В косозубой передаче нормальную силу раскладывают на три составляющие:
· окружную силу Ft = 2T1/d1;
· осевую силу Fa = Ft tgβ;
· радиальную силу Fr = F't tgαw=Ft tgαw/cosβ;
а, также: Fn = F't/cos αw = Ft / (cosαw cosβ ).
Недостатком косозубых передач является наличие осевой силы Fa , которая дополнительно нагружает опоры валов. Этот недостаток устраняется в шевронной передаче. Последняя подобна сдвоенной косозубой передаче с противоположным направлением зубьев. Осевые силы здесь уравновешиваются на самом зубчатом колесе.
Формула коэффициента торцового перекрытия несколько отличается от прямозубой передачи:
.
Рекомендуется назначать εα . С увеличением z увеличивается εα. Поэтому выгодно применять колеса с большим числом зубьев при заданном диаметре колеса с малым модулем m. С увеличением угла β растет окружной шаг Pbt, при этом, εα уменьшается. Это является одной из причин ограничения больших значений угла β.
В косозубых передачах зубья нагружаются постепенно по мере захода их в поле зацепления, и в зацеплении всегда находится минимум две пары. Плавность косозубого зацепления значительно понижает шум и дополнительные динамические нагрузки.
Косозубые колеса могут работать без нарушения зацепления даже при εα<1, если обеспечено осевое перекрытие, т.е. выполнено условие:
bw tgβ > Pbt.
Вал-шестерня
Коэффициентом осевого перекрытия называют отношение:
Рекомендуемые значения коэффициента осевого перекрытия
ЛЕКЦИЯ № 8
Удельная нагрузка
Для косозубой передачи удельная нагрузка определяется по формуле: ,
где KHα– коэффициент неравномерности нагрузки зубьев, находящихся одновременно в зацеплении, выбирается из таблиц в зависимости от окружной скорости и степени точности, KHα=1,03…1,15; L - суммарная длина контактных линий, определяемая формулой:
.
Lрастет с увеличением угла β, что выгодно. Однако во избежание больших осевых сил в зацеплении, угол ограничивают диапазоном значений β = 8º….20º(22). Для шевронных колес допускают угол β до 30º и даже до 40º.
Распределение нагрузки на боковой поверхности зубьев по длине линии контакта
На боковой поверхности косого зуба линия контакта располагается под некоторым углом λ. Угол λ увеличивается с увеличением β.
По длине контакта нагрузка распределяется неравномерно. Ее максимум находится на средней линии зуба, т.к. при зацеплении серединами, зубья обладают максимальной суммарной жесткостью.
При движении зуба в плоскости зацепления линия контакта перемещается в направлении от 1 к 3 (см. рис.). При этом опасным для прочности может оказаться положение 1, в котором у зуба отламывается угол. Трещина усталости образуется у корня зуба в месте концентрации напряжений и затем распространяется под некоторым углом μ. Вероятность косого излома связана с напряжениями изгиба, а концентрация нагрузки q – отражается на прочности по контактным напряжениям. Поскольку qmaxнаходится в районе полюса зацепления, то выкрашивания следует ожидать именно здесь (qmax/q ).