Кривошипно-шатунный механизм и его сборка.

Назначение и конструкция кривошипно-шатунного механиз­ма.

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобра­зования вращательного движения в возвратно-поступательное, и наоборот. Кривошипно-шатунные механизмы первого типа при­меняют значительно реже, в основном в компрессорах и поршне­вых насосах. Кривошипно-шатунные механизмы второго типа на­ходят широкое применение в двигателях внутреннего сгорания, паровых машинах и других типах машин-двигателей. К основным деталям, обеспечивающим работу кривошипно-шатунного меха­низма, относятся маховик, коленчатый вал (кривошип), шатун, поршневой палец, поршень, цилиндр, подшипники (коренные и шатунные).

Маховик служит для уменьшения неравномерности вращения коленчатого вала и вывода поршней из мертвых точек (крайних верхнего и нижнего положений). Обладая большой массой и инер­цией, маховик облегчает пуск двигателя и обеспечивает плавный переход от одной частоты вращения к другой.

Шатун механизма обеспечивает соединение коленчатого вала (кривошипа или кривошипного диска) с поршневой группой.

Поршневая группа воспринимает осевые усилия от коленчато­го вала и шатуна, осуществляя сжатие и подачу воздуха, газов и жидкостей под давлением (компрессоры и насосы), или передает осевые усилия шатуну и коленчатому валу при сгорании рабочей смеси в цилиндре двигателя (двигатели внутреннего сгорания).

Для обеспечения оптимальных условий работы кривошипно-­шатунный механизм должен отвечать следующим техническим требованиям.

  1. Зеркало цилиндра после обработки должно иметь высокую точность, правильную геометрическую форму и шероховатость поверхности Ra не более 1,2 мкм.
  2. Зазоры в сопряжениях должны находиться в пределах, преду­смотренных техническими условиями на собираемый механизм.
  3. Отверстия во вкладышах шатунов и коренных подшипников, коренные и шатунные шейки коленчатого вала должны иметь пра­вильную геометрическую форму и малую шероховатость поверх­ности в пределах, указанных в технических условиях.
  4. В многоцилиндровых механизмах допускается различие в массе поршней не более ±0,5%.
  5. Поршневые кольца должны прилегать к поверхности цилин­дра без зазора, а их упругость — соответствовать техническим нормам, установленным на собираемый механизм.

Кривошипно-шатунный механизм состоит из двух сборочных единиц: шатунной и поршневой групп, соединенных между собой и с коленчатым валом (кривошипом).

Технологический процесс сборки кривошипно-шатунного ме­ханизма состоит из четырех самостоятельных операций;

  1. Установка коленчатого вала.
  2. Сборка шатунной группы.
  3. Сборка поршневой группы.
  4. Общая сборка механизма.

Установка коленчатого вала.

Прежде чем приступить к уста­новке коленчатого вала, необходимо пришабрить посадочные ме­ста под вкладыши коренных шеек в корпусе и картере и устано­вить вкладыши. Затем на вкладыши картера устанавливают колен­чатый вал и на него устанавливают корпус, предварительно поместив прокладки между картером и корпусом. Корпус соединя­ют с картером болтами и затягивают их. После соединения корпу­са и картера болтами коленчатый вал проворачивают, а затем сни­мают корпус и коленчатый вал. Оценивают состояние вкладышей картера и корпуса и, в случае необходимости, пришабривают вы­ступающие места.

Установку и снятие корпуса и коленчатого вала производят до тех пор, пока не будет достигнута требуемая точность прилегания коленчатого вала к вкладышам подшипника, которая определяется по плавности и легкости вращения коленчатого вала в коренных подшипниках.

Конструкция и сборка шатунной группы.

Сборку шатунной группы (рис. 1) начинают с запрессовки втулки 2 в верхнюю головку 3 шатуна, обеспечивая при этом совпадение смазочной ка­навки 1, выполненной во втулке и предназначенной для подачи смазки к поршневому пальцу, со смазочным отверстием 5 шатуна. Совпадение смазочной канавки и отверстия обеспечивается при запрессовке втулки заподлицо с торцами верхней головки шатуна.

После запрессовки втулки в верхнюю головку шатуна и восста­новления геометрических размеров и формы ее отверстия пере­ходят к сборке нижней головки шатуна, представляющей собой разъемный подшипник скольжения.

Контроль качества сборки шатунной группы.

После сборки нижней головки шатуна необходимо проверить соответствие ее геометрических размеров и формы требованиям технических условий на сборку. Контроль этих параметров наиболее целесо­образно проводить при помощи микрометрического нутромера, который позволяет определить не только точность размеров, но и отклонения формы отверстия нижней головки шатуна от кругло­сти и цилиндричности. Далее переходят к проверке шатуна на прямолинейность, двойной изгиб и параллельность осей отвер­стий его нижней и верхней головок.

Шатун
Рис. 1. Шатун:
1 — смазочная канавка; 2 — втулка; 3 — верхняя головка шатуна; 4 — болты; 5 — смазочное отверстие; 6 — прокладка; 7 — гайки; 8 — крышка; 9, 10— вкладыши

Контроль прямолинейности осуществляется при помощи приспособления (рис. 2, а), на пальцах 4 и 7 которого устанавли­вают шатун 6, закрепляя его винтом 8. Затем на палец 4, на кото­ром размещается верхняя головка 5 шатуна 6, устанавливают при­зму 3 так, чтобы запрессованные в ней штифты касались контрольной плиты 2. Если все три штифта касаются плиты, то шатун прямолинеен. Наличие зазора между плитой и хотя бы одним из штифтов свидетельствует об отклонении шатуна от прямолиней­ности. Величину отклонения шатуна от прямолинейности опреде­ляют, используя щуп 1.

Контроль шатуна на двойной изгиб выполняют, используя приспособление (рис. 2, б), на пальце 11 которого закрепляют ниж­нюю головку шатуна, выдвинув предварительно ограничитель 12 до упора в торец нижней головки шатуна, и измеряют при помо­щи глубиномера 10 расстояние от торцевой поверхности верхней головки шатуна до контрольной плиты 9. Затем шатун поворачи­вают на 180° и вновь проводят измерения. По разности показаний, полученных в процессе измерений, определяют соответствие ша­туна техническим условиям.

Контроль параллельности осей отверстий верхней и ниж­ней головок шатуна осуществляется при помощи приспособ­ления (рис. 2, в), на пальцах 13 и 15 которого устанавливают шатун 14. Затем на палец 15 устанавливают призму 16 так, чтобы за­прессованные в нее штифты касались контрольной плиты 17. Если между плитой и хотя бы одним из штифтов имеется зазор, то это свидетельствует об отклонении осей отверстий нижней и верхней головок шатуна от параллельности.

Контроль сборки шатуна выполнением проверок
Рис. 2. Контроль сборки шатуна выполнением проверок:
a — прямолинейности; б — на двойной изгиб; в — параллельности осей отверстий; 1 — щуп; 2,9, 17— плиты; 3, 16 — призмы; 4, 7, 11, 13, 15 — пальцы; 5 — верхняя головка шатуна; 6, 14 — шатуны; 8 — винт; 10 — глубиномер; 12 — ограничитель

Определение наличия трещин осуществляется рентгеновским или ультразвуковым методами. В некоторых случаях наличие тре­щин может быть определено простукиванием шатуна (при нали­чии трещин возникает глухой дребезжащий звук).

Конструкция и сборка поршневой группы.

Поршневая группа (рис. 3) состоит из цилиндра (на рисунке не показан), поршня 4, поршневых колец (на рисунке не показаны), поршневого пальца 3, обеспечивающего соединение поршня с верхней головкой 2 ша­туна 5, и деталей уплотнения. Фиксация поршневого пальца от осевого смещения осуществляется стопорными кольцами 1. Изго­тавливают поршни из чугуна или алюминиевых сплавов.

Поршневая группа
Рис. 3. Поршневая группа:
1 — стопорное кольцо; 2- верхняя головка шатуна; 3 — поршневой палец; 4 — поршень; 5 — шатун.

На образующих поверхностях поршня выполняют 3 — 7 кана­вок в зависимости от конструкции механизма. В верхних канавках поршня размещают уплотнительные, а в нижних — маслосъемные кольца, изготовленные из мелкозернистого чугуна. Плотное при­легание колец к стенкам цилиндров обеспечивается их упругими свойствами.

Поршневые кольца обеспечивают защиту камеры сгорания (компрессионной камеры) от попадания масла из картера и пре­пятствуют проходу газов между поршнем и стенками цилиндра.

Предъявляемые к поршневой группе требования могут быть выполнены только в том случае, если правильно выбраны зазоры между поршневыми кольцами и стенками канавок под них. Значе­ния этих зазоров зависят от конструкции двигателя и условий его эксплуатации и указываются в технических условиях на сборку или в справочниках.

Цилиндры и поршни подбирают друг к другу. Способ подбора зависит от типа производства. В условиях единичного производства осуществляется индивидуальная пригонка поршня к цилин­дру. В серийном производстве используется метод групповой (ча­стичной) взаимозаменяемости, сортируя поршни на группы по массе, которая в большинстве случаев указывается на днище с помощью клеймения, и размерам цилиндра.

Сборка поршня и шатуна в единый механизм.

Соединение поршня с шатуном осуществляется при помощи поршневого паль­ца тремя способами:

  • палец закрепляют неподвижно в бобышках поршня, а шатун при этом может совершать колебательное движе­ние относительно пальца (рис. 4, а);
  • палец закрепляется неподвижно в верхней головке ша­туна и может при этом свободно поворачиваться в бо­бышках поршня (рис. 4, б);
  • палец может свободно поворачиваться относительно по­садочного места в верхней головке шатуна и бобышках поршня — так называемый плавающий палец (рис. 4, в, г).
Варианты соединения поршневого пальца с шатуном
Рис. 4. Варианты соединения поршневого пальца с шатуном:
а — закреплен неподвижно в бобышках поршня; б — закреплен неподвижно в голов­ке шатуна; в, г — может свободно поворачиваться относительно посадочных мест (плавающий палец)

Выбор того или иного способа соединения зависит исключи­тельно от конструкции механизма и его назначения. Тем не менее, мировой опыт показывает, что наиболее предпочтительным явля­ется использование в сборочной единице плавающего пальца.

При установке поршневого пальца в соединении поршень — шатун необходимо обеспечить невозможность осевого смещения поршневого пальца. Предупреждение осевого смещения может быть осуществлено различными способами, но наиболее широко применяют пружинные (стопорные) кольца, которые устанавлива­ют в специальные канавки, выполненные в бобышках поршня. Та­кие кольца изготавливают либо из стальной проволоки квадратно­го или круглого сечения, либо штампуют из листовой стали. В любом случае стопорные кольца должны быть подвергнуты термической обработке — закалке.

Контроль качества сборки шатуна с поршнем.

Обязательным условием, выполнение которого необходимо при сборке кривошипно-шатунного механизма, является обеспечение параллельно­сти осей поршневого пальца и нижней головки шатуна. Контроль этого параметра после соединения поршня с шатуном выполняет­ся при помощи специальных приспособлений.

В условиях единичного и мелкосерийного производства такой контроль может быть осуществлен при помощи приспособления, показанного на рис. 5. Нижнюю головку шатуна 2 устанавлива­ют на разжимную оправку так, чтобы образующая поршня каса­лась контрольной плиты 1, и проверяют отсутствие зазора между юбкой поршня и контрольной плитой. Затем сборочную единицу поворачивают на 180° вокруг вертикальной оси и вновь проверя­ют зазор между юбкой поршня и контрольной плитой. Отсутствие зазора в обоих случаях свидетельствует о параллельности осей нижней головки шатуна и поршневого пальца, т.е. о качественной сборке узла.

Прибор контроля шатуна в сборе на параллельность осей поршневого пальца и нижней головки шатуна
Рис. 5. Прибор контроля шатуна в сборе на параллельность осей поршневого пальца и нижней головки шатуна: 1 — контрольная плита; 2 — нижняя головка шатуна

В условиях крупносерийного и массового производства для этих же целей применяют более совершенное приспособление (рис. 6). Нижнюю головку шатуна устанавливают на распорную втулку 5, привод которой осуществляется от пневматического ци­линдра 6. Поршень устанавливают в подвижной 2 и неподвижной 4 призмах (подвижная призма прижимается к поверхности поршня пружиной 3) и одновременно подают сжатый воздух, обеспечивая закрепление сборочной единицы на распорной втулке. Положе­ние подвижной призмы фиксируется индикатором 1 по показани­ям отсчетного устройства. Затем сборочную единицу снимают с приспособления, поворачивают на 180° и вновь закрепляют в при­способлении, фиксируя положение стрелки отсчетного устройства индикатора. По разности показаний отсчетного устройства при двух закреплениях сборочной единицы определяют отклонение осей нижней головки шатуна и поршневого пальца от параллель­ности. Полученные данные сравнивают с требованиями техниче­ских условий на сборку.

Прибор контроля шатунно-поршневой группы в условиях круп­носерийного и массового производства
Рис. 6. Прибор контроля шатунно-поршневой группы в условиях круп­носерийного и массового производства:
1 — индикатор; 2 — подвижная призма; 3 — пружина; 4 — неподвижная призма; 5 — распорная втулка; 6 — пневматический цилиндр

Соединение шатунно-поршневой группы с коленчатым валом.

После сборки шатунно-поршневой группы и ее контроля устанав­ливают поршневые кольца в канавки поршня, а поршень в ци­линдр, после чего нижнюю головку шатуна соединяют с шатунной шейкой коленчатого вала (кривошипа).

При установке поршневых колец большое значение имеет ве­личина зазора в стыке колец, которая должна находиться в преде­лах 0,3…0,8 мм. При большей величине зазора может произойти прорыв газов. Слишком малая величина зазора может привести к появлению задиров на стенках цилиндра.

Поршневые кольца поступают на сборку окончательно обрабо­танными. Но все-таки перед установкой колец на поршень реко­мендуется проверить их упругость, плотность прилегания к зерка­лу цилиндра и величину зазора между торцами колец. Надевают кольца на поршень, используя специальные приспособления, например щипцы, изображенные на рис. 7. После установки ко­лец на поршень их необходимо расположить таким образом, что­бы стыки (замки) колец были сдвинуты один относительно другого на угол, кратный числу колец (например, при наличии трех колец замки должны располагаться под углом 120°), и проверить величи­ну зазоров между кольцами и стенками канавок поршня.

Щипцы для установки поршневых колец
Рис. 7. Щипцы для установки поршневых колец:
1,9 — губки; 2, 3, 7, 8 — оси; 4, 6 — рукоятки-рычаги; 5 — пружина; 10, 14 — ре­гулировочные болты; 11 — штифты; 12 — металлическая лента; 13 — поршневое кольцо

Когда поршневые кольца надеты на поршень, их диаметр пре­вышает диаметр поршня. Поэтому чтобы опустить поршень в ци­линдр, необходимо использовать специальное приспособление, имеющее коническое отверстие, меньший диаметр которого ра­вен диаметру цилиндра, а больший — несколько превышает диа­метр колец, надетых на поршень. Такое приспособление устанав­ливают на торце цилиндра, а поршневые кольца, сжимаясь при опускании, легко в него входят.

При установке шатунно-поршневой группы и ее соединении с коленчатым валом необходимо обеспечить перпендикулярность осей коленчатого вала и цилиндра. Контроль перпендикулярности осей осуществляется по схеме, приведенной на рис. 8. Вдоль геометрической оси цилиндра натягивают струну 2, а на шатун­ной шейке коленчатого вала 1 устанавливают рейсмас 3 так, чтобы его острие касалось этой струны. Коленчатый вал поворачивают на 180° и проверяют касание острия рейсмаса натянутой вдоль оси цилиндра струны (в случае касания взаимная перпендикулярность осей коленчатого вала и цилиндра считается установленной).

Рис. 8. Приспособление для контроля перпендикулярности осей шатун­ных шеек коленчатого вала и оси цилиндра:
1 — шатунная шейка коленчатого вала; 2 — струна; 3 — рейсмас

После контроля взаимного расположения осей коленчатого вала и цилиндра соединяют нижнюю головку шатуна, представ­ляющую собой разъемный подшипник скольжения, с шатунной шейкой коленчатого вала.

Передачи винт-гайка и их сборка.

Назначение и конструкция передач винт—гайка.

Передачи винт—гайка используют в различных механизмах для преобразо­вания вращательного движения в поступательное. В ряде случаев эти передачи применяют для выигрыша в силе. Винтовые переда­чи обладают рядом достоинств. Они позволяют получить медлен­ное поступательное движение с высокой точностью перемещения при достаточной простоте и надежности конструкции и отличают­ся компактностью при большой несущей способности.

Недостатком этих передач является низкий КПД, обусловлен­ный значительными силами трения, возникающими при работе передачи.

В передачах винт—гайка используют в основном трапецеи­дальные и прямоугольные резьбы. Грузовые винты имеют упор­ную резьбу.

Для уменьшения изнашивания винтовой пары в конструкциях привода металлорежущих станков применяют разъемные гайки. При необходимости, когда винтовая пара не используется, гайки могут размыкаться; в этом случае при вращении винта гайка не находится в контакте с его резьбой, что существенно уменьшает ее изнашивание. В тех случаях когда винтовая пара не находится в работе, предусматривают отключение винта от привода. Уменьше­нию изнашивания винтовой пары также способствует изготовле­ние гайки из антифрикционных материалов (бронзы ОФЮ-15 или цинково-свинцовой бронзы ЦС6-6-3), что позволяет значительно снизить коэффициент трения в паре. У таких винтовых пар КПД составляет 0,8…0,85.

Часто применяют винтовые пары, у которых трение скольже­ния заменено трением качения. В таких винтовых парах роль резьбовой поверхности выполняют шарики, размещенные в ка­навках, проточенных на поверхностях винта и гайки. Достоинством шариковых винтовых пар является достаточно высокий КПД, который при благоприятных условиях работы может дости­гать 0,95. Кроме того, эти передачи позволяют устранить радиаль­ные и осевые зазоры или значительно их уменьшить. Вследствие этого применение передач качения позволяет значительно увели­чить точность перемещения исполнительных узлов механизма.

В последнее время более широкое применение находят гидро­статические передачи винт—гайка, обеспечивающие работу вин­товой передачи практически без трения, что позволяет довести КПД передачи до 0,99. В таких передачах в зазор между резьбовы­ми поверхностями винта и гайки подают масло под высоким дав­лением от специального насоса.

К винтовым передачам предъявляют следующие технические требования:

Ось винта для привода подачи подвижного узла должна быть параллельна направляющим.

Ось винта при вращении в подшипниках не должна смещаться при любом положении гайки и должна совпадать с осью послед­ней.

Прежде чем приступить к сборке механизма с винтовой пере­дачей скольжения необходимо промыть и просушить детали, вхо­дящие в передачу, провести контроль «на краску» и подогнать опорные поверхности, проверить легкость перемещения гайки по винту. Чтобы осуществить сборку винтового механизма, необхо­димо выполнить следующие операции:

  1. Установить винт в опорах.
  2. Собрать гайку.
  3. Установить гайку на винт.
  4. Отрегулировать собранный механизм.
  5. Проконтролировать качество сборки.

Сборка передачи винт—гайка скольжения.

Сборку винтового механизма (рис. 1) начинают с установки ходового винта. Левый конец винта 4 при помощи жесткой втулочной муфты 2 соединяют с хвостовиком 1 вала коробки подач коническими штифтами 3. Втулку 13 пригоняют по посадочной шейке правого конца винта 4 и собирают опорную часть подшипника правой опоры вала, наде­вая на него сферическое кольцо 12 и упорную шайбу 11 с радиаль­ной прорезью. Затем в крышку 7 запрессовывают штифты 5 и 6, предварительно просверлив отверстия под них, и устанавливают опорную пяту 10 таким образом, чтобы штифт 6 вошел в шлиц на ее наружной поверхности. Крышку 7 в сборе навинчивают на резьбу корпуса подшипника так, чтобы штифт 5 вошел в шлиц упорной шайбы 11. После установки ходового винта в крышку 7 устанавливают регулировочный винт 8 с контргайкой 9.

Ходовой винт
Рис. 1. Ходовой винт (сборочная единица):
1 — хвостовик вала коробки подач; 2 — муфта; 3, 5, 6 — штифты; 4 — ходовой винт; 7 — крышка; 8 — регулировочный винт; 9 — контргайка; 10 — опорная пята; 11 — упорная шайба; 12 — сферическое кольца; 13 — втулка

После сборки узла с ходовым винтом переходят к сборке гайки ходового винта. Сборку гайки ходового винта (рис. 2) начинают с выполнения пригоночных операций (осуществляют пригонку шипа 4 корпуса 9 гайки к пазу ползуна 5). После выполнения при­гоночной операции в корпус 9 гайки ходового винта с левой сто­роны запрессовывают полугайку 1, закрепляя ее винтами 2. С пра­вой стороны корпуса 9 гайки ходового винта устанавливают на шпонке 6 подвижную резьбовую полугайку 7, которую пригоняют к корпусу 9 так, чтобы ее можно было легко, без качки смещать вдоль оси отверстия корпуса (осевое перемещение полугайки 7 обеспечивается за счет регулировочной гайки 8, установленной на наружной резьбе полугайки 7).

Гайка ходового винта
Рис. 2. Гайка ходового винта (сборочная единица): 1 — неподвижная полугайка; 2, 5 — винты; 3 — ползун; 4 — шип; 6 — шпонка; 7 — подвижная полугайка; 8 — регулировочная гайка; 9 — корпус гайки ходового винта

Собранную гайку устанавливают на ходовой винт, для чего винт вынимают из правой подшипниковой опоры и навинчивают на него собранную гайку. После этого винт с установленной на нем гайкой монтируют на место таким образом, чтобы шип корпуса 9 гайки вошел в паз ползуна 3, и закрепляют гайку ходового винта на корпусе винтами 5 (см. рис. 2).

Регулирование и контроль качества сборки винтовой переда­чи.

Для обеспечения параллельности оси ходового винта направ­ляющим станины перед его окончательной установкой необходи­мо отрегулировать положение правой (подшипниковой) опоры (рис, 3). Правую (подшипниковую) опору закрепляют на стани­не, используя струбцины. На направляющие станины устанавли­вают приспособление 1 и при помощи индикаторов 3 и 5, разме­щенных на мостике 2 приспособления, определяют параллель­ность оси ходового винта направляющим станины. Измерения производят в горизонтальной и вертикальной плоскостях у право­го и левого концов винта.

Правильно смонтированный винт вращается без осевого пе­ремещения, которое регулируется винтом 8 с контргайкой 9 (см. рис. 1), а его торец, нагруженный осевой силой, при правом и левом вращении не смещается более чем на 0,03 мм.

Схема контроля сборки вин­товой передачи
Рис. 3. Схема контроля сборки вин­товой передачи:
1 — контрольное приспособление; 2 — мо­стик; 3, 5 — индикаторы; 4 — ходовой винт

Винтовые механизмы в связи с наличием зазоров в сопряжени­ях винт—гайка имеют холостой ход, т.е. при повороте винта на некоторый угол гайка остается неподвижной, а следовательно, и связанный с ней исполнительный механизм также остается не­подвижным. Поскольку для нормальной работы механизма необходимо обеспечение минимального холостого хода в гайках ходо­вого винта предусматривают устройства для его регулирования. В рассматриваемой конструкции винтовой передачи регулирова­ние осуществляется за счет осевого перемещения подвижной по­лугайки. Осевое перемещение осуществляется при вращении ре­гулировочной гайки 8, установленной на наружной резьбе полу­гайки 7 (см. рис. 2).

Сборка передач винт—гайка качения.

Передача винт—гайка качения (рис. 4) обеспечивает повышенную осевую жесткость и более равномерное движение исполнительного звена механизма. Винт 10 и полугайка 4 передачи имеют резьбу специального про­филя. Между витками резьбы ходового винта и полугайки поме­щают шарики 5, которые при вращении винта перекатываются, передавая движение гайке.

Конструкция передачи винт — гайка качения
Рис. 4. Конструкция передачи винт — гайка качения:
1 — уплотнение; 2, 7, 10— винты; 3, 4 — полугайки; 5 — шарики; 6 — сегмент; 8 — зубчатый сектор; 9 — крышка

Для того чтобы обеспечить циркуляцию шариков в пределах одного витка резьбы, две соседние впадины гайки соединяют спе­циальным каналом, выполненным в виде вкладыша.

Сборку передачи начинают с установки полутайки 4 на винт 10, вводя между винтом и полугайкой шарики. Шарики вводят через окно гайки, предусмотренное для установки вкладыша. После вве­дения шариков устанавливают вкладыш с каналом перебега. Затем, перемещая полугайку 4 вдоль винта, ее вводят в корпус и устанав­ливают крышку 9 с уплотнением 1, закрепляя их винтами 7. После установки полугайки 4 переходят к монтажу в корпус полугайки 3, осуществляя его в той же последовательности, что и монтаж по­лугайки 4. Регулирование зазора в винтовой передаче осуществля­ется с помощью зубчатого сектора 8 и сегмента 6, которые крепят к корпусу гайки винтами. Регулирование положения подвижной полугайки 3 относительно неподвижной 4 осуществляется после установки крышки 9 и уплотнения 1 и их закрепления на корпусе винтами 2.

Зубчатые передачи и их сборка.

Назначение и классификация зубчатых передач.

Зубчатая пе­редача — это механизм для передачи вращательного движения и изменения частоты и направления вращения, а также для преоб­разования вращательного движения в поступательное.

Передача может состоять из зубчатых колес, зубчатого колеса и рейки либо из червяка и червячного колеса. Зубчатые передачи бывают открытого и закрытого типа. Зубчатые передачи могут быть встроены в механизм, машину или выполнены в виде само­стоятельного агрегата — редуктора.

Зубчатые передачи получили широкое распространение в свя­зи с преимуществами по сравнению с другими видами передач (ременные и цепные). Они обеспечивают высокий КПД (до 0,99), возможность передачи больших мощностей (до десятков тысяч ки­ловатт) при окружных скоростях до 150 м/с, высокую кинематиче­скую точность, надежность и долговечность при различных усло­виях работы.

В зависимости от формы профиля зуба различают эвольвентные и циклоидные передачи, а также передачи с зацеплением Но­викова. Наибольшее распространение получили передачи с эвольвентным профилем зуба.

В зависимости от взаимного расположения геометрических осей валов различают передачи с параллельными осями (осущест­вляются цилиндрическими зубчатыми колесами); с пересекающими­ся осями (осуществляются коническими зубчатыми колесами); со скрещивающимися осями (осуществляются цилиндрическими зубчатыми колесами с винтовыми зубьями, коническими зубчатыми ко­лесами с винтовыми зубьями, червячным колесом и червяком).

Основные элементы зубчатого зацепления
Рис. 1. Основные элементы зубчатого зацепления:
Do — основная окружность; Dt — начальная окружность; h — высота зуба; L — длина зацепления; S — толщина зуба; t0 — основной шаг; t — окружной шаг

Основные элементы зубчатого зацепления прямозубой цилиндри­ческой зубчатой передачи с эвольвентным профилем зуба (рис. 1) следующие:

  • профиль зуба — кривая, по которой очерчен профиль зуба;
  • начальная окружность (Dt) — соприкасающиеся друг с другом окружности, имеющие общие центры с сопря­женными зубчатыми колесами и катящиеся одна отно­сительно другой без скольжения;
  • полюс зацепления — точка касания начальных окруж­ностей сопряженных зубчатых колес;
  • делительная окружность — окружность зубчатого коле­са, на которой шаг и угол зацепления равны соответ­ственно шагу и углу инструмента, которым нарезают зубчатое колесо (в большинстве случаев совпадает с на­чальной окружностью);
  • основная окружность (Do — окружность, описанная во­круг центра зубчатого колеса, обкатываясь по которой производящая линия очерчивает профиль зуба колеса;
  • линия зацепления — линия, которая очерчивает про­филь зуба;
  • окружной шаг (t) — расстояние между двумя одноимен­ными точками двух соседних профилей зубьев, изме­ренное по делительной окружности;
  • основной шаг (t0) — расстояние между двумя одноимен­ными точками двух соседних зубьев, измеренное по нормали к ним;
  • толщина зуба (S) — длина дуги окружности между двумя разноименными профилями одного зуба, измеренная по делительной окружности;
  • длина зацепления (L) — отрезок линии зацепления меж­ду началом и концом фактического касания сопряжен­ных профилей зубьев.

Цилиндрические зубчатые передачи могут быть прямозубы­ми (рис. 2, а), косозубыми и шевронными (рис. 2, б). Прямо­зубые цилиндрические передачи широко применяют в коробках скоростей и редукторах.

Виды зубчатых передач
Рис. 2. Виды зубчатых передач:
а — цилиндрическая прямозубая; б — цилиндрическая с шевронными зубьями; в — коническая прямозубая; г — коническая с винтовым зубам; д — червячная

Цилиндрические косозубые передачи обеспечивают более плавный по сравнению с цилиндрической прямозубой передачей вход зубьев в зацепление и, соответственно, более плавную рабо­ту передачи, но наклон зубьев исключает возможность использо­вания этих зубчатых колес для переключения частот вращения, а также требует применения в узлах подшипниковых опор, способ­ных воспринимать осевую нагрузку.

Зубчатые колеса цилиндрических шевронных передач по ширине состоят из двух участков с зубьями, имеющими левый и правый на­клон. Эти передачи способны передавать очень большие мощности.

Конические и гипоидные (конические винтовые) зубчатые передачи (рис. 2, в, г) изготавливают с прямыми, тангенциаль­ными и криволинейными зубьями. Эти передачи отличают плав­ность, бесшумность и высокая нагрузочная способность.

Червячные зубчатые передачи (рис. 2, д) бывают с цилин­дрическим и глобоидным (вогнутой формы) червяком. В глобоид­ных передачах в зацепление одновременно входят 5 — 7 зубьев, в то время как в передачах с цилиндрическим червяком — 1 —2 зуба. Поэтому у глобоидных передач КПД и передаваемая мощность выше. Однако глобоидные червяки сложнее в изготовлении и сборке, что ограничивает их применение. Угол скрещивания осей червяка и червячного колеса составляет, как правило, 90°.

По точности изготовления зубчатые колеса подразделяются на 12 степеней. В машиностроении применяют в основном передачи 6—9-й степеней точности. К 6-й относятся передачи высокой точ­ности, работающие с большими окружными скоростями. Переда­чи нормальной и средней точности относятся соответственно к 7-й и 8-й степеням. К 9-й, низкой степени точности, относятся тихо­ходные передачи.

Технические требования к зубчатым передачам.

Технические требования к зубчатым передачам в значительной степени зави­сят от их назначения и определяются исходя из кинематической точности передачи, которая характеризуется погрешностью угла поворота колеса при его зацеплении с эталонным зубчатым коле­сом, плавностью работы передачи и контактом зубьев.

Для всех зубчатых передач независимо от их точности установ­лены нормы на боковой зазор в зубчатых колесах. Боковой зазор в зубчатой передаче компенсирует возможные ошибки в размерах зубьев, неточность межосевого расстояния в передаче, а также возможные отклонения формы зубьев вследствие их нагревания. Однако наличие бокового зазора в передаче может привести к появлению ударов в процессе ее работы, а также являться причиной мертвого хода. Поэтому к величине бокового зазора предъявляют достаточно высокие требования: величина бокового зазора не должна выходить за предельно допустимые значения, так как это может привести к заклиниванию зубьев (если зазор слишком мал) или к нарушению плавности работы (если зазор превышает допу­стимую величину) передачи, величина зазора должна обеспечи­вать минимальный мертвый ход. Допускаемые значения величины бокового зазора указываются в справочной литературе.

К зубчатым колесам, поступающим на сборку, и к самим зубча­тым передачам предъявляют следующие технические требования:

  • в зависимости от точности передачи зубья колес при контроле «на краску» должны иметь поверхность кон­такта размерами 0,25…0,8 по длине зуба и 0,2…0,55 — по высоте;
  • биение колес как радиальное, так и торцевое не должно превышать пределов, установленных техническими усло­виями на собираемую передачу;
  • оси валов под зубчатые колеса должны быть взаимно­параллельны (для цилиндрической передачи) или вза­имно-перпендикулярны (для конической передачи) и ле­жать в одной плоскости;
  • между зубьями колес должен иметься зазор, размер ко­торого зависит от степени точности передачи и опреде­ляется по таблицам соответствующих справочников;
  • собранная сборочная единица должна быть испытана на холостом ходу и под нагрузкой и обеспечивать плав­ность и бесшумность работы передачи, а также умерен­ный нагрев подшипниковых опор.

Точность изготовления зубчатых колес и сборки передачи долж­на соответствовать требованиям соответствующих стандартов.

Прежде чем приступить к сборке узла с зубчатыми передачами необходимо проверить соответствие элементов зубчатых колес требованиям технических условий.

Входной контроль зубчатых колес.

При входном контроле (на примере цилиндрического зубчатого колеса с прямыми зубьями) необходимо проверить следующие параметры: погрешность основ­ного шага, погрешность окружного шага, радиальное биение, тол­щину зуба, смещение исходного контура, длину общей нормали.

Контроль погрешности основного шага осуществляется с помощью специального прибора — шагомера основного шага (рис. 3). Измерительный наконечник 1 подвешен на плоских пружинах. Перемещение наконечника фиксируется отсчетным устройством 2, представляющим собой индикатор часового типа с ценой деления 0,001 мм. Второй измерительный наконечник 5 (подвижный) устанавливается винтом 3 в необходимое положе­ние, которое определяется модулем контролируемого зубчатого колеса. Опорный наконечник 4 поддерживает прибор при измере­ниях и обеспечивает расположение линии зацепления по нормали к профилям зубьев. Шагомер настраивают при помощи блока кон­цевых мер длины, размер которого равен размеру основного шага проверяемого зубчатого колеса.

Шагомер основного шага
Рис. 3. Шагомер основного шага:
1, 5 — измерительные наконечники; 2 — отсчетное устройство; 3 — установочный винт; 4 — опорный наконечник

Контроль погрешности окружного шага осуществляется так­же при помощи шагомера (рис. 4). Переставной наконечник 8 перемещается относительно шкалы корпуса 1 и закрепляется неподвижно винтом 9. Подвижный наконечник 7 закреплен на подвесе 4 и через угловой рычаг 5 передает движение измерительному наконечнику индикатора 3, фиксирующему отклонение равномерности шага. Опорные ножки 6 и 10 перемещаются и закреп­ляются винтами 2.

Шагомер окружного шага
Рис. 4. Шагомер окружного шага:
1 — корпус; 2, 9 — винты; 3 — индикатор; 4 — подвес; 5 — угловой рычаг; 6, 10 — опорные ножки; 7 — подвижный наконечник; 8 — переставной наконечник

Установка переставного наконечника на заданный размер осу­ществляется при его перемещении относительно корпуса до совпадения штриха, нанесенного на наконечник, со штрихом шкалы, соответствующим модулю проверяемого зубчатого колеса.

Контроль погрешности окружного шага осуществляется следу­ющим образом. Шагомер накладывают на контролируемое колесо, добиваясь плотного контакта шариков, запрессованных в высту­пах передних опорных ножек, с торцом зубчатого колеса и кон­такта их закругленной части с окружностью выступов. Шагомер последовательно переносят с одной пары зубьев на другую до воз­вращения к исходной паре. При этом фиксируются отклонения стрелки индикатора.

Контроль радиального биения осуществляется с помощью специального прибора — биениемера (рис. 5), наконечник 3 которого может иметь различную форму, но должен касаться по­верхностей двух соседних зубьев по постоянной хорде. При кон­троле проверяемое зубчатое колесо 1 надевают на оправку 2. Наконечник 3 на измерительном стержне 4 перемещается в направ­ляющей втулке 7, установленной на стойке 8, под действием пружины и прикрепленной к нему планкой 6 воздействует на из­мерительный наконечник 5 индикатора. Измерения производят, вводя наконечник последовательно во все впадины между зубьями колеса. Радиальное биение определяют как разность между макси­мальным и минимальным отклонением стрелки индикатора.

Биениемер
Рис. 5. Биениемер:
1 — зубчатое колесо; 2 — оправка; 3 — наконечник; 4 — измерительный стержень; 5 — наконечник индикатора; 6 — планка; 7 — направляющая втулка; 8 — стойка

Контроль толщины зуба производят, измеряя ее по постоян­ной хорде с помощью хордового зубомера — пггангензубомера (рис. 6), имеющего две взаимно-перпендикулярные шкалы 2 и 7. Одна из шкал предназначена для определения высоты, а другая —для измерения длины постоянной хорды. Перед началом измерения упор 4 устанавливают по нониусу 3 на размер, равный высоте, по кото­рой предполагается измерять длину постоянной хорды, и закрепляют в этом положении. Измерительные губки 1 и 5 после установки зубомера упором 4 на окружность высту­­пов проверяемого колеса сдвигают до соприкосновения подвиж­ной измерительной губки 5 с профилем зуба. Длину постоянной хорды определяют по нониусу 6.

Штангензубомер
Рис. 6. Штангензубомер:
1, 5 — измерительные губки; 2,7 — шкалы; 3, 6 — нониусы; 4 — упор; Н и S — вы­сота и длина постоянной хорды

Контроль смещения исходного контура осуществляется при помощи зубомера смещения — тангенциального зубомера (рис. 7). Плоскости измерительных губок 2 и 7 воспроизводят контур исходной рейки. Расстояние между измерительными губ­ками изменяется регулировочным винтом 5. Настройка зубомера на исходный контур производится при помощи ролика 1, диаметр которого соответствует модулю проверяемого колеса. Положение губок после настройки фиксируется винтами 3. Если положение действительного контура зуба колеса не соответствует его номи­нальному значению, то величину отклонения от номинального значения можно определить, наблюдая за отклонением стрелки отсчетного устройства индикатора.

Зубомер смещения
Рис. 7. Зубомер смещения:
1 — ролик; 2, 7 — измерительные губки; 3 — фиксирующий винт; 4 — индикатор; 5 — регули­ровочный винт; 6 — наконечник индикатора

Контроль длины общей нормали осуществляется с помощью зубомерного микрометра (рис. 8, а) или индикаторного нормалемера (рис. 8, б).

Инструменты для контроля длины общей нормали
Рис. 8. Инструменты для контроля длины общей нормали:
а — зубомерный микрометр; б — индикаторный нормалемер; 1 — трубка; 2 — разрез­ная втулка; 3 — переставная губка; 4 — измерительная губка; 5 — плоская пружина; 6 — угловой рычаг; 7 — индикатор; W — длина общей нормали

Индикаторный нормалемер состоит из трубки 7, по которой может передвигаться втулка 2 с жестко закрепленной на ней пере­ставной губкой 3. Подвижная губка 4 перемещается параллельно трубке 1 на плоских пружинах 5. Движение подвижной губки 4 через угловой рычаг 6, имеющий соотношение плеч 2:1, передает­ся на индикатор 7. Разная величина плеч рычага 6 обеспечивает увеличение точности измерений индикатора в 2 раза. Отклонение длины общей нормали от номинального значения определяется как разность наибольшего и наименьшего показаний индикатора.

Сборка цилиндрических зубчатых передач.

Сборка зубчатых передач начинается со сборки составных зубчатых колес, если их установка предусмотрена техническими условиями. После этого проводится контроль основных параметров зубчатого зацепления, описанный ранее.

После сборки составных зубчатых колес и контроля их основ­ных параметров переходят к установке зубчатых колес на вал и монтажу валов с установленными на них зубчатыми колесами в корпус с последующей проверкой собранной передачи.

Сборка составных зубчатых колес сводится к установке зуб­чатых венцов, изготовленных из дорогостоящих легированных материалов, на ступицу, изготовленную из конструкционной ста­ли или из чугуна. Соединение зубчатого венца со ступицей осу­ществляется при помощи болтов или винтов.

Установка зубчатых колес на вал начинается с контроля со­ответствия геометрических размеров и формы посадочных мест требованиям чертежа, после чего устанавливают зубчатое колесо на вал, обеспечивая его фиксацию на валу за счет шпоночного, шлицевого или штифтового соединения. Стопорение зубчатого колеса на валу от осевого смещения осуществляется гайкой и шай­бой, шайбой и винтом, стопорным кольцом, стопорным винтом с контргайкой.

При монтаже валов с зубчатыми колесами в корпус необходи­мо, прежде всего, проверить расстояние между осями отверстий в корпусе. Межосевое расстояние можно измерить, пользуясь кали­брами 1 и 3 и нутромером 2 или штангенциркулем 5 (рис. 9).

Схема контроля расстояния между осями валов цилиндрической зубчатой передачи
Рис. 9. Схема контроля расстояния между осями валов цилиндрической зубчатой передачи: 1,3 — калибры; 2 — нутромер; 4 индикатор; 5 — штангенциркуль; D, D1, — диаметры калибров; А — межосевое расстояние; L1 L2 — расстояние между калибрами

После проверки параллельности осей отверстий под валы пере­дачи производят установку в корпус редуктора валов и подшипни­ковых опор.

Контроль качества сборки цилиндрической зубчатой переда­чи.

При контроле качества сборки цилиндрической зубчатой пере­дачи проверке подвергаются параметры, характеризующие рабо­тоспособность и долговечность передачи — боковой зазор и кон­такт зубьев зубчатых колес.

Контроль бокового зазора в зубчатой передаче осуществля­ется различными способами (щупом, свинцовой проволочкой, прокатываемой между зубьями передачи, и косвенным методом), выбор которых зависит от конструкции передачи и ее размеров.

При помощи щупа боковой зазор проверяют, вводя щуп между боковыми поверхностями зубьев зубчатых колес. В этом случае толщина щупа будет соответствовать величине зазора между бо­ковыми поверхностями зубьев.

При использовании свинцовой проволочки (при контроле зуб­чатых колес с модулем от 6 мм и более) ее прокатывают между различными зубьями колеса 3—4 раза и по толщине проволочки после прокатывания определяют величину бокового зазора в пе­редаче (длина свинцовой проволочки должна быть равна длине зуба колеса).

Схема контроля бокового зазора
Рис. 10. Схема контроля бокового зазора:
1 — индикатор; 2 — рычаг-поводок; Сп — боковой зазор; R — радиус начальной окружности проверяемого колеса; L — рас­стояние от оси вала до ножки индикатора; С — показания индикатора

Проверку бокового зазора косвенным методом в передачах, у которых отсутствует свободный доступ к зубчатым колесам, производят при помощи рычага и индикатора часового типа (рис. 10). На валу ведущего зубчатого колеса закрепляют пово­док 2 и стопорят ведомое зубчатое колесо. На корпус устанавлива­ют стойку с закрепленным в ней индикатором 1, измерительный наконечник которого вводят в контакт с поводком 2, затем пово­рачивают ведущее зубчатое колесо сначала в одну сторону, а за­тем в другую, отмечая суммарную величину отклонения стрелки индикатора.

Величину бокового зазора рассчитывают, основываясь на пока­заниях индикатора, по формуле Сп = CR/L, где Сп — боковой за­зор; С — показания индикатора; R — радиус начальной окружно­сти проверяемого зубчатого колеса; L — расстояние от оси вала до измерительного наконечника индикатора.

Контроль зубчатой передачи «на краску» осуществляется в целях определения качества сборки передачи. Зубья меньшего по диаметру зубчатого колеса покрывают слоем краски и проворачи­вают передачу на один оборот. По отпечаткам, оставшимся на зу­бьях сопряженного зубчатого колеса, судят о качестве сборки пе­редачи, сравнивая их с эталонными отпечатками (рис. 11).

Контроль прямозубых цилиндрических зубчатых колес по рас­положению пятна контакта
Рис. 11. Контроль прямозубых цилиндрических зубчатых колес по рас­положению пятна контакта:
а — правильно; б — при перекосе осей; в — при увеличенном радиальном зазоре; г — при недостаточном радиальном зазоре; Н — высота зуба; В — длина зуба; А — длина пятна контакта; hcp — высота пятна контакта; С — расстояние между пятнами контакта

Сборка конических зубчатых передач.

Конические зубчатые колеса изготавливают с прямыми, тангенциальными (косыми) и криволинейными (круговыми) зубьями.

Основными параметрами, характеризующими коническую зуб­чатую передачу, являются межосевой угол δ, угол начального кону­са φ, модуль зубчатого зацепления, число зубьев зубчатых колес пе­редачи, длина 1 начальной образующей конуса передачи (рис. 12).

Коническая зубчатая передача
Рис. 12. Коническая зубчатая передача:
δ — межосевой угол; φ1, φ2 — углы начального конуса зубчатых колес конической зубчатой передачи; l — длина начальных образующих конических зубчатых колес передачи; ОО1 и ОО2 — начальные образующие зубчатых колес конической зубчатой передачи; О — точка пересечения осей зубчатой передачи

Технические требования, предъявляемые к конической зубчатой передаче, в основном аналогичны техническим требованиям, кото­рым должны удовлетворять цилиндрические зубчатые передачи.

В качестве дополнительных, присущих только конической зуб­чатой передаче, технических требований следует отметить следу­ющие: оси отверстий под установку зубчатых колес должны про­ходить через центр начальной окружности, лежать в одной пло­скости и не иметь перекоса; угол пересечения валов конической зубчатой передачи должен соответствовать техническим условиям; предельное смещение вершин делительного конуса должно со­ответствовать допустимому осевому смещению колес, указывае­мому в технических условиях на сборку.

Сборка конической зубчатой передачи начинается с установки и закрепления зубчатых колес на валах, после чего производятся уста­новка валов в корпус, регулирование и контроль качества сборки.

Установка и закрепление на валах конических зубчатых колес осуществляется так же, как и цилиндрических. Правильность уста­новки на валу конического зубчатого колеса и наличие радиаль­ного биения определяют по расположению пятен контакта при зацеплении установленного конического зубчатого колеса с дру­гим — эталонным зубчатым колесом.

Установка валов с установленными на них коническими зубча­тыми колесами в корпус производится только после того, как будет произведена проверка взаимного расположения осей отверстий под валы в корпусе. Эту проверку осуществляют при помощи калибров 1 и 2, которые устанавливают в отверстиях корпуса (рис. 13, а). Если оси отверстий взаимно-перпендикулярны, то калибр 1 свободно входит в отверстие калибра 2. Для контроля перпендикулярности осей отверстий под валы зубчатой конической передачи можно использовать другой способ (рис. 13, б). В этом случае оси отвер­стий считаются перпендикулярными, если лапка калибра 1 плотно, без просветов, по всей длине прилегает к образующей калибра 2. Перпендикулярность осей отверстий можно также проверить при помощи калибров со срезанными до оси концами (рис. 13, в). Если срезанные концы калибров плотно прилегают друг к другу, то оси отверстий взаимно-перпендикулярны. Плотность прилега­ния плоскостей калибров проверяют щупом.

Схема контроля расположения осей отверстий под валы зубча­той передачи с помощью калибров
Рис. 13. Схема контроля расположения осей отверстий под валы зубча­той передачи с помощью калибров:
а — с отверстием и штифтом; б — с лапкой и гладким; в — со срезанными концами; 1,2 — калибры; С — зазор

Регулирование собранной конической зубчатой передачи про­водится в целях обеспечения плавности ее работы. В процессе ре­гулирования корректируют боковой зазор между зубьями кониче­ских зубчатых колес до значения, заданного техническими усло­виями на сборку. Величину бокового зазора в процессе его регулирования контролируют щупом или с помощью свинцовых пластин. В передачах повышенной точности боковой зазор кон­тролируют, используя индикатор часового типа.

Регулирование бокового зазора осуществляется за счет измене­ния положения зубчатых колес в осевом направлении. После уста­новки конических зубчатых колес в положение, обеспечивающее необходимую величину бокового зазора, нужно зафиксировать это положение так, чтобы при последующих разборках и сборках узла положение не изменялось. Этого можно достигнуть двумя способами:

  • подбором толщины регулировочных колец или прокла­док, которые устанавливают между торцевыми поверх­ностями деталей зубчатого зацепления и сопрягаемых с ними деталей;
  • перемещением конического зубчатого колеса при вра­щении регулировочных гаек.

Регулирование бокового зазора в конической зубчатой передаче осуществляют следующим образом (рис. 14). Зубчатое колесо 1, расположенное на валу, устанавливают в корпус по координате Н, используя шаблон и изменяя толщину комплекта прокладок 2. За­тем в отверстии корпуса монтируют вал с установленным на нем зубчатым колесом 4. В заключении на корпус устанавливают крышку, размещая между ней и корпусом комплект прокладок 3, толщина которых указывается в технических условиях на сборку. После этого проверяют величину бокового зазора в передаче и, в случае необходимости, изменяют толщину прокладок 2 и 3.

Регулирование бокового зазора в конической зубчатой пере­даче
Рис. 14. Регулирование бокового зазора в конической зубчатой пере­даче:
1,4 — зубчатые колеса; 2, 3 — комплекты прокладок; Н — координата первона­чальной установки зубчатого колеса

В большинстве случаев при регулировании бокового зазора в конической зубчатой передаче возникает необходимость в одно­временном регулировании подшипниковых опор с радиально­упорными подшипниками с коническими роликами.

В случае необходимости одновременного регулирования боко­вого зазора в конической зубчатой передаче и осевого зазора в подшипниковой опоре регулирование выполняется таким обра­зом, чтобы при смещении ведомого зубчатого колеса 2 (рис. 15) осевой зазор в подшипниковых опорах оставался неизменным. При регулировании узла между корпусом редуктора и крышкой устанавливают комплекты прокладок 3 и 6, толщина которых должна обеспечивать заданный техническими условиями на сбор­ку осевой зазор в подшипниковых узлах. После установки прокла­док затягивают болты и гайки крепления крышек 4 и 5 к корпусу и проверяют плавность вращения вала и величину его осевого смещения. Закончив регулирование осевого зазора в подшипни­ковых узлах, необходимо обеспечить его постоянство при после­дующем регулировании бокового зазора в зацеплении зубчатых колес 1 и 2. Эти условия будут соблюдены, если обеспечить посто­янство размера 1 между внешними торцами наружных колец под­шипников качения. Постоянство размера 1 достигается при усло­вии неизменной суммарной толщины прокладок, установленных под правую и левую подшипниковые опоры.

Одновременное регулирование бокового зазора зубчатого зацеп­ления и осевого зазора в роликовых подшипниках качения
Рис. 15. Одновременное регулирование бокового зазора зубчатого зацеп­ления и осевого зазора в роликовых подшипниках качения: 1,2 — зубчатые колеса; 3,6 — комплекты прокладок; 4.5 — крышки; l — регулируе­мое расстояние между внешними торцами наружных колец подшипника

В процессе регулирования бокового зазора необходимо прове­рять соответствие его величины требованиям технических усло­вий на сборку. Проверить боковой зазор в конической зубчатой передаче можно так же, как и в цилиндрической зубчатой пере­даче (щупом, свинцовой проволочкой или пластиной), или специальным приспособлением с индикатором часового типа (рис. 16). В этом случае при помощи индикатора 1 определяют величину бо­кового зазора в передаче, а индикатор 2 служит для определения торцевого биения конического зубчатого колеса 3 и осевого сме­щения вала 4, которое определяет величину бокового зазора в подшипниковых опорах передачи.

Установка индикаторов контро­ля сборки конических зубчатых передач
Рис. 16. Установка индикаторов контро­ля сборки конических зубчатых передач:
1,2 — индикаторы; 3 — коническое зубчатое колесо; 4 — вал

Контроль качества сборки кони­ческой зубчатой передачи.

Комплекс­ный контроль качества сборки кони­ческой зубчатой передачи осуществляется методом «на краску». Для этого тонкий слой краски наносят на два зуба каждого из колес передачи, причем зубья для нанесения краски следует выбирать так, чтобы между ними было возможно большее число чистых зубьев. После нанесения краски зубчатые колеса провора­чивают в направлении работы передачи и по отпечаткам (пятнам контакта) судят о качестве сборки прямозубой конической пере­дачи (рис. 17).

Расположение пятен контакта при контроле сборки конических зубчатых колес с прямым зубом
Рис. 17. Расположение пятен контакта при контроле сборки конических зубчатых колес с прямым зубом: а — правильно; б — зазор в передаче мал; в — межосевой угол меньше расчетного; г — межосевой угол больше расчетного; l — длина зуба; h — высота зуба

При контроле «на краску» гипоидных зубчатых колес отпечат­ки на зубьях ведомого зубчатого колеса отличаются по расположе­нию пятен контакта от отпечатков на прямозубых зубчатых коле­сах (рис. 18).

Контрольные отпечатки краски при проверке гипоидных кони­ческих зубчатых передач «на краску
Рис. 18. Контрольные отпечатки краски при проверке гипоидных кони­ческих зубчатых передач «на краску»: а—е — отпечатки краски (показаны черным цветом), соответствующие смещению ведущих и ведомых зубчатых колес одного относительно другого

Сборка червячных зубчатых передач.

Червячные передачи представляют собой зубчато-винтовые передачи и состоят из вин­та, называемого червяком, и червячного колеса, представляющего собой разновидность цилиндрического косозубого колеса.

По сравнению с цилиндрическими зубчатыми передачами с винтовым зубом, которые также обеспечивают передачу движе­ния между валами с перекрещивающимися осями, червячные пе­редачи имеют ряд преимуществ: начальный контакт зубьев проис­ходит не по точке, а по линии; угол пересечения осей может быть каким угодно, но в большинстве случаев он составляет 90°; обод червячного колеса в отличие от обода цилиндрического косозубо­го колеса имеет вогнутую форму, что способствует увеличению длины линии контакта зубьев; червячные передачи работают плав­но и бесшумно.

Существенным недостатком червячных передач является низ­кий КПД из-за больших сил трения, возникающих в передаче.

Резьба червяка может быть одно- и многозаходной, правой и левой. Угол подъема винтовой линии червяка соответствует углу подъема зубьев червячного колеса. В большинстве случаев приме­няют передачи, имеющие правое направление подъема винтовой линии и число заходов от одного до четырех. Червяки для червяч­ных передач изготавливают из углеродистых конструкционных или легированных сталей с последующей термической обработ­кой до твердости 58…63 HRC.

Наибольшее распространение для изготовления червяков полу­чили легированные стали марок 15Х, 20, 12ХН2, 12ХГТ, 20ХФ и углеродистые стали марок 40 и 45, которые закаливают до твердо­сти 45…55 HRC. В большинстве случаев червяк изготавливают как единое целое с валом.

Выбор материала для изготовления червячного колеса зависит от скорости скольжения червяка по зубьям колеса. Так как усло­вия смазывания червячной передачи весьма неблагоприятны и она имеет склонность к заеданию, венец червячного колеса изго­тавливают из бронзы, а в некоторых случаях, но значительно реже, из чугуна или из пластических масс. Центральную часть червяч­ного колеса — ступицу в связи с высокой стоимостью бронзы из­готавливают из стали или из чугуна. Для изготовления зубчатого венца применяют бронзы, обладающие высокими антифрикцион­ными свойствами.

При серийном изготовлении червячные колеса выполняют би­металлическими, т.е. зубчатый венец получают методом центро­бежного литья в специальные формы, в которых предварительно устанавливают чугунную или стальную ступицу.

При небольших размерах червячных колес зубчатые венцы крепят к ступице винтами. При изготовлении зубчатого венца из полимерных материалов его закрепляют на ступице болтами. При этом зубчатый венец устанавливают между двумя металлически­ми дисками.

К червячным передачам предъявляют следующие технические требования:

  • профиль и шаг зубьев червячного колеса и червяка долж­ны совпадать;
  • длина контакта зубьев червяка и червячного колеса долж­на составлять не менее 2/3 длины зуба;
  • величина радиального и торцевого биения червячного колеса и червяка должна соответствовать точности пе­редачи;
  • межосевое расстояние должно соответствовать расчет­ным величинам и не выходить за пределы допусков, уста­новленных для передачи заданной точности;
  • оси валов должны совпадать с осями отверстий в корпусе и располагаться по отношению друг к другу под углом 90°;
  • холостой ход червяка, т. е. угол поворота червяка при не­подвижном червячном колесе, должен соответствовать точности передачи;
  • при проверке работоспособности передачи она должна работать плавно и бесшумно;
  • во время испытания передачи под нагрузкой температу­ра подшипников в опорах передачи не должна превы­шать 60 °C.

Технологический процесс сборки червячной передачи преду­сматривает выполнение следующих операций:

  1. Сборка и установка на вал червячного колеса.
  2. Контроль межосевого расстояния.
  3. Общая сборка червячной передачи.
  4. Контроль качества сборки.

Сборка червячной передачи.

Сборка и установка на вал чер­вячного колеса в большинстве случаев начинается с напрессовы­вания зубчатого венца на ступицу. Напрессовывание может осу­ществляться как в холодном, так и в горячем состоянии. Затем сверлят отверстия и нарезают в них резьбу под винты или под сто­поры, которые после ввинчивания в отверстия раскернивают в це­лях предупреждения их самопроизвольного отвинчивания. После установки стопоров червячное колесо проверяют на радиальное биение. Установка червячного колеса на вал и его проверка осу­ществляются так же, как и при установке на вал цилиндрических зубчатых колес.

При установке колеса на вал с применением призматической шпонки ступицу колеса зажимают распорными втулками или кре­пят с обеих сторон гайками. Регулирование осевого положения червячного колеса на валу осуществляется в первом случае за счет установки компенсационных колец, а во втором — смещением гаек.

При сборке червячной передачи особенно важно обеспечить правильное зацепление червяка и червячного колеса. Это возмож­но только в тех случаях, когда угол скрещивания осей и межосевое расстояние соответствуют требованиям технических условий на сборку (если эти величины не указаны в технических условиях, то они должны соответствовать величинам, рекомендуемым для пе­редач соответствующей точности и указываемым в справочной литературе).

При сборке червячной передачи также необходимо обеспечить совпадение средней плоскости червячного колеса с осью червяка и боковой зазор в передаче, соответствующий требованиям тех­нических условий. Поэтому, прежде чем приступить к монтажу червяка и червячного колеса в корпус, необходимо проверить межосевое расстояние отверстий под их установку и взаимное расположение этих осей.

Проверка межосевого расстояния производится с помощью спе­циальных, устанавливаемых в корпус эталонных валов 1 и 2 (рис. 19, а) микрометрическим нутромером 3. Межосевое расстояние определяют по формуле А = Н + (D + d)/2, где Н — расстояние между валами; D и d — диаметры валов.

Проверку угла скрещивания осей проверяют по схеме, приве­денной на рис. 19, б. При помощи индикатора 5, установленного в рычаге 4, закрепленном на одном из валов, определяют отклонения положения второго вала в точках n и m. Полученный результат срав­нивают с требованиями технических условий на сборку.

Контроль расположения осей червячной передачи
Рис. 19. Контроль расположения осей червячной передачи:
а — межосевого расстояния при помощи контрольных оправок (эталонных валов); б — угла скрещивания; 1,3 — эталонные валы; 3 — микрометрический нутромер; 4 — рычаг; 5 — индикатор; D,d — диаметры эталонных валов; Н — расстояние между валами; m, n — точки контроля

Общую сборку червячной передачи начинают с установки в корпус червячного колеса и напрессовывания на его вал подшип­ников. После этого производят напрессовывание подшипников на вал червяка и устанавливают его в корпус, закрывая подшипнико­вые опоры червяка и червячного колеса крышками. После уста­новки червячного колеса и червяка в корпусе переходят к провер­ке их взаимного положения и его регулированию.

Контроль качества сборки червячной передачи.

Осуществить контроль собранной червячной передачи на совмещение средней плоскости червячного колеса с осью червяка можно методом «на краску». В этом случае на поверхность зубьев червяка наносят тонкий слой краски и после его поворота по отпечаткам на зубьях червячного колеса судят об их взаимном расположении (рис. 20).

Расположение пятен контакта при контроле червячной передачи «на краску»
Рис. 20. Расположение пятен контакта при контроле червячной передачи «на краску»:
а — правильно; б, в — средняя плоскость червячного колеса смещена относительно оси червяка

Взаимное положение червяка и червячного колеса в корпусе редуктора можно оценить также при помощи шаблона-угольника, приложив его к торцевой поверхности червячнбго колеса и заме­рив величину зазора между полкой угольника и наружной поверх­ностью червяка. Шаблон сначала прикладывают с одной, а затем с другой стороны червячного колеса и по разности величин судят о совпадении средней плоскости червячного колеса с осью червяка.

Наиболее точные результаты о взаимном расположении червячно­го колеса и червяка могут быть получены при помощи индикаторного приспособления, схема которого приведена на рис. 21.

Установка индикаторного контроля взаим­ного расположения червяка и червячного колеса
Рис. 21. Установка индикаторного контроля взаим­ного расположения червяка и червячного колеса

Регулирование взаимного расположения червячного колеса от­носительно червяка осуществляется либо за счет установки ком­пенсационных колец, либо осевым перемещением гаек, обеспечи­вающих крепление колеса на валу.

Боковой зазор в червячной передаче опреде­ляют, проворачивая червяк при неподвижном червячном колесе. Для определения величины бокового зазора на валах червяка и червячного колеса устанавливают рычаги, которые приводят в контакт с измерительными наконечниками ин­дикаторов, установленных на стойках. По пока­заниям индикаторов определяют величину боко­вого зазора в передаче по формуле Сn = φL/3 600, где φ — угол по­ворота червяка; L — расстояние от оси червяка до измерительного наконечника индикатора.

Обкатка и испытание собранных зубчатых передач.

Обкатка зубчатых передач позволяет улучшить условия работы передачи (повышается КПД и уменьшается уровень шума) за счет прира­ботки зубьев, которая заключается в выравнивании неровностей, имеющихся на их рабочих поверхностях.

Перед обкаткой необходимо проверить уровень масла в пере­даче.

Обкатке подвергаются только те передачи, в которых устанав­ливают термически обработанные зубчатые колеса. Обкатка про­изводится при подключении ведущего вала передачи к выходному валу электрического двигателя, при этом на ведомом валу создает­ся нагрузка при помощи электрического или гидравлического тормозного устройства. Схема для обкатки редукторов с торможени­ем приведена на рис. 22, а. Обкатка по этому методу требует больших энергетических затрат, поэтому более рационально ис­пользовать схему с замкнутым силовым контуром (рис. 22, б), что позволяет сократить затраты энергии на обкатку редуктора в 4—6 раз.

Схемы для обкатки редукторов с торможением и замкнутым силовым контуром
Рис. 22. Схемы для обкатки редукторов с торможением (а) и замкнутым силовым контуром (б):
1 — электрический двигатель; 2 — испытываемый редуктор; 3 — стендовый редуктор; 4 — гидравлический тормоз; 5 — установочный редуктор; 6 — указатель вращающе­го момента; 7, 9 — торсионные валы; 8 — обкатываемый редуктор; -> — направ­ление вращения валов  

При обкатке зубчатых передач шум должен быть ровным, незна­чительным, без стука и периодического изменения тональности.

Уровень шума определяется шумомером и не должен превы­шать 85 дБ.

Испытания на холостом ходу проводят на нескольких режи­мах в зависимости от требований, предъявляемых к собранной передаче. Неответственные зубчатые передачи подвергают испы­таниям на холостом ходу, обеспечивая вращение ее элементов в течение 2…3 ч при номинальной частоте. После этого проверяют зацепление «на краску» и определяют величину бокового зазора в контролируемой передаче.

Испытания под нагрузкой проводят в несколько этапов:

  • обкатывают передачи приблизительно в течение 3…4 ч, постепенно увеличивая нагрузку до 25 % от номинальной. Затем передачу останавливают и осматривают зубья ко­лес, удаляя при помощи шабера появившиеся надиры, нарушающие нормальную работу передачи. Далее на­грузку увеличивают до 50, а затем до 75 % от номиналь­ной, производя обкатку в каждом случае в течение 3… 4 ч и удаляя надиры, появившиеся в процессе обкатки;
  • нагрузку доводят до номинальной и обкатывают переда­чу в течение 1 …2 ч, оценивая уровень шума и контроли­руя состояние подшипниковых опор.

Цепные передачи и их сборка.

Конструкция цепных передач.

Цепная передача состоит из двух зубчатых колес, называемых звездочками. Звездочки распо­лагаются на некотором расстоянии друг от друга и огибаются цепью. Сцепление цепи с зубьями звездочек обеспечивает передачу вращательного движения от одного вала передачи к другому. Если цепная передача работает при больших окружных скоростях, ее помещают в специальный кожух — картер, который заполняют маслом. Надежное и стабильное смазывание защищает передачу от загрязнений и уменьшает шум при ее работе. Кроме того, ко­жух, закрывая вращающиеся детали передачи, обеспечивает ее безопасную эксплуатацию.

В зависимости от назначения цепные передачи подразделяют­ся на три типа: грузовые (для подъема грузов), тяговые (для пере­мещения грузов) и приводные (для передачи движения от двигате­ля к исполнительному механизму).

По сравнению с ременными передачами цепные обладают ря­дом преимуществ:

  • отсутствие проскальзывания;
  • компактность;
  • меньшая нагрузка на валы и подшипниковые опоры;
  • высокий КПД, достигающий 0,98.

Наряду с указанными достоинствами цепная передача по срав­нению с ременной имеет ряд недостатков, которые в значитель­ной степени ограничивают ее применение:

  • удлинение цепи в процессе эксплуатации, что приводит к неравномерности хода передачи;
  • возникновение динамических нагрузок, возрастающих с увеличением скорости цепи и с уменьшением числа зубьев на меньшей из звездочек;
  • шум при работе;
  • сложность эксплуатации.

В большинстве случаев цепную передачу применяют тогда, ког­да использование зубчатой передачи невозможно из-за большого расстояния между осями валов, а ременную передачу нельзя при­менять в связи с требованиями к постоянству передаточного от­ношения. Наиболее распространено применение цепных передач для механизмов вращательного движения мощностью до 100 кВт при окружных скоростях до 15 м/с.

Типы цепей.

В зависимости от конструкции различают втулоч­ные, роликовые, зубчатые и фасоннозвенные цепи. Основными параметрами, характеризующими приводные цепи, являются шаг (расстояние между осями двух ближайших шарниров), ширина и разрушающая нагрузка, которая устанавливается опытным путем.

Типы цепей
Рис. 1. Типы цепей:
а — втулочная; б — роликовая; в — зубчатая; г,д — фасоннозвенные; 1 — валик; 2 — втулка; 3 — внутренняя пластина; 4 — наружная пластина; 5 — ролик

Втулочная цепь (рис. 1, а) в зависимости от передаваемой нагрузки может быть одно- и двухрядной. Втулочные цепи просты по конструкции, имеют небольшую массу и дешевы в изготовле­нии. Однако, вследствие недостаточной износоустойчивости их применение ограничено окружными скоростями до 10 м/с. Цепь состоит из внутренних пластин 3, напрессованных на втулку 2, ко­торая свободно вращается на валике 1 с напрессованными наруж­ными пластинами 4.

Роликовая цепь (рис. 1, б) в зависимости от условий эксплу­атации и передаваемых мощностей может иметь несколько видов исполнения: однорядная (нормальная, длиннозвенная облегчен­ная, усиленная); многорядная, с изогнутыми пластинами. Кон­структивно роликовая цепь отличается от втулочной тем, что на ее втулках 2 устанавливают свободно вращающиеся ролики 5. В результате применения роликов трение скольжения, имеющее место во втулочной цепи, в роликовой заменяется на трение качения. Роликовые цепи могут передавать вращательное движение с окружной скоростью до 15 м/с.

Зубчатая цепь (рис. 1, в) работает с меньшим шумом, чем втулочная и роликовая, так как ее конструкция обеспечивает луч­шие условия зацепления с зубьями звездочек. Недостатком таких цепей является их большая масса по сравнению с роликовыми и втулочными цепями и высокая стоимость изготовления. Использу­ют цепи этой конструкции, как правило, для передачи больших мощностей при окружных скоростях до 30 м/с.

Звенья цепи состоят из набора пластин 3 и 4, число которых определяется шириной цепи. Каждая пластина имеет два выступа и впадину между ними для зуба звездочки. Конструкция цепи обе­спечивает в шарнирах трение качения.

Фасоннозвенные цепи (рис. 1, г, д) применяют при передаче небольших мощностей и малых (3…4 м/с) окружных скоростях, как правило, в условиях, не обеспечивающих достаточную смазку и защиту от загрязнений. Эти цепи просты по конструкции и лег­ко ремонтируются, что обусловливает их широкое применение в сельскохозяйственном машиностроении.

Различают штыревые (см. рис. 1, г) и крючковые (см. рис. 1, д) фасоннозвенные цепи. В штыревых цепях соединение звеньев осуществляется штырями, изготовленными из стали марки Ст3, которые после установки шплинтуются. Крючковая цепь состоит из звеньев, отлитых из чугуна или штампованных из стальной по­лосы (сталь ЗОГ), и не содержит дополнительных соединительных деталей.

Звездочки цепных передач.

Звездочки цепной передачи в зави­симости от их размера могут изготавливаться цельными и состав­ными. Звездочки втулочных и роликовых цепей имеют небольшую ширину и выполняются обычно из двух частей: диска с зубьями и ступицы, которые соединяют между собой болтами либо заклепка­ми. Звездочки передач с зубчатыми и фасоннозвенными цепями имеют большую ширину и, как правило, выполняются цельными.

Для уменьшения изнашивания цепи и снижения шума при ра­боте цепной передачи зубчатый венец звездочки в некоторых слу­чаях изготавливают из полимерных материалов, соединяя его с металлической ступицей с помощью паза типа «ласточкин хвост».

При использовании в цепной передаче составных звездочек их необходимо предварительно собрать. Сборка составной звездочки после контроля геометрических размеров и формы посадочных мест ступицы и зубчатого венца осуществляется следующим об­разом (рис. 2):

  • в зубчатом венце 4 сверлят отверстия под временные болты для соединения со ступицей, напрессовывают зубчатый венец на ступицу 3 звездочки и, используя эти отверстия в качестве кондуктора, сверлят отверстия под временные болты в ступице;
  • устанавливают временные болты и закрепляют зубчатый венец на ступице, после этого собранную звездочку уста­навливают на эталонный вал, закрепляемый в центрах, и проверяют зубчатый венец звездочки на радиальное бие­ние, поворачивая вал в центрах и устанавливая поочеред­но в каждую впадину зубчатого венца калибр (величину радиального биения определяют, используя индикатор часового типа, установленный на стойке).
Сборная звездочка цепной передачи
Рис. 2. Сборная звездочка цепной передачи:
1 — заклепка; 2 — штифт; 3 — ступица; 4 — зубчатый венец

Если величина радиального биения, полученная при проведении контроля, превышает величину, ука­занную в технических условиях на сборку, то звез­дочку разбирают, венец поворачивают относительно ступицы на угол, кратный числу временных болтов, вновь собирают и повторяют проверку радиального биения зубчатого венца до тех, пор пока оно не будет соответствовать требованиям технических условий на сборку.

По окончании контроля радиального биения зубчатого венца временные болты удаляют, отверстия под них развертывают и устанавливают постоянные болты или заклепки.

Технические требования к сборке цепных передач.

При сбор­ке цепных передач необходимо обеспечить:

  • параллельность валов цепной передачи с отклонением не более 0,1 мм на длине 1000 мм;
  • относительное смещение звездочек в плоскости движе­ния цепи не должно превышать 2 мм на 1000 мм меж­осевого расстояния;
  • пластины цепи должны быть параллельны между со­бой;
  • цепь, установленная на звездочках, должна иметь стрелу прогиба не более 0,02А при горизонтальном расположе­нии передачи и не более 0,002А при ее вертикальном расположении, где А — межосевое расстояние;
  • шаг цепи должен строго соответствовать шагу звездочки;
  • передача должна работать плавно, без рывков.

В целях предупреждения изнашивания деталей цепной переда­чи необходимо производить их смазывание. Для ответственных силовых передач, работающих при окружных скоростях до 8 м/с, применяют картерное смазывание методом погружения в масля­ную ванну. Если окружная скорость передачи превышает 8м/с, то применяют системы принудительного циркуляционного смазыва­ния с помощью масляного насоса или смазывание консистентной смазкой шарнирных соединений цепи. При небольших окружных скоростях передачи, не превышающих 4 м/с, применяют перио­дическое (через 6…8 ч работы) смазывание ручными масленками.

Монтаж звездочек на вал.

Звездочки цепной передачи устанав­ливают на вал, используя, как правило, посадки с натягом. Для обеспечения их фиксации на валу применяют шпоночные и штиф­товые (см. рис. 2) соединения. При монтаже звездочек на вал с применением призматической шпонки звездочку напрессовыва­ют, используя, как правило, молоток и оправки, смазав предвари­тельно шейку вала для снижения усилия напрессовки. При уста­новке звездочки необходимо следить за тем, чтобы шпонка сво­бодно входила в паз ступицы. Для предупреждения возможного осевого перемещения ступицы относительно вала устанавливают стопорный винт, который стопорят от самопроизвольного отвин­чивания контргайкой.

Монтаж цепей.

Перед началом монтажа цепей необходимо удалить консервирующую смазку, затем цепь следует промыть, просушить и подогнать по длине в соответствии со сборочным чертежом передачи.

Перед подгонкой цепи освобождают от шплинтов или запира­ющей пластины замыкающего звена, которое снимают с цепи, от­соединяя группу лишних звеньев. После этого приступают к мон­тажу цепи на звездочки передачи. Соединение концов цепи про­изводится на верстаке либо непосредственно на сборочной единице. Сборка цепи непосредственно на сборочной единице производится в тех случаях, когда цепь в собранном виде не мо­жет быть установлена на звездочки передачи, например, когда звездочки находятся внутри корпуса.

При установке цепи непосредственно на сборочной единице применяют различные приспособления, выбор которых зависит от конструкции цепи.

При соединении концов роликовых и втулочных цепей приме­няют рычажные (рис. 3, а) и винтовые (рис. 3, б) стяжки. Для соединения концов зубчатых цепей также применяют специаль­ные стяжки (рис. 3, в).

Стяжки для соединения концов цепи
Рис. 3. Стяжки для соединения концов цепи:
а — рычажная; б, в — винтовые

Фасоннозвенные цепи собирают путем последовательного со­единения звеньев, не используя специальных крепящих устройств.

Цепь в передаче должна быть установлена так, чтобы ее веду­щая нижняя ветвь не была сильно натянута, что уменьшает удары между зубьями звездочки и звеньями цепи, обеспечивая плавную работу передачи и значительно меньший износ цепи, кроме того, позволяет снизить нагрузки на детали передачи.

Контроль качества сборки цепной передачи.

Оценка качества сборки цепной передачи осуществляется, как правило, визуально. Проворачивая передачу, проверяют плавность и легкость ее хода, при этом цепь не должна соскакивать со звездочек, а каждое звено цепи должно легко садиться на зуб звездочки и сходить с него. После провора­чивания передачи отпечатки от втулок и роликов должны быть одинаковы на всех зубьях звездочек и составлять приблизительно 1/3 их высоты.

Ременные передачи и их сборка.

Конструкция ременных передач.

Ременная передача состоит из двух шкивов: ведущего и ведомого. Шкивы, расположенные на расстоянии друг от друга, соединены гибкой связью — ремнем, который надевают на шкивы с натяжением. Вращение от ведуще­го шкива к ведомому передается за счет сил трения, возникающих между ремнем и шкивом. По форме поперечного сечения ремня различают плоскоременные, клиноременные, поликлиновые и круглоременные передачи (рис. 1, а — г), а также зубчато-ремен­ные (рис. 1, д), которые занимают промежуточное положение между ременными и зубчатыми передачами, объединяя достоин­ства тех и других.

Типы ременных передач
Рис. 1. Типы ременных передач:
а — плоскоременная; б — клиноременная; в — поликлиновая; г — круглоременная; д — зубчато-ременная

Типы ремней ременных передач.

Применение эластичных рем­ней обеспечивает плавность и бесшумность работы ременных пе­редач. Благодаря возможности проскальзывания ремня, ременные передачи одновременно выполняют роль устройств, предохраняю­щих механизмы от перегрузки. Исключение составляют зубчатые передачи, в которых проскальзывание отсутствует.

Плоскоременные передачи применяют, когда необходимо пе­редавать движение на большие расстояния. Если при малых меж­осевых расстояниях необходима передача движения с большими передаточными отношениями или от одного ведущего шкива к не­скольким ведомым, то наиболее предпочтительным является ис­пользование клиноременной передачи.

Варьирование нагрузочной способности ременных передач осуществляется по-разному: в плоскоременных передачах меняют ширину ремня, а в клиноременных — число ремней при их неиз­менном поперечном сечении. Применение большого числа клино­вых ремней неизбежно приводит к их неравномерной нагрузке, так как длина ремней не одинакова. В связи с этим в клиноре­менных передачах рекомендуется устанавливать не более 12 рем­ней.

Чтобы обеспечить трение между шкивом и ремнем, необходи­мо создать предварительное натяжение последнего. Такое натяже­ние осуществляется за счет предварительного упругого деформи­рования ремня или предварительного перемещения одного из шкивов передачи, а также с помощью специального натяжного устройства.

Плоские ремни, представляющие собой в поперечном сечении прямоугольник (см. рис. 1, а), изготавливают из различных мате­риалов (кожа, прорезиненные ткани, хлопчатобумажные цельно­тканые и синтетические материалы). Выбор материала, из которо­го изготавливают плоские ремни, зависит от условий эксплуата­ции.

Концы плоских ремней соединяют различными способами (рис. 2), выбор которых зависит от материала, из которого изго­товлен приводной ремень, и условий его эксплуатации.

Способы соединения концов плоских ремней
Рис. 2. Способы соединения концов плоских ремней:
а — по скошенным участкам; б — по уступам; в, г— сшиванием встык; д, е — жестки­ми металлическими элементами; ж — проволочными крючками с соединительным стержнем

Клиновые ремни (см. рис. 1, б) имеют трапецеидальную фор­му поперечного сечения. Они изготавливаются бесконечными семи типоразмеров (О, А, Б, В, Г, Д, Е), которые различаются раз­мерами поперечного сечения. Размер поперечного сече­ния клинового ремня выбирают в зависимости от величины пере­даваемой мощности и скорости.

Поликлиновые ремни (см. рис. 1, в) применяют при скоро­стях, не превышающих 40 м/с, и передаточном числе до 10. Ре­мень выполняется бесконечным резиновым с клиновыми высту­пами на внутренней стороне и несущим слоем из корда.

Круглоременная передача (см. рис. 1, г) применяется для пе­редачи малых мощностей. Круглые ремни диаметром 4…8 мм мо­гут быть кожаными, хлопчатобумажными или прорезиненными.

Шкивы.

Шкивы ременной передачи изготавливают из чугуна, стали, легких сплавов или пластических масс. Наружную часть шкива, на которую надевают ремень, называют ободом, а цен­тральную, обеспечивающую установку шкива на вал, — ступицей. Обод соединяют со ступицей при помощи диска или спиц. Шкив, устанавливаемый на конце вала, выполняют неразъемным; если требуется установить шкив в середине вала, применяют составные (разъемные) конструкции. При больших габаритных размерах шкивы также выполняют составными. Разъем шкива может быть выполнен как по спицам, так и между ними, но более рациональ­ным является первый способ.

Обод шкива плоскоременной передачи выполняется плоским или слегка выпуклым, что обеспечивает лучшее удерживание рем­ня на ободе, т.е. лучшее центрирование ремня. Типы исполнения шкивов приведены на рис. 3.

Типы шкивов плоскоременной передачи
Рис. 3. Типы шкивов плоскоременной передачи:
h — высота выпуклости

Шкивы клиноременных передач имеют на ободе канавки под клиновой ремень. Угол наклона боковых поверхностей канавок меньше угла боковых поверхностей ремня, что обеспечивает бо­лее плотное его прилегание к боковым поверхностям канавки.

Шкивы, работающие со скоростями более 5 м/с, должны быть подвергнуты статической балансировке.

Статическая балансировка шкивов.

Статическая балансировка обеспечивает определение неуравновешенности масс элементов конструкции и ее устранение путем перестановки отдельных эле­ментов этой конструкции или добавлением дополнительных эле­ментов. Статическая балансировка осуществляется с использова­нием горизонтальных параллельных призм (рис. 4, а), роликов (рис. 4, б) и дисков (рис. 4, в) или специальной качающейся плиты (рис. 5).

Схемы статической балансировки
Рис. 4. Схемы статической балансировки:
а — на параллельных призмах; б — на роликовых приспособлениях; в — с использованием вращаю­щихся дисков; а — угол, влияющий на точность балансировки

Статическую балансировку шкивов с использованием приспо­соблений, показанных на рис. 4, производят следующим обра­зом. На обод шкива наносят риску и вращают его несколько раз на опорах (призматических, роликовых или дисковых), если при этом шкив останавливается так, что риска каждый раз занимает новое положение, это свидетельствует о сбалансированности шки­ва и возможности его установки на вал. Если же риска каждый раз при повороте шкива занимает одно и тоже положение, это свидетельствует о наличии дисбаланса и необходимости балансировки шкива. Балансировка шкива может быть осуществлена двумя способами: уменьшением массы ниж­ней части шкива путем высверливания отверстий или увеличением массы верх­ней части, устанавливая противовесы или заливая свинцом просверленные в ней отверстия.

Устройство статической балансировки деталей
Рис. 5. Устройство статической балансировки деталей:
1 — стрелки; 2 — качающаяся плита (площадка); 3 — установочный центр; 4 — опора

При использовании для определения дисбаланса качающейся плиты (см. рис. 5) поступают следующим образом. Устанавливают шкив, подлежащий балансировке, на плиту 2. Плита может отклоняться от горизонтального положения за счет ее установки при помощи центра 3 в опоре 4. Ориентируют шкив относительно оси враще­ния плиты, затем по поверхности шкива перемещают компенси­рующий груз так, чтобы плита приняла горизонтальное положе­ние (положение плиты определяют по взаимному расположению стрелок 1).

После того как плита выставлена в горизонтальном положении, производят добавление и удаление массы шкива в точке располо­жения компенсирующего груза или в точке, расположенной в той же диаметральной плоскости и на том же расстоянии, что и ком­пенсирующий груз.

Сборка ременной передачи.

Процесс сборки ременной передачи состоит из не­скольких этапов: сборки составного шкива (если в передаче используется шкив состав­ной конструкции); контроля взаимного рас­положения валов передачи; установки шки­вов на валы, натяжения ремней и контроля собранной передачи. Остановимся подробно на каждом из этих этапов.

Сборка составного шкива (рис. 6) за­ключается в соединении его обода со ступи­цей с помощью резьбовых деталей 1 или заклепок 2 и последующей проверки шкива на ради­альное биение. При проверке радиального биения шкив надевают на эталонный вал и устанавлива­ют в центрах. Затем измерительную ножку индикатора, установленного на стойке, вводят в кон­такт с образующей обода шкива; вал с установлен­ным на нем шкивом проворачивают в центрах, определяя величину радиального биения по от­клонению стрелки измерительного устройства ин­дикатора, и сравнивают полученный результат с техническими условиями на сборку.

Составной шкив
Рис. 6. Составной шкив:
1 — резьбовая деталь; 2 — заклепка

Контроль взаимного расположения валов пе­редачи оказывает существенное влияние на каче­ство ее работы. Параллельность осей валов определяют при помо­щи установленных на них стрелок 3 и отвеса (шнура 2 с закре­пленным на нем грузом 4), закрепленного на стойке 2 (рис. 7). При повороте стрелок 3 на 180° их расстояние от шнура отвеса не должно изменяться.

Схема контроля параллельности валов ременной передачи
Рис. 7. Схема контроля параллельности валов ременной передачи:
1 — стойка; 2 — шнур; 3 — стрелки; 4 — груз

Установка шкивов на валы осуществляется на коническую или цилиндрическую шейку вала с натягом. Фиксация положения шкива на валу осуществляется за счет шпоночного соединения клиновыми (рис. 8, а) или призматическими (рис. 8, б) шпонка­ми. При установке шкива с применением призматической шпонки на валу выполняют буртик 1, фиксирующий положение шкива в осевом направлении. Для дополнительной фиксации положения шкива в осевом направлении применяют гайку или шайбу 2 со стопорными винтами 3. Такое же дополнительное крепление применяют, если шкив устанавливают на конической шейке вала (рис. 8, в).

Установка шкивов на вал
Рис. 8. Установка шкивов на вал:
а — при помощи клиновой шпонки; б — при помощи призматической шпонки; в — на конической шейке вала; г — при помощи шлицевого соединения; 1 — буртик; 2шайба; 3 — стопорный винт

Если требуется повышенная точность расположения шкива ре­менной передачи на валу, то применяют шлицевое соединение шкива с валом (рис. 8, г), которое обеспечивает более высокую точность центрирования шкива на валу по сравнению со шпоноч­ным соединением.

Прежде чем приступить к установке шкива на вал необходимо проверить соответствие геометрических размеров и формы посадочных мест на валу и в отверстии ступицы требованиям чертежа и установить в пазу вала, в случае необходимости, шпонку. После контроля соответствия посадочных мест вала и шкива требовани­ям чертежа приступают к установке шкива на вал.

Для установки шкивов на вал применяют различные винтовые приспособления. Одним из них является винтовая скоба (рис. 9). Разъемный хомутик 1 скобы надевают на вал с упором в буртик. Тяги 2 пропускают между спицами шкива, а на его ступицу уста­навливают прокладку 4. При вращении винта 3 шкив постепенно напрессовывается на вал. Во избежание перекоса при напрессо­вывании шкива на вал одновременно с вращением винта наносят легкие удары по прокладке, установленной на ступице.

Винтовая скоба
Рис. 9. Винтовая скоба:
1 — хомутик; 2 — тяга; 3 — винт; 4 — кладка

После напрессовывания шкива на вал, в случае необходимости, выполняют его закрепление от возможного осевого перемещения.

Натяжение ремней передачи осуществляется за счет переме­щения электрического двигателя с расположенным на его валу шкивом. Перемещение электрического двигателя обеспечивается за счет его установки на подвижных салазках (рис. 10, а) либо на качающейся плите (рис. 10, б). В первом случае при вращении винта 2 электрический двигатель перемещается по направляющим плиты L. При размещении электрического двигателя на качаю­щейся плите натяжение ремня осуществляют, вращая одну из гаек винта 5, в результате чего электрический двигатель 4 вместе с пли­той 3 поворачивается вокруг оси, обеспечивая заданное натяже­ние ремня. Положение электрического двигателя фиксируют кон­тргайкой, расположенной на винте 5.

При использовании в ременной передаче специального натяж­ного устройства с роликами (рис. 10, в), которое состоит из стой­ки 9 и рычага 7 с установленными в нем роликами 6, регулирова­ние натяжения ремня осуществляется за счет перемещения груза 8 по свободному плечу рычага 7. Положение груза на плече рычага фиксируют при достижении необходимого натяжения ремня.

Способы натяжения ремня в ременной передаче
Рис. 10. Способы натяжения ремня в ременной передаче:
а — перемещением двигателя на специальных салазках; б — с использованием качающейся плиты; в — при помощи натяжных роликов; 1 — плита; 2, 5 — винты; 3 — качающаяся плита; 4 — электрический двигатель; 6 — натяжной ролик; 7 — ры­чаг; 8 — груз; 9 — стойка

Применяют натяжные ролики главным образом для плоскоре­менных передач.

Контроль собранной ременной передачи сводится к опреде­лению степени натяжения ремня на шкивах передачи, так как сла­бое натяжение ремня приводит к его проскальзыванию, что ведет к изменению передаточного отношения передачи в сторону умень­шения. Чрезмерное натяжение ремня приводит к повышению давления на подшипниковые опоры передачи и, как следствие, к более быстрому их изнашиванию.

В технических условиях на сборку ременной передачи обычно задается усилие натяжения ремня в пределах 50… 100 Н, под воз­действием которого ремень передачи должен иметь соответствую­щий прогиб.

Величину прогиба ремня передачи определяют, устанавливая на образующие шкивов линейку и прикладывая к ремню опреде­ленное усилие, используя динамометр. После этого измеряют рас­стояние от ремня до линейки, приложенной к образующим шки­вов. Это расстояние должно соответствовать величине прогиба, указанной в технических условиях на сборку передачи.