Зубчатые передачи применяются почти во всех механизмах, которыми оснащены металлургические цехи (краны и подъемники, рольганги, лебедки перекидных устройств, приводы станов и т.п.)

Основными деталями зубчатых передач являются зубчатые колеса (шестерни). Они служат для передачи вращения от одного вала к другому, когда валы находятся не на одной оси.

В зависимости от взаимного расположения валов применяют передачи: цилиндрическую, коническую и винтовую.

Цилиндрическая зубчатая передача служит для передачи вращения с одного на другой параллельно расположенный вал (рис.1, а).

Коническая зубчатая передача служит для передачи вращения с вала на вал, расположенные с пересечением осей (рис.1,6).

Винтовая зубчатая передача применяется для передачи вращения с вала на вал, расположенные с перекрещивающимися, но не пересекающимися осями (рис. 1, в).

Рис. 1. Зубчатые передачи: а -- цилиндрическая: б -- коническая: в -- винтовяя: г--шевронная шестерня.

Зубчатое колесо и рейка служат для преобразования вращательного движения в поступательно-возвратное

Зубья цилиндрических колес могут быть прямыми (рис. 1, а и б), косыми и шевронными (елочными) -- рис. 1, г.

Шевронная шестерня состоит как бы из двух шестерен с косыми зубьями, соединенными вместе.

При работе зубчатых колес с прямыми зубьями в зацеплении одновременно находятся один или два зуба, вследствие чего работа передачи сопровождается некоторыми толчками.

Более плавная работа зубчатой передачи достигается применением косых или шевронных зубьев, так как при этом количество зубьев, участвующих в зацеплении, увеличивается.

Зубчатые колеса изготовляют из стальных поковок, стального литья и проката или из чугунных отливок. Для ответственных передач (например, грузоподъемных машин) применение чугунных зубчатых колес не допускается.

Классификация зубчатых колес. В зависимости от назначения передачи, типа зуба и скорости вращения зубчатые колеса подразделяются на четыре класса точности передач по допускам на изготовление и сборку (табл. 119).

Таблица 1 Классификация зубчатых колес

Класс			Допускаемая
точно-	Тип передач	Тип	окружная ско-	Примечание
сти		зуба	рость, м/сек
4	Цилиндрическая	Прямой	До 2	Применим, где точность
		Косой	» 3	и плавность не имеют
				значения, а также в
	Коническая	Прямой	» 1	ручных и ненагружен-
				ных передачах
3	Цилиндрическая	Прямой	» 6
		Косой	» 8
	Коническая	Прямой	» 2
		Косой	» 5
2	Цилиндрическая '	Прямой	» 10
		Косой	» 18
	Коническая	Прямой	» 5
		Косой	» 10
1	Цилиндрическая	Прямой	Выше 8	1 При требованиях боль-
		Косой	» 15	1 шой плавности переда-
	Коническая	Прямой	» 5	ли, а также в отсчет-
		Косой	» 10	ных механизмах

Зубчатые передачи делают открытыми, полуоткрытыми и закрытыми.

Открытыми называют передачи, которые не имеют кожуха (резервуара) для масляной ванны; смазываются такие передачи периодически консистентной смазкой. Обычно эти передачи тихоходные и применяются преимущественно в простых машинах и механизмах.

Полуоткрытые передачи отличаются от открытых наличием резервуара для жидкой масляной ванны.

Закрытыми называют передачи, которые вместе с подшипниками смонтированы в специальных корпусах.

Смазка шестерен редуктора производится различными способами:

1) при окружных скоростях шестерен выше 12---14 м/сек-- струйным способом с подачей, струи в зону начала зацепления зубчатых колес;

2) при окружных скоростях шестерен ниже 12 м/сек -- методом окунания.

При смазке методом окунания следует учитывать следующее:

а) большее зубчатое колесо пары должно быть погружено в масло на двух-трехкратную высоту зуба;

б) если у редуктора имеется несколько ступеней, то уровень масла определяется с учетом быстроходности передач.

В последнем случае уровень б (рис. 2) допускается, когда зубчатое колесо 1 тихоходной ступени вращается с небольшой скоростью. В редукторах, имеющих средние и большие

Рис. 2. Струйная смазка шестерен.

Рис. 3. Схема смазки шестерен окунанием.

скорости низко расположенных колес, последние погружают на двух-трехкратную высоту зуба большего колеса, а масло наливают до уровня а. смазки первой ступени ставят вспомогательное зубчатое колесо 3 с узким зубом, подающее смазку на рабочее колесо.

Вязкость заливаемого в редуктор масла выбирают в зависимости от скорости и нагрузки --обычно от 4 до 12°Е при температуре определения вязкости 50° С. При этом учитывают также температурные условия, в которых работает агрегат; при повышении температуры применяют масло большей вязкости, при понижении -- меньшей вязкости.

Открытые передачи смазывают обычно консистентными смазками (солидол, консталин и т. д.).

Набивку уплотнений, предусмотренных (чертежами) в подшипниках и по линии стыка корпуса редуктора, следует выполнять весьма тщательно во избежание утечки масла и попадания пыли в редуктор.

2. Износ и ремонт зубчатых передач

Зубчатые колеса выходят из строя по двум основным причинам: по износу зубьев и по поломкам их.

Износ обычно является следствием: 1) неполного сцепления и 2) повышенного трения (постепенный износ).

Износ в первом случае является, главным образом, результатом плохого монтажа и при правильной сборке (строгом соблюдении радиального зазора) обычно отсутствует. Однако изменение радиального зазора может быть также следствием выработки вкладышей подшипников, причем в результате выработки подшипников может быть как увеличение радиального зазора, так и его уменьшение (работа в распор).

Если нагрузка на вкладыши передается в стороны, противоположные сцеплению в процессе работы по мере выработки вкладышей возможно увеличение радиального зазора.

Если нагрузка на вкладыши передается в сторону оцепления (например, у зубчатых колес бегунков кранов, в процессе работы по мере выработки вкладыша (в данном примере вкладыша бегунка) возможно уменьшение радиального зазора.

В обоих случаях после смены вкладышей радиальный зазор восстанавливается.

Постепенный износ от повышенного трения зависит от ряда условий, в число которых входит твердость материала, из которого изготовлены шестерни, термообработка, правильность подбора смазки, недостаточная чистота масла и несвоевременность смены его, перегрузка передачи и т. п.

Правильный монтаж и хороший надзор в процессе эксплуатации -- основные условия продолжительной и бесперебойной работы оборудования.

Поломки зубьев шестерен происходят по следующим причинам: перегрузка шестерен, односторонняя (с одного конца зуба) нагрузка, подрез зуба, незаметные трещины в материале заготовки и микротрещины, как результат плохо проведенной термообработки, слабая сопротивляемость металла толчкам (в частности, как следствие непроведения отжига отливок и поковок), повышенные удары, попадание между зубьями твердых предметов и т. д.

2.1 Замена и ремонт зубчатых колес.

Рис. 4. Ремонт зубьев при помощи ввертышей с последующей наваркой

Как правило, зубчатые колеса с изношенными и поломанными зубьями подлежат не ремонту, а замене, причем замену рекомендуется производить одновременно обоих колес, входящих в данное зацепление. Однако, когда в зацеплении большое колесо во много раз превышает размер малого, необходимо своевременно заменить малое колесо, которое изнашивается быстрее большого примерно в передаточное число раз. Своевременная замена малого колеса предохранит от износа большое колесо.

Износ зубьев зубчатых колес не должен превышать 10--20 %: толщины зуба, считая по дуге начальной окружности. В малоответственных передачах износ зубьев допускается до 30% толщины зуба, в передачах ответственных механизмов значительно ниже (например, для механизмов подъема груза износ не должен превышать 15%: толщины зуба,- а у зубчатых колес механизмов подъема кранов, транспортирующих жидкий и горячий металл -- до 10%').

Шестерни с цементированными зубьями следует заменять при износе слоя цементации свыше 80 %1 его толщины, а также при растрескивании, выкрашивании или отлущивании цементированного слоя.

При поломке зубьев, но не более двух подряд в не особо ответственных передачах (например, механизмы передвижения кранов) допускается восстановление их, которое производится следующим способом: поломанные зубья вырубают до основания, по ширине зуба просверливают два-три отверстия и в них нарезают резьбу, изготовляют шпильки и туго ввертывают их в подготовленные отверстия, приваривают шпильки к шестерне и электросваркой наплавляют металл, придавая ему форму зуба, на зуборезном, фрезерном или строгальном станке или путем опиливания вручную придают наплавленному металлу форму зуба, после чего восстановленный профиль проверяют сцеплением с сопряженной деталью и по шаблону.

Последовательность операций восстановления зуба наплавкой показана на рис. 298.

Для облегчения процесса посленаплавочной обработки зубьев L-редних и больших модулей рекомендуется наплавлять их по

Рис. 5. Последовательность операций при наварке зубьев:

1 -- поломанный зуб; 2-- место вырубленного зуба; 3 -- наплавленный зуб по шпилькам; 4-- обработанный (опиленный) зуб.

медному шаблону (рис. 299), применение которого основано на том, что медный шаблон, имеющий форму впадин шестерни, образует грани зуба. При сварке, вследствие высокой теплопроводности меди, металл к шаблону не приваривается и после наплавки шаблон легко вынимается, а наплавленный металл наваривается, образуя форму зуба.

Рис. 6. Метод наплавки зубьев сваркой:

1 -- ремонтируемая шестерня;

2 -- наплавленный зуб; 3 -- медный шаблон.

Наплавка должна вестись обязательно качественными (толстообмазанными) электродами марки не ниже. После наплавки желателен отжиг.

Для особо ответственных механизмов (например, механизмов подъема кранов) наплавка (ремонт) зубьев не допускается, зубчатые колеса в этих случаях- должны заменяться новыми.

Не следует закреплять зубья различного рода ввертышами без сварки или в паз в виде ласточкина хвоста, так как эти способы ненадежны и не обеспечивают нормальной работы оборудования.

Зубчатые колеса с лопнувшим ободом ремонтируют обычно дуговой сваркой, разрабатывая сварочную технологию так, чтобы в результате сварки не образовалось дополнительных напряжений, вызывающих трещины в других элементах колеса (рекомендуется нагрев всей шестерни до красного каления, а также отжиг ее после сварки).

Зубчатые колеса с трещиной в ступице ремонтируют посадкой на ступицу специально откованного или отлитого и проточенного на станке стального бандажа, нагретого до 300--400° С.

Зубчатые колеса особо ответственных передач (например, механизмов подъема кранов), имеющие трещины в ©боде, спицах и ступице, заменяют; ремонт их сваркой или другим методом не разрешается.

Шестерни, вращающиеся с большим числом оборотов, а также зубчатые колеса большого диаметра при средних числах оборотов, необходимо подвергать статической балансировке.

2.2 Методы скоростного ремонта зубчатых передач

Скоростной ремонт зубчатых передач, как и других элементов оборудования, по. своей методике должен быть узловым.

При скоростных узловых ремонтах замена отдельных шестерен или зубчатых колес :не производится, замену их проводят заранее собранными узлами, причем, как это указано ранее, при рассмотрении , типов узлов, как ремонтно-монтажных единиц, может быть три:

крупные узлы, в состав которых входят спорные корпусы
(например, корпусы редукторов) и весь комплекс зубчатых зацеплений, смонтированных в данных корпусах;

группа связанных между собой при помощи зубчатых зацеплений индивидуальных узлов (например, валы, поз. /, 2, 3, совместно с, теми; деталями, которые смонтированы на них);

отдельные индивидуальные узлы, в состав которых входят зубчатые колеса.

В зависимости от специфических условий, характерных для данного ремонта, в план организации работ принимается один из указанных видов узлового ремонта.

Наиболее качественным является скоростной ремонт, проводимый путем замены отдельных крупных узлов -- редукторов.

Однако в этом случае необходимо, чтобы, во-первых, демонтируемый и вновь монтируемый редукторы были взаимозаменяемы, и, во-вторых, заранее была подготовлена соответствующая такелажно-монтажная оснастка.

Типизация редукторов, т. е. утверждение для данного цеха или предприятия в целом определенных типов и размеров взаимозаменяемых редукторов является важнейшим мероприятием, обеспечивающим проведение скоростных высококачественных ремонтов.

Список использованной литературы

1. Сборка машин в тяжелом машиностроение / Б.В. Федоров, В.А. Вавуленко и др. 2-е изд.. М.: Маш-е, 1987г.

2. Справочник-технолога- машиностроителя: в 2-х т. Под редакцией А.Г.Косиловой М.: Маш-е, 1985г.

3. Металлорежущие станки. Учеб. Пособие для втузов. Н.С. Колев и др. М.: Маш-ие, 1980г.

4. Схиртладзе А.Г., Новиков В.Ю., Тулаев Ю.И. Технологическое оборудование машин-ных производств. Учеб. Пособие. М.: Изд-во «Станкин», 1997г.