Короткий огляд модифікації профілю зубчастого колеса

I. Навіщо потрібна модифікація профілю зубчастого колеса? (Мета та необхідність)

1. Пружна деформація : Під час передачі потужності виникає незначна пружна деформація зубців шестерень, валів і підшипників. Це призводить до того, що ніжка зуба ведучої шестерні «перерізає» вершину зуба веденої шестерні (що відоме як «інтерференція»), викликаючи удар, вібрацію та шум.
2. Похибки виготовлення та монтажу : Самі шестерні мають незначні похибки кроку та відхилення профілю зубців. Під час монтажу можливі похибки міжосьової відстані та неспіввісність осей. Ці похибки порушують ідеальний стан зачеплення.
3. Термальна деформація : Тепло, що виділяється під час роботи системи, призводить до теплового розширення корпусу редуктора та шестерень, змінюючи початкові умови зачеплення.

• Контакт по краю вершини зуба : Посилення удару в зачепленні.
• Концентрація напруження : Надмірно високі контактні напруження на кінцях і коренях зубців.
• Підвищена вібрація та шум : Порушення стабільності та комфорту передачі.
• Знижена ефективність : Втрати енергії через додаткове тертя та ударні навантаження.

II. Основні типи корекції

1. Корекція профілю зубця — зміна по висоті зубця
   Вона полягає у зміні форми профілю зубця в площині, перпендикулярній до осі зубчастого колеса. Основні типи включають:
   • Зняття матеріалу з вершини зубця : Найпоширеніший метод модифікації профілю зуба, який полягає у відповідному зменшенні товщини невеликої частини евольвентного профілю зуба поблизу вершини зуба. Його призначення — компенсувати похибки базового кроку та деформацію зубів шестерні, уникнути крайового контакту вершини зуба, а також ударів під час входження та виходження із зачеплення, забезпечуючи плавну передачу.
   • Зменшення товщини біля основи зуба : Зменшення товщини в основі зуба в ділянці, що відповідає вершині зуба спряженої шестерні. Його призначення — запобігти втручанню між вершиною зуба спряженої шестерні та основою зуба поточної шестерні, а також сприяти плавному переходу під час зачеплення.
   • Модифікація у формі барабана : Формування профілю зуба у вигляді невеликого барабана, при якому середня частина трохи виступає. Його призначення — компенсувати ексцентричне навантаження та похибки монтажу шестерні, забезпечуючи краще концентрування навантаження посередині поверхні зуба та уникнення концентрації напружень на краях.
2. Модифікація сліду зуба — модифікація вздовж ширини зуба
   Це стосується зміни форми поверхні зуба у напрямку, паралельному осі шестерні. Основні типи включають:
   • Зменшення товщини на кінцях зуба : Відповідне зменшення товщини кінців зуба шестерні у напрямку лінії зуба. Його призначення — компенсувати деформацію валів і корпусу коробки передач, а також похибки лінії зуба шестерні, запобігти концентрації напруження на кінцях зуба й покращити розподіл навантаження по поверхні зуба.
   • Коригування профілю зуба (опукле) : Формування поверхні зуба у вигляді невеликої барабанної опуклості вздовж ширини зуба (посередині виступає, а кінці нижчі). Цей метод є найефективнішим способом коригування лінії зуба, значно компенсує ексцентричне навантаження, спричинене крученням валу та неправильним монтажем, забезпечує концентрацію контактного сліду в середній частині поверхні зуба й підвищує несучу здатність і термін служби.

III. Як здійснюється коригування профілю шестерні? (Методи виробництва)

1. Модифіковане шліфування зубчастих коліс : Найточніший і найпоширеніший метод. На верстаті з ЧПК для шліфування зубчастих коліс траєкторія руху шліфувального круга керується за допомогою програмного забезпечення, що дозволяє безпосередньо шліфувати потрібний модифікований профіль зуба. Це переважний метод для досягнення складних модифікацій (наприклад, опуклих зубів).
2. Модифіковане догортання зубчастих коліс : Для зубчастих коліс із м'якими поверхнями зубів можна використовувати модифікований різець для догортання, передаючи величину модифікації на поверхню зуба.
3. Модифіковане притирання зубчастих коліс : Принцип аналогічний догортанню, використовується модифікований притиральний круг для остаточної обробки загартованих зубчастих коліс. Цей метод не лише покращує якість поверхні, а й забезпечує певний ступінь модифікації.

Висновок