Бандажированные зубчатые колеса

Цилиндрические бандажированные зубчатые колеса состоят из литых чугунных или стальных центров и одного или двух бандажей, насаженных на центр с горячей посадкой, и изготовляются диаметрами до 5000 мм и массой свыше 50000 кг. Бандажированные зубчатые колеса используются для повышения несущей способности зубчатых передач применением кованых легированных сталей с более высокими механическими свойствами, для обеспечения работы зубчатых передач на более высоких окружных скоростях, а также устранения технологических трудностей при изготовлении стальных отливок для заготовок зубчатых колес больших размеров.

 

Наиболее эффективное повышение нагрузочной способности цилиндрической зубчатой передачи можно получить улучшением материала зубчатых колес. В известных методах расчета зубчатых передач нагрузка, допускаемая поверхностной прочностью зубьев, пропорциональна квадрату твердости материала зубчатого колеса или полусумме твердостей материала сопрягаемых зубчатых колес, поэтому небольшое увеличение твердости материала зубчатого колеса дает значительное повышение нагрузочной способности передачи. Например, при замене литого зубчатого колеса, выполненного из стали 35Л с твердостью 187НВ, на бандажированное зубчатое колесо с бандажом из стали 40Х с твердостью 229 НВ нагрузочная способность передачи повышается на 39...40 %.

Предпочтительно применять конструкцию бандажированного зубчатого колеса с шевронными зубьями с одним бандажом. В этом случае осевые составляющие силы взаимно уравновешиваются в бандаже. В зубчатом колесе с двумя бандажами, особенно при реверсивной работе передачи, может происходить осевое смещение бандажей с центра зубчатого колеса.

Выбор конструкции зубчатых колес. Бандажированные зубчатые колеса (листы 4, 5, 6) изготовляют с прямыми, косыми и шевронными зубьями. Большой диапазон значений диаметра, ширины и массы бандажированных зубчатых колес не позволяет свести их конструкцию к одному типу.

Конструкцию бандажированных зубчатых колес выбирают в зависимости от диаметра вершин зубьев da, ширины венца b и граничного диаметра Dгp. В табл. 5 выбор конструкции зубчатого колеса зависит от прочности и жесткости зубчатого колеса, технологических возможностей формовки, литья, выбивки формовочной земли и установки зубчатого колеса на станках для механической обработки.

Однодисковые бандажированные зубчатые колеса (лист 4, рис. 1) рекомендуется применять только с прямыми зубьями из-за малой осевой жесткости. Однодисковые зубчатые колеса с поперечными ребрами (лист 4, рис. 2) могут выполняться прямозубыми и косозубыми при угле наклона зубьев не больше 90.

Определение размеров элементов зубчатых колес. Соотношения между элементами бандажированных зубчатых колес должны обеспечивать одинаковую прочность его элементов, технологичность изготовления и наименьшие внутренние напряжения при отливке центров из чугуна.

Таблица 5

Выбор конструкции зубчатого колеса по диаметру вершин зубьев da и ширине венца b

Бандажированные зубчатые колеса

Бандажированные зубчатые колеса

Напряжения в элементах бандажированного зубчатого колеса складываются из напряжений от нагрузки на зубья, напряжений, возникающих при посадке бандажа на центр, и внутренних напряжений, возникающих при отливке чугунного центра. Внутренние напряжения не поддаются расчету.

Определение напряжений, возникающих от нагрузки на зубья зубчатого колеса и от посадки бандажа на центр, представляет значительные трудности, так как они зависят не только от абсолютных размеров зубчатого колеса, но и от соотношений между его элементами. В результате анализа напряжений в элементах большого числа зубчатых колес выбраны наиболее оптимальные соотношения между элементами и составлены формулы для определения их размеров (табл. 6).

Приведенные в табл. 6 основные размеры элементов зависят от межосевого расстояния aw, коэффициента ширины зубчатого колеса ψ и суммарного числа зубьев z∑ .                          Основным расчетным элементом зубчатого

колеса является толщина бандажа, в зависимости от которой определяют толщину обода центра. Параметры бандажа и обода центра, вычисленные по формулам, приведенным в табл. 6, при принятых посадках позволяют устранить проворачивание бандажа относительно центра. Формулы составлены для бандажей с общей термообработкой, имеющих твердость 220...300 НВ.

Толщина спиц определяется главным образом толщиной обода центра. Параметры этих двух элементов определяются условием наиболее выгодной технологии отливки. Высота ребер жесткости и высота спиц у обода и ступицы определяют общую жесткость зубчатого колеса и его конструктивную форму и рассчитаны на необходимые размеры отверстий в спицах для выбивки формовочной земли при изготовлении.

Предварительный расчет размера диаметра отверстия в ступице зубчатых колес можно сделать по формуле

Бандажированные зубчатые колеса

 

Разгрузочные выемки на ободе восьмиспицевых зубчатых колес (лист 6, рис. 1, 2, 3) выполняют через одну спицу. У шестиспицевых зубчатых колес при отношении

Бандажированные зубчатые колеса

 При длине ступицы зубчатого колеса L > 400 мм отверстие для посадки зубчатого колеса на вал выполняют двухступенчатым. Диаметры ступеней отверстия (d и d1) определяют по табл. 6.

 

Таблица 6

Формулы для определения размеров элементов зубчатых колес

Бандажированные зубчатые колеса

Продолжение табл. 6

Бандажированные зубчатые колеса

Примечание. Значения величин δcn, h, h1 , L, H0, H, H1, H2, d0 , S, hpB окруuляют до целого числа ряда Ra40 предпочтительных чисел по ГОСТ 8032—84.

Таблица 7

Размеры элементов бандажированных зубчатых колес при межосевом расстоянии αw = 1 мм для стандартных значений коэффициента ширины ψbа и наиболее распространенных значений суммарного числа зубьев z∑, мм

Бандажированные зубчатые колеса

Примечания: 1. Значения δ0и δсп принимать не менее 18 мм.

2. Табличные значения элементов зубчатых колес следует умножить на заданное межосевое расстояние передачи.

Размеры основных элементов зубчатых колес с межосевым расстоянием aw = 1 мм при стандартных значениях коэффициентов ширины зубчатого колеса ψbа для наиболее распространенных значений суммарного числа зубьев определяют по табл. 7.

Пример. При z∑   = 150; ψЬа = 0,5; ак = 900 мм; da = 1460 мм определить размеры элементов зубчатого колеса.

Решение: b = 0,5·900 = 450мм;при

Бандажированные зубчатые колеса

Dгр < da и

240 < b < 500 мм. Согласно табл. 5 следует принять конструкцию зубчатого колеса, приведенного на листе 6, рис. 2. Размеры элементов этого зубчатого колеса: δ6 = 0,0461 • 900 = 41,49 мм; δo = 0,0599·900 = 53,91 мм; δСП= 0,0412 • 900 = 37,08 мм; h = 0,0644 • 900 = 57,96 мм и т. д.

Смотрите также