Зубчатые колеса с внутренним зацеплением

ЗАО «НПО «Механик» изготавливает цилиндрические шестерни с внутренним зацеплением со следующими характеристиками:

— Класс точности — до 6 включительно;

— Модуль — до 30 включительно;

— Диаметр — до 3 500 мм включительно.

Изготавливаем цилиндрические шестерни с внутренним зацеплением в штучном и серийном производстве. Возможно изготовление по образцам и эскизам заказчика. Индивидуальный подход.

Особым типом цилиндрических зубчатых колес являются колеса с внутренним зацеплением, при котором зубья одного из колес сажаются с внутренней стороны обода. Внутреннее зацепление применяется для получения большей компактности всей передачи.

При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе опорно-поворотных устройст, применяют колёса с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Вращение ведущего и ведомого колеса в передаче с внутренним зацеплением совершается в одну сторону.

В такой передаче меньше потери на трение и, соответственно, выше КПД.

Зубчатые колеса с внутренним венцом имеют ряд преимуществ: минимизация массогабаритных характеристик механизмов; высокие передаточные отношения (например, в планетарных механизмах) при небольших габаритах редуктора; облегчение компоновки механизмов и машин.

Передачи внутреннего зацепления с каждым годом находят все более широкое применение в силу того, что они по сравнению с передачами внешнего зацепления, имеют ряд преимуществ:

  • Наличие большой дуги зацепления;
  • Большой коэффициента перекрытия;
  • Меньший скольжения профилей зубьев, что способствует уменьшению трения, повышению износостойкости, работоспособности и долговечности зубчатых передач.

Отличительной особенностью таких передач является их компактность, что способствует уменьшению массогабаритных характеристик.

Основное применение зубчатые колеса внутреннего зацепления нашли в оборонной промышленности, судостроении, автотракторной промышленности и в промышленности по производству дорожных машин и оборудования.

В настоящее время известно множество способов нарезания зубчатых колес с внутренними зубьями.

Традиционным и наиболее распространенным методом является метод зубодолбления, который обеспечивает высокую точность и универсальность обработки зубчатых колес данного типа. Метод может быть использован практически на всех типах зубодолбежных станков. В качестве инструмента применяются дисковые, чашечные и хвостовые долбяки. Зубодолбление характеризуется наличием рабочих ходов инструмента, во время которых происходит формообразование профиля зуба, и наличием холостых ходов, что обусловливает низкую производительность данного метода и является существенным недостатком.

Помимо этого для обработки зубчатых колес внутреннего зацепления в ряде случаев используется фрезерование дисковыми фрезами по методу единичного деления. Обработка осуществляется на зубофрезерных станках, которые комплектуются специальной головкой, устанавливаемой вместо фрезерного суппорта. Инструмент — дисковая модульная фреза предназначена для нарезания определенного колеса. Производительность и точность (не лучше 10 степени точности по ГОСТ 1643-81) при использовании упомянутой технологии обработки колес даже ниже, чем при традиционном зубодолблении.

Для изготовления крупномодульных зубчатых колес примененяют пальцевый инструмент. Однако этот метод очень ограничен в применении. Для нарезания зубчатых колес с внутренними зубьями применяют также червячные фрезы-улитки, работающих по методу копирования с непрерывным делением. Фреза устанавливается на шпинделе специальной головки. При этом один зуб фрезы является калибрующим. Как и в предыдущих случаях, производительность и точность метода недостаточно высокие.

Читайте также:  Проверка акб на утечку мультиметром

Изготовление зубчатых колес с внутренним венцом возможно с применением цилиндрических протяжек. Метод протягивания является наиболее производительным и точным. К недостаткам метода следует отнести сложность и высокую стоимость инструмента, необходимость создания специальных станков, развивающих большие усилия, и ограничение диаметра обрабатываемых колес.

Основным недостатком всех вышеперечисленных методов обработки является низкая производительность, а в ряде случаем, исключая зубодолбление и протягивание, низкая точность обработки. Кроме этого все инструменты за исключением долбяков и дисковых фрез являются сложными и дорогими.

Геометрические параметры зубчатых колес внутреннего зацепления мо­гут быть рассчитаны по принципу стандартного внешнего зацепления, обращенного внутрь, с головками и ножками во встречных направлениях. Однако для предот­вращения подрезания зубьев и улучшения формы и работы зубьев рекомендуется увеличить внутренний диаметр охватывающего зубчатого колеса и, соответственно, увеличить наружный диаметр малой шестерни.

Зубчатые колеса внутреннего зацепления обычно нарезают круглым долбяком методом обкатывания. Чтобы избежать интерференции между головкой зуба долбяка и переходной поверхности зуба колеса при врезании и радиальном отводе долбяка, а также срезания уголков на вершине зуба колеса, долбяк должен быть меньше, чем сопряженная с нарезаемым внутренним колесом шестерня.

Наладка станка на нарезание зубчатых колес внутреннего зацепления производится по тем же формулам, что и для колес наружного зацепления. Различие заключается лишь в том, что при нарезании зубчатых колес внутреннего зацепления направления вращения долбяка и заготовки одинаковы, тогда как при нарезании колес наружного зацепления они противоположны.

Зубчатые колеса внутреннего зацепления шевингуют на специальных станках или на шевинговальных станках для колес с внешним зацеплением, имеющих приспособление для внутреннего шевингования. Колеса с шириной зубчатого венца свыше 20 мм обрабатывают методом параллельного шевингования. Цикл работы станка аналогичен циклу шевингования колес с внешним зацеплением. Зубья шевера имеют небольшую бочкообразность, чтобы избежать интерференции с зубьями обрабатываемого колеса.

Зубчатые колеса, имеющие ширину венца менее 20 мм, или со ступицей, ограничивающей возвратно-поступательное движение, обрабатывают врезным шевингованием.

По сравнению с передачами наружного зацепления цилиндрические передачи с внутренним зацеплением имеют во много раз меньшее относительное скольжение рабочих поверхностей зубьев, меньшее удельное давление между рабочими поверхностями зубьев и меньшие размеры при сравнительно большом передаточном отношении и малом межцентровом расстоянии. Однако они не получили большого распространения, поскольку они более сложны в изготовлении и при их применении не обеспечивается достаточная жесткость валов вследствие консольного расположения колеса и шестерни.

По вопросам изготовления цилиндрических шестерен с внутренним зацеплением обращайтесь в отдел продаж по телефону:

Размеры dст,lст,S,fосновных конструктивных элементов колес внутреннего зацепления (рис.4.4) принимают по соотношениям для колес внешнего зацепления.

Конструктивное исполнение колес внутреннего зацепления может быть выполнено по одному из вариантов, показанных на рис. 4.4, а,би отличающихся расположением ступицы относительно зубчатого венца:а— ступица расположена внутри колеса, что обеспечивает лучшие условия работы зацепления по сравнению с вариантомб, в котором ступица вынесена за контур зубчатого венца. Однако вариантаможно применять в том случае, если между ступицей колеса и внутренней поверхностью зубчатого венца размещается зуборезный долбяк, которым изготовляют зубья колеса.

Читайте также:  Как правильно обжать коннектор

В табл. 4.1 приведены рекомендуемые диаметры Deдолбяка и размер ширины канавкиадля выхода долбяка и размещения стружки, образующейся при долблении зубьев прямозубых колес.

Большинство механических передач включает в себя зубчатые зацепления. Зубчатые передачи используются для изменения скоростей вращательного движения, направлений вращения и моментов. Они служат для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот, для изменения пространственного расположения элементов трансмиссии и осуществления многих других функций, необходимых для работы машин и механизмов.

Механизмы зубчатых передач

Зубчатые зацепления применяются для передачи вращательного движения от двигателя к исполнительному органу.

При этом производятся необходимые преобразования движения, изменение частоты вращения, крутящего момента, направления осей вращения.

Для всего этого служат различные виды передач. Классификация видов зубчатых передач по расположению осей вращения:

  1. Цилиндрическая передача состоит из колёсной пары обычно с разным числом зубьев. Оси зубчатых колёс в цилиндрической передаче параллельны. Отношение чисел зубьев называется передаточным отношением. Малое зубчатое колесо называется шестернёй, большое — колесом. Если шестерня ведущая, а передаточное число больше единицы, то говорят о понижающей передаче. Частота вращения колеса будет меньше частоты вращения шестерни. Одновременно при уменьшении угловой скорости увеличивается крутящий момент на валу. Если передаточное число меньше единицы, то это повышающая передача.
  2. Коническое зацепление. Характеризуется тем, что оси зубчатых колёс пересекаются и вращение передаётся между валами, которые расположены под определённым углом. В зависимости от того, какое колесо в передаче ведущее, они тоже могут быть повышающими и понижающими.
  3. Червячная передача имеет скрещивающиеся оси вращения. Большие передаточные числа получаются из-за соотношения числа зубьев колеса и числа заходов червяка. Червяки используются одно-, двух- или четырехзаходные. Особенностью червячной передачи является передача вращения только от червяка к червячному колесу. Обратный процесс невозможен из-за трения. Система самотормозящаяся. Этим обусловлено применением червячных редукторов в грузоподъёмных механизмах.
  4. Реечное зацепление. Образовано зубчатым колесом и рейкой. Преобразует вращательное движение в поступательное и наоборот.
  5. Винтовая передача. Применяется при перекрещивающихся валах. Из-за точечного контакта зубья зацепления подвержены повышенному износу под нагрузкой. Применяются винтовые передачи чаще всего в приборах.
  6. Планетарные передачи — это зацепления, в которых применяются зубчатые колёса с подвижными осями. Обычно имеется неподвижное наружное колесо с внутренней резьбой, центральное колесо и водило с сателлитами, которые перемещаются по окружности неподвижного колеса и вращают центральное. Вращение передаётся от водила к центральному колесу или наоборот.

Нужно различать наружное и внутреннее зацепление. При внутреннем зацеплении зубья большего колеса располагаются на внутренней поверхности окружности, и вращение происходит в одном направлении. Это основные виды зацеплений.

Существует огромное количество возможностей для их сочетания и использования в различных кинематических схемах.

Форма зуба

Зацепления различаются по профилю и типу зубьев. По форме зуба различают эвольвентные, круговые и циклоидальные зацепления. Наиболее часто используемыми являются эвольвентные зацепления. Они имеют технологическое превосходство. Нарезка зубьев может производиться простым реечным инструментом. Эти зацепления характеризуются постоянным передаточным отношением, не зависящим от смещения межцентрового расстояния. Но при больших мощностях проявляются недостатки, связанные с небольшим пятном контакта в двух выпуклых поверхностях зубьев. Это может приводить к поверхностным разрушениям и выкрашиванию материала поверхностей.

Читайте также:  Кому звонить когда нет электричества

В круговых зацеплениях выпуклые зубья шестерни сцепляются с вогнутыми колесами и пятно контакта значительно увеличивается. Недостатком этих передач является то, что появляется трение в колёсных парах. Виды зубчатых колёс:

  1. Прямозубые. Это наиболее часто используемый вид колёсных пар. Контактная линия у них параллельна оси вала. Прямозубые колёса сравнительно дешевы, но максимальный передаваемый момент у них меньше, чем у косозубых и шевронных колёс.
  2. Косозубые. Рекомендуется применять при больших частотах вращения, они обеспечивают более плавный ход и уменьшение шума. Недостатком является повышенная нагрузка на подшипники из-за возникновения осевых усилий.
  3. Шевронные. Обладают преимуществами косозубых колёсных пар и не нагружают подшипники осевыми силами, так как силы направлены в разные стороны.
  4. Криволинейные. Применяются при больших передаточных отношениях. Менее шумные и лучше работают на изгиб.

Прямозубые колёсные пары имеют наибольшее распространение. Их легко проектировать, изготавливать и эксплуатировать.

Материалы для изготовления

Основной материал для изготовления колёсных пар — это сталь. Шестерня должна иметь более высокие прочностные характеристики, поэтому колёса часто изготавливают из разных материалов и подвергают разной термической или химико-термической обработке. Шестерни, изготовленные из легированной стали, подвергают поверхностному упрочнению методом азотирования, цементации или цианирования. Для углеродистых сталей используется поверхностная закалка.

Зубья должны обладать высокой поверхностной прочностью, а также более мягкой и вязкой сердцевиной. Это предохранит их от излома и износа поверхности. Колёсные пары тихоходных машин могут быть изготовлены из чугуна. В различных производствах применяются также бронза, латунь и различные пластики.

Способы обработки

Зубчатые колёса изготавливаются из штампованных или литых заготовок методом нарезания зубьев. Нарезание производится методами копирования и обкатки. Обкатка позволяет одним инструментом вырезать зубья различной конфигурации. Инструментами для нарезания могут быть долбяки, червячные фрезы или рейки. Для нарезания методом копирования используются пальцевые фрезы. Термообработка производится после нарезки, но для высокоточных зацеплений после термообработки применяется ещё шлифовка или обкатка.

Обслуживание и расчёт

Техобслуживание заключается в осмотре механизма, проверке целостности зубьев и отсутствия сколов. Проверка правильности зацепления производится при помощи краски, наносимой на зубья. Изучается величина пятна контакта и его расположение по высоте зуба. Регулировка производится установкой прокладок в подшипниковых узлах.

Сначала надо определиться с кинематическими и силовыми характеристиками, необходимыми для работы механизма. Выбирается вид передачи, допустимые нагрузки и габариты, затем подбираются материалы и термообработка. Расчёт включает в себя выбор модуля зацепления, после этого подбираются величины смещений, число зубьев шестерни и колеса, межосевое расстояние, ширина венцов. Все значения можно выбирать по таблицам или использовать специальные компьютерные программы.

Главными условиями, необходимыми для длительной работы зубчатых передач, являются износостойкость контактных поверхностей зубьев и их прочность на изгиб.

Достижению хороших характеристик и уделяется основное внимание при проектировании и изготовлении зубчатых механизмов.

Ссылка на основную публикацию