Расчет параметров червячной фрезы для колес беззазорных передач с переменной толщиной витка червяка

В целом ряде случаев, например, в приводах нажимных устройств прокатных станов, работающих в режиме автоматического регулирования размеров проката, к реверсивной червячной передаче предъявляется требование безза- зорности зацепления. Причем эта беззазорность должна сохраняться и по мере износа зубьев червячного колеса.

Для достижения этой цели червяк выполняется с переменной вдоль оси толщиной витка, т.е. осевой модуль m_xL по левой стороне витка выполняется отличным от модуля m_xR по правой стороне витка, и осевые шаги - по левой стороне витка p_L, по правой стороне витка p_R, - различны. По мере износа зубьев червячного колеса червяк периодически, в ремонтном режиме, смещают в осевом направлении, тем самым в зацепление вводится более толстый участок витка, и таким образом происходит выборка зазора.

Разность правого и левого шагов Ap_x=p_L-p_R обычно принимается в пределах (0,1...0,2) среднего модуля. В известных ранее конструкциях таких передач осевой угол профиля на обеих сторонах витка выполнялся равным стандартному а_Х|= 20°. Нарезание зубьев колеса выполнялось либо специальной фрезой, производящая поверхность которой была бы идентична активной поверхности витков червяка, либо однорезцовой летучкой в два прохода раздельно для каждой стороны зуба. Для первого из проходов тангенциальная подача рассчитывалась исходя из осевого модуля т _xL, для второго - из m_xR. Такой способ нарезания является нетехнологичным и непроизводительным. Кроме того, профили зубьев в среднем сечении колеса получаются несимметричными, причем профиль, соответствующий большему модулю m_xL, как правило, получается подрезанным.

С целью устранения этих недостатков было предложено зубья колеса нарезать обычной архимедовой червячной фрезой увеличенного (по отношению к червяку) диаметра со стандартными модулем /и_хо, осевым углом профиля а_хо и соответствующим им модулем зацепления м_ыь а равенство шагов зацепления на двух сторонах витка обеспечивать за счет коррекции осевых углов профиля червяка согласно условиям

На рис. 6.7 показано среднее осевое сечение синтезированной таким образом передачи и ее сечение плоскостью А-А, касательной к делительному цилиндру червяка.

Рис. 6.7. Беззазорная червячная передача

Последовательность расчета параметров червяка и параметров установки фрезы рассмотрим на конкретном примере.

Пример. Исходные данные передачи: а_к = 165мм, 2 - 2, г₂= 24, <}_л = 90мм, /и_хср= 10,00мм; иг_х[ = 10,40мм; т_хЛ= 9,86мм.

Исходные данные фрезы: /и_х0м = 10,0мм; ?/₀ = 120,0мм; с₀= 2, а_хо = 20°, /«ьо = 9,2838мм, у₀=9°28'.

По этим исходным данным находим последовательно: осевые шаги для левого и правого профиля червяка:

разность осевых шагов левого и правого профиля: делительные углы подъема витка червяка:

нормальные углы профиля витка червяка:

осевые углы профиля витка червяка:

В случае, если получившиеся значения о._хК выходят за пределы диапазона (15°...25°), корректируем исходные значения т_х[ и т_хЛ, по возможности сохраняя заданную разность Ар_х, и повторяем расчет.

После этого определяем радиусы кривизны сечения витка плоскостью, касательной к его делительному цилиндру:

и сравниваем больший из них, в нашем случае правый, с радиусом кривизны аналогичного сечения витка фрезы

Условие означает, что в передаче обеспечивается локализация

пятна контакта. Если это условие не выполнено, то необходимо увеличить диаметр фрезы и повторить расчет. На другой стороне витка Ль будет заведомо меньше Ло.

Станочное межосевое расстояние при нарезании зубьев составляет а ₀= а _№+ 0,5(6 о - с11) = 180мм

При этом ось фрезы должна быть развернута в сторону увеличения наклона зуба на угол Ду = у_к - уо = 2°53'47".

В этом случае на правой стороне зуба расчетная точка расположена в средней плоскости колеса, а пятно контакта распространяется практически на всю ширину зубчатого колеса. На левой стороне зуба пятно контакта локализовано в продольном направлении, и центр его немного смещен в сторону входа червяка в зацепление на величину определяемую выражением (6.2.22):

Предложенный способ обработки избавляет от необходимости изготавливать специальный инструмент для нарезания передач с переменной толщиной витка червяка и позволяет существенно увеличить производительность зубона- резания.

Практика показала жизненность методов синтеза червячных передач с локализованным контактом на основе первичности зуборезного инструмента. Кроме перечисленных выше примеров, с использованием изложенного метода первичности инструмента на Электростальском заводе тяжелого машиностроения были спроектированы и изготовлены несколько видов оригинальных червячных передач, в их числе:

• - крупногабаритные спироидные передачи с локализацией контакта путем использования фрез увеличенного диаметра;
• - беззазорная глобоидная передача, у которой продольная модификация витка червяка выполнена по кривой, обеспечивающей распространение зоны контакта зубьев каждого из полувенцов разрезного колеса на всю длину каждой стороны витка червяка;
• - передачи с архимедовым червяком и эвольвентным косозубым колесом, сопряженность которых обеспечивается угловой и высотной коррекцией согласно уравнению (6.3.22).

В таких передачах винтовое движение одного из звеньев, например: червяка в устройстве индикации радиального перемещения валка, или колеса в механизме осевой регулировки валков стана винтовой прокатки, - позволяет свести к минимуму общее число звеньев и сумму зазоров в кинематической цепи этих устройств и тем самым повысить точность прокатываемых изделий.

Результаты исследований по синтезу передач с локализованным контактом оказались особо востребованными в новой экономической обстановке. В условиях старения парка зуборезных станков и неизбежного снижения их точности только намеренная локализация контакта уменьшает чувствительность передачи к погрешностям изготовления и позволяет сохранить качество выпускаемых передач на достаточно высоком уровне.