной муфты. Для фиксации осевого положения червяка в радиально-упорных подшипниках на валу выполнены два буртика (слева и справа от нарезной части червяка), через которые осуществляется передача на подшипники осевых усилий, действующих на червяк в процессе работы. Червяк в корпусе передачи устанавливается или на двух радиально-упорных подшипниках, или на трех подшипниках качения. В последнем случае одна опора состоит из стоящих рядом двух радиально-упорных подшипников, вторая представляет собой радиальный подшипник. Такая конструкция более рациональна, так как допускает свободное удлинение червяка при его нагреве. Шейка вала червяка в месте установки двух радиально-упорных подшипников удлинена.

При диаметрах менее 180 мм, а при отсутствии поверхностного упрочнения зубьев — при любых размерах зубчатый венец можно изготовлять заодно со ступицей . Соотношение между толщиной обода и высотой зуба, а также между толщиной диска бд и шириной зубчатого венца Ь можно принимать такими же, как для цилиндрических колес . Крупные конические колеса, так как и цилиндрические, в целях упрощения технологии изготовления и экономии дорогостоящих качественных сталей целесообразно изготовлять составными: с литым или сварным центром и с приболченным или приваренным ободом, на котором нарезаются зубья.

Если подшипник требуемых размеров удается разместить со стороны вершины конуса шестерни, то габаритные размеры передачи существенно сокращаются , вредное влияние консольного расположения зубчатого венца на перекос зубьев ликвидируется. Вследствие сокращения длины шестерни уменьшается ее коробление при термической и термохимической обработке, снижается металлоемкость конструкции.
Конические колеса обычно расположены между опорами и изготовляются отдельно от вала. Цементируемый зубчатый венец при диаметре более 180 мм наиболее целесообразно (в отношении уменьшения коробления венцов и сокращения осевого габарита колеса) изготовлять отдельно и крепить к центру болтами . Расстояние от дна резьбового отверстия до впадины зуба 6р должно быть не менее трети высоты зуба.
Центр выполняется в виде диска предпочтительно конической формы (для увеличения жесткости). Ребра на диске обычно не применяют, поскольку они затрудняют очистку отливки и увеличивают потери на перемешивание масла во время работы передачи. Толщина диска должна быть достаточной, чтобы обеспечить требуемую жесткость колеса под воздействием рабочих нагрузок.

Шестерни конических передач выполняются за одно целое с валом или отдельно от него. Все сказанное по этому поводу в относительно цилиндрических шестерен действительно и в данном случае. Вместе с тем, конические передачи имеют и некоторые конструктивно-технологические особенности. Во-первых, шестерня, расположенная посреди вала, может быть выполнена за одно целое с ним только при прямых зубьях . Шестерни с круговыми зубьями, имеющие большую нагрузочную способность и меньший шум, по условиям нарезания зубьев не должны иметь элементов, выступающих за конус впадин , поэтому такие шестерни должны быть отделяемыми от вала или располагаться на его краю. Во-вторых, пространство со стороны вершины конуса шестерни, ограниченное валом и диском колеса, во многих случаях недостаточно для размещения подшипника шестерни требуемых размеров. Обе эти особенности обусловили преимущественное распространение консольной конструкции конических шестерен.

Центральная часть колеса, называемая ступицей, служит обычно для соединения с валом, и форма ступицы в этом случае зависит от вида соединения. Если колесо не передает крутящего момента (например, промежуточные или, как их часто называют, паразитные колеса), то ступица служит для установки подшипников. Для облегчения колеса ступица выполняется полой . Диаметр отверстия может составлять до 0,8, если опорами служат подшипники качения. Деформация тонкостенной ступицы под нагрузкой способствует более равномерному распределению нагрузки между телами качения, вследствие чего срок службы подшипников возрастает. Если же опорами являются подшипники скольжения, то деформация ступицы должна быть минимальной, и с1о обычно назначают не более 0,6.