Что такое люфт в косозубых шестернях?
Негативная реакция в косозубая передача Зазор между зубьями неведущей пары — это общий зазор между не ведущими и ведомыми боковыми поверхностями, когда они соприкасаются на расчетном межосевом расстоянии. Точнее: когда одна из шестерен сопряженной пары зафиксирована, зазор — это угловой диапазон, в пределах которого другая шестерня может вращаться без соприкосновения боковых поверхностей зубьев. Это зазор, заложенный в зацепление для компенсации теплового расширения, производственных допусков, пространства масляной пленки и ошибок сборки, а также для предотвращения помех между зубьями при изменении направления вращения или при незначительном увеличении межосевого расстояния из-за теплового расширения корпуса.
Зазор измеряется на делительной окружности как линейное смещение j_t (зазор в поперечной плоскости, в мм) или как угловой люфт j_α на валу шестерни (в угловых минутах или миллирадианах). Эти два параметра связаны соотношением: j_α = 2 × j_t / d₁, где d₁ — диаметр делительной окружности. Для целей закупки и контроля зазор почти всегда указывается как j_t или как отклонение толщины зуба от номинального значения.
Почему возникает негативная реакция — четыре инженерные причины
При нагреве редуктора от температуры холодного пуска до рабочей температуры межосевое расстояние зубьев увеличивается со скоростью, определяемой коэффициентом теплового расширения материала корпуса (чугун: 11 мкм/м·°C, алюминий: 23 мкм/м·°C). Для чугунного корпуса с межосевым расстоянием 200 мм и повышением температуры на 50°C: ΔC = 11 × 10⁻⁶ × 200 × 50 = 0,11 мм. Без учета люфта это тепловое расширение привело бы к заеданию боковых поверхностей зубьев и вызвало бы их сдавливание.
Ни одна шестерня или корпус не изготавливаются точно по номинальным размерам. Межосевое расстояние имеет производственный допуск, толщина зуба имеет допуск, а диаметр делительной окружности шестерни имеет допуск. Зазор компенсирует наихудшее сочетание этих допусков, не вызывая заедания зубьев — минимальный зазор рассчитан таким образом, чтобы превышать наихудший набор допусков.
Масляная пленка EHL между не ведущими боковыми поверхностями зубьев (слабой стороной зацепления) должна иметь достаточный зазор, чтобы предотвратить выдавливание масла под давлением на боковых поверхностях холостого хода. На высоких скоростях косозубая передача В приводах недостаточный люфт на стороне зазора может создавать колебания давления масляной пленки, которые способствуют возникновению шума.
Мелкие частицы износа и загрязнения в трансмиссионном масле должны иметь возможность проходить через бесконтактную зону без заклинивания. Шестерни с очень малым люфтом подвержены заклиниванию из-за частиц, которые создают ударные нагрузки при выбросе частиц — именно поэтому шестерни с малым люфтом так важны. косозубая передача В некоторых областях применения также требуется очень тонкая фильтрация масла.
Как контролируется люфт — толщина зубьев и межосевое расстояние.
Негативная реакция в косозубая передача Пара определяется двумя независимыми переменными: толщиной зуба каждой шестерни (измеряемой в нормальной плоскости как нормальная хордовая толщина зуба s_n) и фактическим межосевым расстоянием, на котором собрана пара. Связь между ними и результирующим люфтом следующая:
j_n = (s_n_nominal − s_n_actual_pinion − s_n_actual_gear) × cos α_n
На практике люфт контролируется в основном путем указания толщины зуба. отклонение от номинальной толщины — в результате чего зубья шестерни становятся немного тоньше, чем идеальная номинальная толщина эвольвенты. Стандарт DIN 3967 предоставляет стандартизированную систему классов допуска толщины зубьев, определяющую, насколько тоньше может быть фактический зуб по сравнению с номинальной толщиной.
Система допусков толщины зубьев DIN 3967
Стандарт DIN 3967 устанавливает допуск на толщину зуба для косозубая передача в виде двух отклонений от номинальной толщины зуба: верхнее отклонение A_s (насколько тоньше номинальной максимально допустимой толщины зуба) и нижнее отклонение A_i (насколько тоньше минимальной). Оба значения A_s и A_i отрицательны (фактическая толщина зуба всегда меньше номинальной, чтобы обеспечить люфт). Допуск по толщине зуба T_s = A_s − A_i.
| Класс DIN 3967 | Описание | Типичный диапазон j_n (при Mn=5, α_n=20°) | Приложение |
|---|---|---|---|
| d (очень большой) | Очень большой запас по люфту | 0,30–0,60 мм | Мощные низкоскоростные промышленные приводы; большие перепады температур; простота сборки. |
| e (большой) | Сильный обратный эффект | 0,20–0,40 мм | Стандартные промышленные редукторы (крановые лебедки, конвейеры, насосы) |
| f (нормальный) | Обычный обратный удар | 0,14–0,28 мм | Общее машиностроение, стандартные закрытые редукторы — наиболее распространенная спецификация. |
| g (узкий) | Более узкая обратная реакция | 0,08–0,18 мм | Высокоточное оборудование, станки (без позиционирующих осей) |
| h (тугой) | Плотная — от нуля до минимума | 0,00–0,10 мм | Оси позиционирования ЧПУ, поворотные столы, приводы привода для печатных станков, сервоприводы с реверсом. |
Стандартный люфт против жесткого люфта — когда каждый из них подходит.
Детали зубчатого колеса с косозубыми шестернями — зазор представляет собой величину зазора на неведущих боковых поверхностях (слабой стороне) при контакте ведущих боковых поверхностей. Он определяется фактической толщиной зуба относительно номинальной, измеренной как нормальная хордальная толщина зуба s_n на делительной окружности.
Стандартный люфт (DIN 3967 Класс e/f) — Приводы-передатчики
Стандартный люфт (класс e или f по DIN 3967) является правильным параметром для подавляющего большинства случаев. косозубая передача Приводы с передачей мощности — краны, конвейеры, компрессоры, насосы, вентиляторы и обычные закрытые редукторы. В классе f (нормальный) люфт приблизительно 0,1–0,25 мм обеспечивает достаточный зазор для компенсации теплового расширения, учитывает производственные допуски и позволяет смазочной пленке правильно функционировать. Стандартный люфт не вызывает никаких проблем в работе приводов с односторонним или нечастым реверсированием — зазор слишком мал, чтобы вызывать слышимый эффект при медленном или нечастом реверсировании.
Жесткий обратный ход (класс DIN 3967 g/h) — когда это важно
Жесткий люфт необходим в двух конкретных категориях применений, в обеих из которых... косозубая передача пары, в которых часто меняется направление вращения и где важна точность углового положения выходного вала:
- Оси позиционирования станков с ЧПУ: В станках с ЧПУ оси X, Y, Z используют реечные или шариковинтовые приводы. косозубые шестерни в сервоприводе. Любой люфт в зубчатой передаче проявляется как потеря хода при изменении направления вращения оси — двигатель проходит через зазор люфта до того, как начнет двигаться стол, создавая ошибку позиционирования, равную люфту, деленному на передаточное число инструмента. Люфт класса g или h (обычно j_n = 0,01–0,04 мм для шестерен сервопривода с Mn = 2–4) ограничивает эту потерю хода до значений ниже целевого значения повторяемости позиционирования оси (обычно ±1–5 мкм).
- Приводы печатных и упаковочных машин: Многоцветные печатные машины требуют точной приводки (выравнивания цвета) при скорости печати более 10 000 листов в час. Любой люфт в зубчатых передачах, приводящих в движение печатные цилиндры, вызывает циклическую ошибку приводки при частоте реверсирования колебательных приводов. Люфт класса G является стандартным для приводов печатных цилиндров.
Как на практике измеряется негативная реакция
Для проверки используются три практических метода. косозубая передача негативные последствия в процессе производства и входного контроля:
| Метод | Как это работает | Лучше всего подходит для | Ограничение |
|---|---|---|---|
| Анализатор зубчатых передач (толщина зубьев) | Измеряет фактическое отклонение толщины зубьев (A_s, A_i) на анализаторе зубчатых передач; рассчитывает ожидаемый люфт на основе измерений обеих шестерен. | Контроль качества на производстве; входной контроль незакрепленных шестерен перед сборкой. | Не учитывает фактическое изменение межосевого расстояния в корпусе. |
| Шнур (щуп) в сетке | Вставьте щуп между нерабочими боковыми поверхностями зубьев так, чтобы рабочие поверхности находились в полном контакте; максимальная толщина щупа, которая проходит через него, равна люфту. | Полевые измерения на собранном редукторе; быстро и недорого. | Сложно для косозубых передач с большой шириной рабочей поверхности (калибр должен контактировать по всей диагональной линии контакта). |
| Циферблатный индикатор на ободе шестерни | Зафиксируйте одну шестерню; покачивайте сопряженную шестерню вперед-назад; общее показание индикатора равно люфту на диаметре делительной окружности. | Собранный редуктор; измерен истинный рабочий люфт, включая межосевое расстояние корпуса. | Требуется одновременный доступ к обоим зубчатым колесам; целесообразно только при открытых или доступных зацеплениях шестерен. |
Как усиливается негативная реакция на протяжении срока службы
Как косозубая передача В процессе эксплуатации пара зубьев изнашивается, обе боковые поверхности зубьев постепенно теряют материал — фактическая толщина зуба уменьшается, а зазор увеличивается. В хорошо смазанном промышленном редукторе с мягкими боковыми поверхностями зубьев (QT HB 280) нормальный износ увеличивает зазор примерно на 0,005–0,020 мм в год непрерывной работы при умеренной нагрузке. Когда зазор превышает примерно в 3 раза первоначальное расчетное значение, шум редуктора обычно заметно возрастает из-за увеличения ударной силы на стороне люфта при реверсировании нагрузки, а также увеличивается изгибающее напряжение в корне зуба из-за динамической перегрузки от удара. Поэтому измерение зазора является полезным параметром мониторинга состояния — увеличение скорости зазора указывает на ускоренный износ и сигнализирует о приближающейся необходимости технического обслуживания.
Указание люфта на чертеже косозубой шестерни
Люфт указывается в косозубая передача На чертеже используется обозначение класса отклонения толщины зуба согласно DIN 3967. Правильное обозначение на чертеже в таблице данных шестерни выглядит следующим образом:
Класс отклонения толщины зуба: DIN 3967 − [класс люфта][класс допуска]
Пример: DIN 3967 − ef (класс люфта e, допуск по толщине зуба f)
Два символа указывают: первый — класс люфта (от a до d = большой; e, f = нормальный; g, h = малый), а второй — допуск по толщине зуба (ширина диапазона от максимальной до минимальной толщины зуба). Типичные спецификации для косозубые шестерни: DIN 3967 − ef (стандартное промышленное исполнение), DIN 3967 − fg (прецизионное промышленное исполнение), DIN 3967 − gh (сервопривод/позиционирование).
Korea Ever-Power — Обратная реакция гарантирована и подтверждена для каждого заказа.
Корейская станция "Вечное энергетическое поле" косозубая передача — Отклонение толщины зуба по стандарту DIN 3967 измеряется на анализаторе зубчатых передач и указывается в сертификате контроля. Подтверждение класса люфта входит в стандартную документацию по каждому заказу на прецизионную обработку.
Компания Korea Ever-Power указывает правильный класс люфта DIN 3967 для каждого изделия. косозубая шестерня Заказ — подтверждение соответствующего класса для типа применения (стандартная передача мощности или сервопривод позиционирования) и проверка фактического отклонения толщины зубьев с помощью измерения анализатором зубчатых передач. В качестве прямого производитель косозубых передачКласс люфта подтверждается в сертификате проверки, прилагаемом к каждому заказу.
Часто задаваемые вопросы
Нет — класс точности DIN (DIN 3962) и класс зазора (DIN 3967) являются независимыми спецификациями. Шестерня может иметь точность класса DIN 5 со стандартным (класс e/f) зазором или точность класса DIN 8 с малым (класс g/h) зазором. Класс точности определяет, насколько точно профиль зуба, шаг и зазор соответствуют идеальной геометрии; класс зазора определяет, насколько тоньше фактический зуб по сравнению с номинальной толщиной. Оба параметра должны быть указаны на чертеже — ни один из них не подразумевает другой.
Когда косозубая передача При нагреве редуктора корпус расширяется, увеличивая межосевое расстояние. Поскольку люфт j_n ∝ (C − C_design) для заданной толщины зуба, увеличение C приводит к увеличению люфта. Сами зубья шестерни также расширяются, но межосевое расстояние корпуса увеличивается пропорционально больше, чем диаметр делительной окружности для типичной стальной шестерни в чугунном корпусе — потому что корпус имеет большую длину при рабочей температуре (межосевое расстояние 200 мм против радиуса шестерни 40 мм). Это означает, что люфт всегда больше при рабочей температуре, чем при холодной сборке, поэтому минимальный люфт должен рассчитываться при рабочей температуре, а не при холодной сборке.
В стандартном однозарядном устройстве истинный нулевой люфт недостижим. косозубая передача Из-за производственных допусков и требований к тепловому расширению возникает пара. Достижимо: отсутствие люфта. косозубая передача В некоторых случаях для компенсации люфта используется пружинная осевая предварительная нагрузка: одна шестерня разделяется на две по оси, и пружина прижимает одну половину к сопряженной шестерне, устраняя зазор на стороне с люфтом. Такой подход позволяет добиться практически нулевого люфта в системах позиционирования, но при этом увеличивается износ боковой поверхности зубьев из-за постоянной силы предварительной нагрузки и потери крутящего момента из-за трения предварительной нагрузки.
Для большинства видов передачи электроэнергии в промышленности. косозубая передача Замена — крановые лебедки, приводы конвейеров, редукторы насосов, приводы вентиляторов — подходит класс E (большой) или класс F (нормальный) по стандарту DIN 3967. Класс E предпочтительнее, когда оригинальный корпус редуктора изношен, а фактическое межосевое расстояние немного больше номинального (что обеспечивает меньший запас по люфту, чем новый корпус). Класс F является стандартным для новых корпусов и заменяемых шестерен в исправных корпусах. Класс G или H следует указывать только в том случае, если подтверждено, что это сервопривод или привод позиционирования — меньший, чем необходимо, люфт создает трудности при сборке и ускоряет износ без каких-либо эксплуатационных преимуществ.
Укажите правильный класс люфта для вашей косозубой шестерни.
Укажите тип вашего применения, диапазон рабочих температур и наличие реверса привода под нагрузкой. Компания Korea Ever-Power подтверждает правильность класса люфта DIN 3967, указывает его на производственном чертеже и проверяет фактическое отклонение толщины зубьев с помощью измерения на анализаторе зубчатых передач при каждом заказе.
Стандарт DIN 3967, классы от a до h · Анализатор зубчатых передач для измерения толщины зубьев · Сертификат на наличие зазоров · Минимальный заказ: 1 штука
Редактор: Cxm
