Содержание7
Шестерня и звёздочка лежат на плите рядом, и заказ на изготовление шестерен часто сводится к обводу контура. У шестерни контакт идёт по боку эвольвенты, у звёздочки ролик цепи садится в седло. Общий силуэт зуба общего профиля не даёт. Дальше — какие размеры снимать с образца, когда износ искажает кривую и что писать в заявке, чтобы деталь встала в пару или в цепь.
Коротко: шестерню задают модулем, числом зубьев и углом контура, звёздочку — шагом цепи и диаметром ролика. Делительный диаметр шестерни d = m·z, звёздочки d = p / sin(180°/z). Крючок, питтинг и вытянутая цепь в программу не входят: профиль строят заново, образец даёт число зубьев, ширину венца и посадку.
Чем зацепление шестерён отличается от работы звёздочки с цепью
Цилиндрическая шестерня передаёт вращение боковым контактом зубьев. Эвольвентный профиль формирует рабочую поверхность зуба шестерни. Типовой угол исходного контура 20°. На старой передаче угол бывает другим, и в чертёж попадает замер, а не силуэт с фотографии.
Модуль определяет шаг и делительные диаметры шестерни. Шаг по делительной окружности равен π·m, делительный диаметр d = m·z. Пара работает при одном модуле и одном угле контура. Коэффициент смещения меняет толщину зуба и межосевое расстояние, модуль он не подменяет.
Звёздочка передаёт тягу ролику цепи. Роликовая цепь передаёт тягу через ролик на зуб: ролик садится в седло. Шаг цепи задаёт шаг зубьев и делительный диаметр звёздочки: d = p / sin(180°/z). Седло зависит от диаметра ролика. Эвольвентный профиль седло не формирует, поэтому изготовление зубчатых шестерен и изготовление звёздочек расходятся на исходных данных. Эвольвентная фреза седло под ролик не строит.
Шестерня модуля 4 мм на 19 зубьев имеет d = 76 мм. Звёздочка на 19 зубьев при шаге цепи 15,875 мм имеет d ≈ 96,5 мм. Копия контура — нерабочая деталь. Профиль для изготовления шестерен строят заново: по модулю и углу контура или по шагу цепи и диаметру ролика.
Ведущие, ведомые и промежуточные элементы привода
Место детали в схеме задаёт, какая сторона зуба несёт нагрузку. Износ на образце показывает историю нагружения: рабочим профилем новой детали служит целая сторона, а не любая потёртость.
Ведущая шестерня давит рабочей стороной по направлению тяги, ведомая принимает тот же контакт ответным боком. Паразитная шестерня между двумя колёсами касается соседей разными боками одного зуба. Замер одной стёртой стороны занижает толщину противоположного профиля, и новая деталь на второй паре клинит или даёт лишний зазор.
Цепной контур собирают теми же ролями. Ведущая звёздочка изнашивается по тянущей стороне, ведомая — по ответной. Промежуточная звёздочка изменяет направление обвода роликовой цепи: рабочая сторона зависит от ветви, ведущей, ведомой или наружного прижима. След натяжной звёздочки на ведущую не переносят. Место элемента показывают на эскизе привода.
Замена одного колеса без межосевого расстояния и без ответной детали сдвигает пятно контакта к кромке: передача шумит и выкрашивается по краю. Звёздочка, приработанная к вытянутой цепи, с новой цепью того же шага не согласуется. Вал под колесом здесь нужен как база биения венца. Шейки и шпонки вала-шестерни указывают отдельно.
- Ведущая шестерня и ведущая звёздочка: рабочая сторона по направлению тяги.
- Ведомая: ответный контакт.
- Паразитная шестерня работает обоими боками зуба и сохраняет направление выходного вала.
- Промежуточная и натяжная: своя ветвь цепи и свой след износа.
Исходные данные, без которых геометрию не восстановить
Пять величин нужны и шестерне, и звёздочке: модуль или шаг цепи, число зубьев, профиль, ширина венца, посадка. Без любой из них геометрию выбирают наугад.
Длину общей нормали и хордальную толщину снимают с целого бокового профиля. Стёртая эвольвента занижает толщину и рисует ложный коэффициент смещения. У вытянутой цепи шаг больше номинала: впадины под новую цепь не годятся, ролик встаёт выше седла.
Ширину зубчатого венца пишут отдельно от ширины ступицы. Посадка включает диаметр, характер сопряжения, шпонку или шлицы. Головка зуба — плохая база: износ и фаска не входят в диаметр вершин. Чертежа нет — изготовление шестерен по чертежам всё равно заканчивается эскизом. Изготовление шестерни по образцу в цех уходит этим эскизом.
| Деталь | Обязательный параметр | Замер на образце | Что портит износ |
|---|---|---|---|
| Прямозубая | Модуль, z, угол, смещение, ширина венца, посадка | z, нормаль по целому боку, венец, отверстие | Бок и головка |
| Косозубая | То же, угол наклона и направление зуба | Угол и направление по целому участку | Один бок сильнее |
| Коническая | Внешний модуль, z пары, угол конуса, ширина, прямой или круговой зуб | Оба z, ширина зуба | Головка |
| Вал-шестерня | Параметры венца, шейки, биение к делительному диаметру | Венец как у колеса, шейки если не смяты | Посадочные шейки |
| Звёздочка | Шаг цепи, диаметр ролика, z, ширина венца, посадка | Шаг новой цепи или маркировка, z, ширина | Впадина и крюк |
Признаки образца, с которого профиль снимать нельзя
Обвод контура копирует дефект, когда кривая зуба уже разрушена. В эскиз ставят расчётный параметр, а профиль в программу не кладут. Изготовление шестерён на заказ по образцу опирается на число зубьев и посадку: эталон кривой — расчёт.
Питтинг и выкрашивание показывают, что эвольвента разрушена локально. Гладкая боковая поверхность сдерживает выкрашивание и снижает износ сопряжённой детали, поэтому новой шестерне задают шероховатость профиля. Рельеф язв в чертёж не переносят: он ускоряет выкрашивание пары и поднимает шум.
| Признак | Что ломается в работе | Что пишут в эскиз |
|---|---|---|
| Крючкообразный зуб звёздочки | Цепь садится на вершины, ролик срывает с седла, цепь соскакивает | Шаг и диаметр ролика новой цепи, z |
| Питтинг и выкрашивание | Язвы на боку, шум, ускоренный износ пары | Модуль, угол, смещение, шероховатость |
| Заострённая или сбитая головка | Ложный диаметр вершин, контакт по кромке | z, межосевое, ответная деталь |
| Разная толщина левого и правого профиля | Клин или люфт на второй стороне | Толщина целого бока или межосевое |
| Подрез ножки | Ослабленная ножка и шум | z, модуль и межосевое |
| Наварка или припиловка по месту | Случайный контур, пятно не повторяется | Ответная деталь и межосевое |
| Смятое отверстие, разбитая шпонка, биение | Эксцентриситет, пятно гуляет по обороту | Посадка по ответному валу |
| Цвета побежалости и грубые забоины | Перегрев и вмятины, профиль и твёрдость образца не эталон | Нагрузка, удары, среда; профиль расчётом |
Зубофрезерование, шевингование и шлифование: какую чистоту закладывать
Профиль считают по модулю, числу зубьев, углу контура и смещению. Зубофрезерование нарезает зубья до термообработки; при нестандартном смещении единицу фрезеруют по расчёту. После нарезки остаются погрешности шага, направления, профиля и биения — по отдельности.
Шевингование исправляет погрешности шага, угла наклона, профиля и эксцентриситета. Это разные параметры: «зуб чистый» в заявке их не заменяет. На чертеже — степень точности по ГОСТ 1643-81, он нормирует степени точности цилиндрических передач. Направление зуба, профиль и радиальное биение указывают отдельно. Гладкий бок после шевингования тише, меньше изнашивает пару и лучше держит выкрашивание. Огранка черновой фрезы эти эффекты оставляет. Шевингование правит зуб внутри припуска и изношенный обвод в эвольвенту не превращает.
Зубошлифование повышает точность геометрии после термообработки и даёт тихий ход; без него погрешность закалки остаётся в детали. Финишный шлиф нужен не каждой шестерне: при допуске по поверхности хватает зубофрезерования и термообработки. Глубину цементованного слоя назначает чертёж.
На звёздочку шевингование и шлифование эвольвенты не переносят. Запрос «станок для изготовления шестерен» — это маршрут под партию. Зубошлифование закладывают, когда чертёж просит точность и тишину после закалки.
- Расчёт профиля: модуль, число зубьев, угол, смещение.
- Нарезка мягкой заготовки фрезой, долбяком или фрезерованием.
- Шевингование до закалки по шагу, наклону, профилю и эксцентриситету.
- Термообработка.
- Зубошлифование — только по требованию чертежа к точности.
Источники. After Grinding, What's Left for Gear Hobbing, Shaping and Shaving
Косой зуб, конус, вал-шестерня и сталь в одной заявке
Изготовление косозубой шестерни добавляет к модулю и числу зубьев угол наклона и направление линии зуба, левое или правое. Ошибка левого и правого наклона делает пару несобираемой при верном межосевом.
Изготовление конических шестерен требует внешний окружной модуль, числа зубьев обоих колёс, угол делительного конуса и ширину зуба. Прямой и круговой зуб друг друга не заменяют.
Изготовление вала шестерни и изготовление валов и вал-шестерён — одна заготовка: венец плюс шейки. В заявке галтели, шпонка или шлицы, резьбы и биение шеек к делительной окружности. Если вал и зуб упрочняют по-разному, зону термообработки пишут отдельно. Шейки проходят токарную обработку.
Стали для изготовления шестерен указывают как типовые: 45 при умеренной нагрузке, 40Х и 40ХН под объёмную закалку с отпуском, 18ХГТ, 12ХН3А и 20ХН3А под цементацию и закалку. Сталь 40Х применяется как материал объёмно закаливаемых колёс. Твёрдость, глубину слоя и балл зерна назначает чертёж. Марки нет — в заявке описывают нагрузку, удары и среду.
Звёздочку здесь снова задают шагом цепи и диаметром ролика. Модуль шестерни и цементуемую марку на цепной венец не переносят.
- Косозубая — угол и направление зуба.
- Коническая — внешний модуль, пара z, угол конуса, прямой или круговой зуб.
- Вал-шестерня — шейки, галтели, шпонка или шлицы, биение к делительной.
- Звёздочка — шаг цепи и диаметр ролика.
Что указать в заявке на изготовление шестерни на заказ
Единичный и мелкий зуб с нестандартным смещением ведут фрезерованием рассчитанного профиля: операция сидит в фрезеровке деталей. Рядом по маршруту — фрезерование на ЧПУ и изготовление деталей по чертежам, когда зуб идёт партией, а не одной штукой. Восстановленные размеры проверяют на контроле на КИМ.
Производство ООО «Разар» стоит в Чебоксарах, отгрузка идёт по всей России. Заявки «изготовление шестерен москва», «изготовление шестерен казань» и «изготовление шестерен спб» закрываем отгрузкой из Чебоксар в эти города. Срок и цена зависят от заготовки, термообработки и того, входит ли шлифование зуба: цифру до чертежа не ставят.
Для шестерни в строке модуля, для звёздочки в строке шага цепи пустая ячейка останавливает расчёт.
- Чертёж или образец и эскиз места в приводе.
- Модуль или шаг цепи и диаметр ролика.
- Число зубьев.
- Угол профиля или наклон и направление зуба.
- Ширина венца отдельно от ступицы.
- Посадка, шпонка или шлицы.
- Марка стали и нужна ли закалка.
- Нужно ли шлифование зуба.
- Количество и город отгрузки.
- В программу не кладут скан изношенного контура.
Комплект без любого из этих пунктов возвращается на уточнение до запуска в металл. Скан стёртого зуба маршрутом не является.