Ingranaggio (ingranaggio). Classificazione degli ingranaggi. Brevi caratteristiche delle parti Come si chiamano gli ingranaggi?

INGRANAGGI

PIANO LEZIONI

1. Informazioni generali.

2. Classificazione degli ingranaggi.

3. Parametri geometrici degli ingranaggi.

4. Precisione della conversione dei parametri.

5. Relazioni dinamiche negli ingranaggi.

6. Design delle ruote. Materiali e tensioni ammissibili.

1. Informazioni generali

Ingranaggioè un meccanismo che, utilizzando ingranaggi, trasmette o converte il movimento con variazioni di velocità e momenti angolari. Un treno di ingranaggi è costituito da ruote con denti che si ingranano insieme per formare una serie di meccanismi a camme che funzionano in serie.

Gli ingranaggi vengono utilizzati per convertire e trasmettere il movimento rotatorio tra alberi con assi paralleli, intersecanti o intersecanti, nonché per convertire il movimento rotatorio in movimento traslatorio e viceversa.

Vantaggi degli ingranaggi:

1. Rapporto di trasmissione costante io.

2. Affidabilità e durata.

3. Compattezza.

4. Ampia gamma di velocità trasmesse.

5. Leggera pressione sugli alberi.

6. Alta efficienza.

7. Facile da mantenere.

Svantaggi degli ingranaggi:

1. La necessità di produzione e installazione di alta precisione.

2. Rumore quando si lavora ad alta velocità.

3. L'impossibilità di una regolazione continua del rapporto di trasmissione

soluzioni i.

2. Classificazione degli ingranaggi

Gli ingranaggi utilizzati nei sistemi meccanici sono vari. Sono utilizzati sia per ridurre che per aumentare la velocità angolare.

La classificazione dei progetti di convertitori di ingranaggi raggruppa gli ingranaggi in base a tre criteri:

1. Per tipo di impegno dei denti. Nei dispositivi tecnici vengono utilizzati ingranaggi con ingranaggi esterni (Fig. 5.1, a), interni (Fig. 5.1, b) e cremagliera e pignone (Fig. 5.1, c).

Gli ingranaggi esterni vengono utilizzati per convertire il movimento rotatorio con un cambio di direzione del movimento. Il rapporto di trasmissione varia tra –0,1 e –10. Gli ingranaggi interni vengono utilizzati quando è necessario trasformare il movimento rotatorio mantenendo la direzione. Rispetto agli ingranaggi esterni, la trasmissione ha dimensioni complessive inferiori, un coefficiente di sovrapposizione più elevato e una maggiore resistenza, ma è più difficile da produrre. L'ingranaggio a cremagliera viene utilizzato quando si converte il movimento rotatorio in movimento traslatorio e viceversa.

2. Secondo la posizione relativa degli assi dell'albero le trasmissioni sono caratterizzate da ruote cilindriche con assi degli alberi paralleli (Fig. 5.1, UN ), ruote coniche con assi intersecanti (Fig. 5.2), ruote con assi intersecanti (Fig. 5.3). Gli ingranaggi con ruote coniche hanno un rapporto di trasmissione più piccolo (1/6 io 6), sono più complessi da produrre e da utilizzare e presentano carichi assiali aggiuntivi. Le ruote elicoidali funzionano con uno slittamento maggiore, si usurano più velocemente e hanno una capacità di carico ridotta. Questi ingranaggi possono fornire rapporti di trasmissione diversi con gli stessi diametri delle ruote.

3. Dalla posizione dei denti rispetto alla generatrice del cerchione

Esistono ingranaggi a denti diritti (Fig. 5.4, a), ingranaggi elicoidali (Fig. 5.4, b), ingranaggi chevron (Fig. 5.5) e con denti circolari.

	Gli ingranaggi elicoidali sono dolorosi
	coinvolgimento più fluido, meno
		tecnologicamente		equivalente
	a denti dritti, ma nella trasmissione sorgono
	aggiuntivo			carichi.
	Doppia elicoidale			contatore
	inclinazione dei denti (chevron) trasmissione
	cha ha tutti i vantaggi dell'elicoidale
	e forze assiali bilanciate. Ma
	la trasmissione è un po' più difficile da produrre
	leniya e installazione. Curvilineo
	i denti sono più spesso usati nei cavalli
		trasmissioni		promozione
	capacità di carico,			levigatezza
	lavorare ad alta velocità.

3. Parametri geometrici degli ingranaggi

A i principali parametri geometrici degli ingranaggi (Fig. 5.6) includono: passo dei dentiР t, modulo m (m = P t /), numero di denti Z, diametro d della circonferenza primitiva, altezza h a della testa primitiva del dente, altezza h f del gambo primitivo del dente, diametri d a e d f di i cerchi dei picchi e delle valli, larghezza della corona dentata b.

df1		db1
dw1 (d1)
da 1
df2		dw2 (d2)		da 2
db2

Diametro circonferenza primitiva d = mZ. Il cerchio primitivo divide il dente della ruota in una testa primitiva e una gamba primitiva, il cui rapporto dimensionale è determinato dalla posizione relativa del pezzo grezzo della ruota e dell'utensile durante il processo di taglio.

Con spostamento zero del contorno originale, l'altezza della testa divisoria e della gamba del dente dell'ingranaggio corrisponde a quelle del contorno originale, cioè

ha = h*m; hf = (h a * + c* ) m,

dove h a * – coefficiente dell'altezza della testa del dente; c * – coefficiente radiale

Per le ruote con denti esterni il diametro del cerchio al vertice è

da = d + 2 ha = (Z + 2 h a * ) m.

Diametro del cerchio delle depressioni

df = d – 2 hf = (Z – 2 h a * – 2 c* ) m.

Per m ≥ 1 mm h a * = 1, c * = 0,25, d a = (Z – 2,5)m.

Per le ruote a dentatura interna i diametri dei cerchi dei picchi e degli avvallamenti sono i seguenti:

da = d – 2 ha = (Z – 2 h a * ) m;

df = d + 2 hf = (Z + 2 h a * + 2 c* ) m.

Per le ruote tagliate con offset, i diametri dei picchi e degli avvallamenti sono determinati tenendo conto del valore del coefficiente di spostamento secondo dipendenze più complesse.

Se due ruote, tagliate senza spostamento, vengono portate in impegno, i loro cerchi primitivi si toccheranno, cioè coincideranno con i cerchi iniziali. In questo caso, l'angolo di impegno sarà uguale all'angolo del profilo del contorno originale, cioè le gambe e le teste iniziali coincideranno con le gambe e le teste di divisione. L'interasse sarà pari all'interasse primitivo, determinato attraverso i diametri delle circonferenze primitive:

aw = a = (d1 + d2 )/2 = m(Z1 + Z2 )/2.

Per le ruote tagliate disassate vi è una differenza tra il diametro iniziale e quello primitivo, cioè

d w 1 ≠ d 1 ; d w 2 ≠ d 2 ; un w ≠ un ; αw = α.

4. Precisione di conversione dei parametri

IN Durante il funzionamento di una trasmissione ad ingranaggi, un rapporto di trasmissione teoricamente costante subisce continui cambiamenti. Questi cambiamenti sono causati da inevitabili errori di fabbricazione nella dimensione e nella forma dei denti. Il problema della realizzazione di ingranaggi con bassa sensibilità agli errori viene risolto in due direzioni:

a) l'uso di tipi speciali di profili (ad esempio, ingranaggio dell'orologio);

b) limitazione degli errori di fabbricazione.

IN A differenza di parti semplici come alberi e boccole, gli ingranaggi sono parti complesse e gli errori nell'esecuzione dei loro singoli elementi non influenzano solo l'accoppiamento di due singoli denti, ma influenzano anche le caratteristiche dinamiche e di resistenza dell'ingranaggio nel suo complesso, nonché come trasmissione e trasformazione dell'accuratezza del movimento rotatorio.

Gli errori di ingranaggi e ingranaggi, a seconda della loro influenza sulle prestazioni operative della trasmissione, possono essere suddivisi in quattro gruppi:

1) errori che influiscono sull'accuratezza cinematica, cioè sull'accuratezza della trasmissione e della trasformazione del moto rotatorio;

2) errori che pregiudicano il buon funzionamento del treno di ingranaggi;

3) errori nello schema di contatto dei denti;

4) errori che portano a variazioni del gioco laterale e che influiscono sul gioco della trasmissione.

In ciascuno di questi gruppi si possono distinguere errori complessi, che caratterizzano più pienamente questo gruppo, ed errori elemento per elemento, che caratterizzano parzialmente le prestazioni operative della trasmissione.

Questa divisione degli errori in gruppi costituisce la base degli standard per tolleranze e deviazioni degli ingranaggi: GOST 1643–81 e GOST 9178–81.

Per valutare la precisione cinematica della trasmissione, la scorrevolezza della rotazione, le caratteristiche del contatto dei denti e del gioco, gli standard in esame stabiliscono 12 gradi di precisione nella produzione di ingranaggi

E trasmissione I gradi di precisione in ordine decrescente sono indicati da numeri 1–12. Gradi di precisione 1 e 2 secondo GOST 1643–81 per m > 1 mm e secondo GOST 9178–81 per 0,1< m < 1 являются перспективными, и для них в стандартах численные значения допусков нормируемых параметров не приводятся. Стандартом устанавливаются нормы кинематической точности, плавности, пятна контакта и бокового зазора, выраженные в допустимых погрешностях.

È consentito utilizzare ingranaggi e ingranaggi i cui gruppi di errore possono appartenere a diversi gradi di precisione. Tuttavia, numerosi errori appartenenti a gruppi diversi nella loro influenza sulla precisione della trasmissione sono correlati, pertanto vengono imposte restrizioni sulla combinazione degli standard di precisione. Pertanto, gli standard di levigatezza non possono essere più precisi di due gradi o più grossolani di un grado rispetto agli standard di precisione cinematica, e gli standard di contatto dei denti possono essere assegnati a qualsiasi grado più accurato degli standard di levigatezza. La combinazione degli standard di precisione consente al progettista di creare gli ingranaggi più economici, scegliendo allo stesso tempo tali gradi di precisione per i singoli display.

tel che soddisfano i requisiti operativi per una determinata trasmissione, senza aumentare il costo di produzione della trasmissione. La scelta del grado di precisione dipende dallo scopo, dall'area di applicazione delle ruote e dalla velocità periferica di rotazione dei denti.

Consideriamo più in dettaglio gli errori di ingranaggi e ingranaggi che ne influenzano la qualità.

5. Relazioni dinamiche negli ingranaggi

Gli azionamenti a ingranaggi trasformano non solo i parametri di movimento, ma anche i parametri di carico. Nel processo di conversione dell'energia meccanica, parte della potenza P tr fornita all'ingresso del convertitore viene spesa per superare l'attrito volvente e radente nelle coppie cinematiche di ingranaggi. Di conseguenza, la potenza di uscita diminuisce. Per stimare la perdita

potenza, viene utilizzato il concetto di efficienza, definito come il rapporto tra la potenza all'uscita del convertitore e la potenza fornita al suo ingresso, vale a dire

η = P fuori / P dentro .

Se un treno di ingranaggi trasforma il movimento rotatorio, allora, di conseguenza, le potenze di ingresso e di uscita possono essere determinate come

Indichiamo ωout /ωin con i, e il valore di Tout /Tin con i m, che chiameremo rapporto di coppia. Allora l'espressione (5.3) assumerà la forma

η = io m.

Il valore di η varia da 0,94 a 0,96 e dipende dal tipo di trasmissione e dal carico trasmesso.

Per una trasmissione ad ingranaggi cilindrici, l'efficienza può essere determinata dalla relazione

η = 1 – cfr π(1/Z 1 + 1/Z 2 ),

dove c è un fattore correttivo che tiene conto della diminuzione di efficienza al diminuire della potenza trasmessa;

	20T fuori 292mZ 2
	20T fuori 17,4mZ 2

dove Tout – coppia in uscita, H mm; f – coefficiente di attrito tra i denti. Per determinare le forze effettive sui denti degli ingranaggi, considerare

Processo di conversione del carico di Roma (Fig. 5.7). Lascia che il momento di input motore T 1 sia applicato all'ingranaggio conduttore 1 con il diametro del cerchio iniziale d w l , e il momento di resistenza T 2 della ruota condotta 2 sia diretto nella direzione opposta alla rotazione della ruota. In un ingranaggio ad evolvente, il punto di contatto è sempre su una linea che è la normale comune ai profili di contatto. Di conseguenza la forza di pressione del dente F della ruota motrice sul dente della ruota condotta sarà diretta normalmente. Trasferiamo la forza lungo la linea d'azione al polo di innesto P e scomponiamola in due componenti.

Ft'

Ft'

Si chiama la componente tangente F t

forza circonferenziale. Lei

compie un lavoro utile, vincendo il momento resistente T e trascinando le ruote. Il suo valore può essere calcolato utilizzando la formula

F t = 2T /d w .

La componente verticale si chiama forza radiale ed è indicato con p. Questa forza non svolge alcun lavoro; crea solo un carico aggiuntivo sugli alberi e sui supporti della trasmissione.

Quando si determina l'entità di entrambe le forze, si possono trascurare le forze di attrito tra i denti. In questo caso esistono le seguenti dipendenze tra la forza di pressione totale dei denti e i suoi componenti:

F n = F t /(cos α cos);

F r = F t tg α/ cos ,

dove α è l'angolo di impegno.

L'innesto degli ingranaggi cilindrici presenta una serie di notevoli svantaggi dinamici: valori limitati del coefficiente di sovrapposizione, rumorosità significativa e urti alle alte velocità. Per ridurre le dimensioni della trasmissione e ridurre la scorrevolezza del funzionamento, l'ingranaggio cilindrico viene spesso sostituito con un ingranaggio elicoidale, i cui profili laterali dei denti sono superfici elicoidali evolventi.

Negli ingranaggi elicoidali la forza totale F è diretta perpendicolarmente al dente. Scomponiamo questa forza in due componenti: F t – forza circonferenziale della ruota e F a – forza assiale diretta lungo l'asse geometrico della ruota;

F a = F t tg β,

dove è l'angolo di inclinazione del dente.

Pertanto, in un ingranaggio elicoidale, a differenza di un ingranaggio cilindrico, ci sono tre forze reciprocamente perpendicolari F a , F r , F t , di cui solo F t compie lavoro utile.

6. Design delle ruote. Materiali e tensioni ammissibili

Progettazione delle ruote. Quando si studiano i principi di progettazione degli ingranaggi, l'obiettivo principale è padroneggiare la metodologia per determinare la forma e i parametri di base delle ruote in base alle condizioni di prestazione e funzionamento. Raggiungere questo obiettivo è possibile risolvendo i seguenti compiti:

a) selezione dei materiali ottimali per le ruote e determinazione delle caratteristiche meccaniche accettabili;

b) calcolo delle dimensioni delle ruote in base alle condizioni di contatto e resistenza alla flessione;

c) sviluppo della progettazione degli ingranaggi.

Le trasmissioni a ingranaggi sono tipici convertitori per i quali sono state sviluppate numerose opzioni di progettazione ottimali e ben fondate. Uno schema generale del design di una ruota dentata può essere presentato come una combinazione di tre elementi strutturali principali: una corona dentata, un mozzo e un disco centrale (Fig. 5.9). La forma e le dimensioni dell'ingranaggio vengono determinate in base al numero di denti, al modulo, al diametro dell'albero, nonché al materiale e alla tecnologia di produzione delle ruote.

Nella fig. La Figura 5.8 mostra esempi di progettazione di ingranaggi per meccanismi. Si consiglia di prendere le dimensioni delle ruote secondo le istruzioni di GOST 13733–77.

Ingranaggi cilindrici

Parametri dell'ingranaggio

Profilo del dente trasversale

Il profilo dei denti delle ruote ha solitamente una forma laterale evolvente. Esistono tuttavia ingranaggi con profilo del dente circolare (ingranaggio Novikov con una e due linee di innesto) e con uno cicloidale. Inoltre, i meccanismi a cricchetto utilizzano ingranaggi con un profilo dei denti asimmetrico.

Parametri dell'ingranaggio evolvente:

• M- modulo ruota. Il modulo di impegno è una quantità lineare in π volte inferiore al passo circonferenziale P o al rapporto del passo lungo qualsiasi cerchio concentrico dell'ingranaggio π , cioè il modulo è il numero di millimetri di diametro per dente. Le ruote scure e chiare hanno lo stesso modulo. Il parametro più importante, standardizzato, è determinato dal calcolo della resistenza degli ingranaggi. Più la trasmissione è caricata, maggiore è il valore del modulo. Tutti gli altri parametri sono espressi attraverso di esso. Il modulo è misurato in millimetri, calcolato con la formula:

• z- numero di denti della ruota
• P- passo del dente (contrassegnato in lilla)
• D- diametro del cerchio primitivo (contrassegnato in giallo)
• d.a- diametro del cerchio dei vertici della ruota scura (segnato in rosso)
• d b- diametro del cerchio principale - evolvente (contrassegnato in verde)
• d f- diametro del cerchio delle depressioni della ruota scura (contrassegnato in blu)
• h aP + h fP- altezza del dente scuro della ruota, x+h aP +h fP- altezza dente ruota leggera

Nell'ingegneria meccanica sono accettati determinati valori del modulo ingranaggio M per comodità di produzione e sostituzione di ingranaggi, che siano numeri interi o numeri con una frazione decimale: 0,5 ; 0,7 ; 1 ; 1,25 ; 1,5 ; 1,75 ; 2 ; 2,5 ; 3 ; 3,5 ; 4 ; 4,5 ; 5 e così via finché 50 .

Altezza della testa del dente - h aP e l'altezza dello stelo del dente - hfP- nel caso del cosiddetto ingranaggio zero (realizzato senza offset, ingranaggio con denti "zero")(lo spostamento della cremagliera di taglio, che taglia i denti, più vicino o più lontano al pezzo da lavorare, e lo spostamento più vicino al pezzo da lavorare è chiamato compensazione negativa, e viene chiamato lo spostamento più lontano dal pezzo. positivo) corrispondono al modulo M nel seguente modo: hap = m; hfP = 1,25 m, questo è:

Da questo si ricava l'altezza del dente H(non indicato in figura):

In generale, dalla figura è chiaro che il diametro del cerchio dei vertici d.a maggiore del diametro del cerchio delle depressioni d f raddoppiare l'altezza dei denti H. Sulla base di tutto ciò, se è necessario determinare praticamente il modulo M ingranaggio senza avere i dati necessari per i calcoli (ad eccezione del numero di denti z), allora è necessario misurare con precisione il suo diametro esterno d.a e dividi il risultato per il numero di denti z più 2:

Linea longitudinale del dente

Ruota dentata di un meccanismo di orologio

Gli ingranaggi si classificano in base alla forma della linea longitudinale del dente in:

• denti dritti
• elicoidale
• gallone

Ruote dentate

Gli ingranaggi cilindrici sono il tipo più comune di ingranaggi. I denti si trovano su piani radiali e la linea di contatto dei denti di entrambi gli ingranaggi è parallela all'asse di rotazione. In questo caso, anche gli assi di entrambi gli ingranaggi devono essere posizionati rigorosamente paralleli. Gli ingranaggi cilindrici hanno il costo più basso, ma, allo stesso tempo, la coppia massima di tali ruote è inferiore a quella degli ingranaggi elicoidali e chevron.

Ruote elicoidali

Gli ingranaggi elicoidali sono una versione migliorata degli ingranaggi cilindrici. I loro denti si trovano ad angolo rispetto all'asse di rotazione e la loro forma fa parte di una spirale.

• Vantaggi:
  • L'innesto di tali ruote avviene in modo più fluido rispetto ai denti dritti e con meno rumore.
  • L'area di contatto è aumentata rispetto ad un ingranaggio cilindrico, quindi anche la coppia massima trasmessa dalla coppia di ingranaggi è maggiore.
• I seguenti fattori possono essere considerati svantaggi delle ruote elicoidali:
  • Quando funziona un ingranaggio elicoidale, si genera una forza meccanica diretta lungo l'asse, che richiede l'uso di cuscinetti reggispinta per installare l'albero;
  • Un aumento dell'area di attrito dei denti (che provoca ulteriori perdite di potenza dovute al riscaldamento), compensato dall'uso di lubrificanti speciali.

In generale, gli ingranaggi elicoidali vengono utilizzati in meccanismi che richiedono la trasmissione di una coppia elevata ad alte velocità o che presentano rigide restrizioni sul rumore.

Ruote Chevron

Ruote Chevron

La dentatura di tali ruote è realizzata a forma di lettera “V” (oppure è ottenuta unendo due ruote elicoidali a denti contrapposti). Le trasmissioni basate su tali ingranaggi sono solitamente chiamate "chevron".

Le ruote Chevron risolvono il problema della forza assiale. Le forze assiali di entrambe le metà di tale ruota sono reciprocamente compensate, quindi non è necessario installare gli alberi sui cuscinetti reggispinta. In questo caso la trasmissione è autoallineante in senso assiale, motivo per cui nei riduttori con ruote chevron uno degli alberi è montato su supporti flottanti (solitamente su cuscinetti a rulli cilindrici corti).

Ingranaggi interni

Quando ci sono rigide restrizioni sulle dimensioni, nei meccanismi planetari, nelle pompe ad ingranaggi con ingranaggi interni, nell'azionamento della torretta del serbatoio, vengono utilizzate ruote con una corona dentata tagliata dall'interno. Le ruote motrici e motrici ruotano in una direzione. In tale trasmissione ci sono meno perdite per attrito, ovvero maggiore efficienza.

Ruote di settore

Una ruota a settori fa parte di qualsiasi tipo di ruota normale. Tali ruote vengono utilizzate nei casi in cui il collegamento non ha bisogno di ruotare di un giro completo e quindi è possibile risparmiare sulle sue dimensioni.

Ruote con denti circolari

Una trasmissione basata su ruote con denti circolari (trasmissione Novikov) ha prestazioni di guida ancora più elevate di quelle elicoidali: elevata capacità di carico di innesto, elevata scorrevolezza e funzionamento silenzioso. Tuttavia, hanno un’applicazione limitata a causa della ridotta efficienza e durata, a parità di condizioni; tali ruote sono notevolmente più difficili da produrre. La loro linea di denti è un cerchio di raggio, selezionato per determinati requisiti. Il contatto delle superfici dei denti avviene in un punto della linea di impegno, situato parallelamente agli assi delle ruote.

Ingranaggi conici

Ruote coniche nell'azionamento della porta della diga

In molte macchine, l'attuazione dei movimenti richiesti del meccanismo è associata alla necessità di trasmettere la rotazione da un albero all'altro, a condizione che gli assi di questi alberi si intersechino. In questi casi vengono utilizzati ingranaggi conici. Esistono tipologie di mole coniche che si differenziano per la forma delle linee dei denti: con denti dritti, tangenziali, circolari e curvi. Le ruote coniche a denti dritti, ad esempio, vengono utilizzate nelle trasmissioni finali automobilistiche, utilizzate per trasferire la coppia dal motore alle ruote.

Trasmissione a pignone e cremagliera

La trasmissione a pignone e cremagliera (pignone e cremagliera) viene utilizzata nei casi in cui è necessario convertire il movimento rotatorio in movimento traslatorio e viceversa. È costituito da un ingranaggio cilindrico convenzionale e da una barra dentata (cremagliera). Il funzionamento di tale meccanismo è mostrato in figura.

Una cremagliera è una parte di una ruota con un raggio primitivo infinito. Pertanto, il cerchio divisorio, così come i cerchi dei picchi e delle valli, si trasformano in linee rette parallele. Anche il profilo evolvente della cremagliera assume una forma rettilinea. Questa proprietà dell'evolvente si è rivelata molto preziosa nella produzione di ingranaggi.

La trasmissione a pignone e cremagliera viene utilizzata anche nelle ferrovie a cremagliera.

Trasmissione a girandola

Corona dentata

Ruote dentate

Una corona dentata è un tipo speciale di ruota i cui denti si trovano sulla superficie laterale. Tale ruota, di regola, è collegata a una normale ruota cilindrica o a un tamburo fatto di aste (ruota della lanterna), come in un orologio da torre.

Altro

Tamburi di pellicola dentati - progettati per un movimento preciso della pellicola attraverso le perforazioni. A differenza degli ingranaggi convenzionali che si ingranano con altre ruote o profili di ingranaggi, i tamburi degli ingranaggi con pellicola hanno un passo dei denti selezionato in base al passo di perforazione. La maggior parte di questi tamburi hanno un profilo dei denti ad evolvente, fabbricato utilizzando le stesse tecnologie degli altri ingranaggi.

Produzione di ingranaggi

Metodo di corsa

Metodo di corsa

Attualmente è il metodo tecnologicamente più avanzato, e quindi il più diffuso, per produrre ingranaggi. Nella produzione di ingranaggi è possibile utilizzare strumenti come pettine, taglierina e taglierina.

Metodo di rotolamento utilizzando un pettine

Taglio di un ingranaggio utilizzando il metodo di laminazione su una dentatrice per ingranaggi utilizzando una fresa a creatore

Piano cottura

Un utensile da taglio a forma di cremagliera è chiamato pettine. Su un lato del pettine, il tagliente è affilato lungo il contorno dei denti. Il pezzo della ruota da tagliare esegue un movimento rotatorio attorno al proprio asse. Il pettine effettua un movimento complesso, costituito da un movimento traslatorio perpendicolare all'asse della ruota e un movimento alternativo (non mostrato nell'animazione) parallelo all'asse della ruota per rimuovere i trucioli su tutta la larghezza del suo cerchio. Il movimento relativo del pettine e del pezzo in lavorazione può essere diverso, ad esempio il pezzo in lavorazione può eseguire un movimento di rotolamento complesso intermittente, coordinato con il movimento di taglio del pettine. Il pezzo e l'utensile si muovono l'uno rispetto all'altro sulla macchina come se il profilo dei denti tagliati fosse impegnato con il contorno di produzione originale del pettine.

Metodo di arrotolamento con taglierino

Oltre al pettine, come utensile da taglio viene utilizzato un taglierino. In questo caso, tra il pezzo e la taglierina si forma un ingranaggio a vite senza fine.

Metodo di arrotolamento tramite cutter

Anche gli ingranaggi vengono cesellati su macchine dentate mediante apposite frese. Una molatrice è una ruota dentata dotata di taglienti. Poiché di solito è impossibile tagliare l'intero strato metallico in una volta, la lavorazione viene eseguita in più fasi. Durante la lavorazione, l'utensile esegue un movimento alternativo rispetto al pezzo. Dopo ogni doppia corsa il pezzo e l'utensile ruotano di un passo rispetto ai rispettivi assi. Pertanto, l'utensile e il pezzo sembrano "correre" l'uno contro l'altro. Dopo che il pezzo ha compiuto un giro completo, la fresa esegue un movimento di avanzamento verso il pezzo. Questo processo continua fino alla rimozione dell'intero strato di metallo richiesto.

Metodo Copia (metodo Dividi)

Un disco o un taglierino viene utilizzato per tagliare la cavità di un dente dell'ingranaggio. Il tagliente dell'utensile ha la forma di questa depressione. Dopo aver tagliato una cavità, il pezzo viene ruotato di un passo angolare utilizzando un dispositivo di divisione e l'operazione di taglio viene ripetuta.

Il metodo è stato utilizzato all'inizio del XX secolo. Lo svantaggio di questo metodo è la scarsa precisione: le cavità di una ruota realizzata con questo metodo sono molto diverse tra loro.

Laminazione a caldo e a freddo

Il processo si basa sulla deformazione sequenziale di uno strato di un pezzo riscaldato allo stato plastico ad una certa profondità utilizzando uno strumento di rullatura. Questo combina il riscaldamento a induzione dello strato superficiale del pezzo in lavorazione fino a una certa profondità, la deformazione plastica dello strato riscaldato del pezzo in lavorazione per formare i denti e la laminazione dei denti formati per ottenere una determinata forma e precisione.

Produzione di ruote coniche

La tecnologia di produzione delle ruote coniche è strettamente correlata alla geometria delle superfici laterali e ai profili dei denti. Il metodo di copiare il profilo sagomato di un utensile per formare un profilo su una mola conica non è utilizzabile, poiché le dimensioni della cavità della mola conica cambiano man mano che ci si avvicina all'apice del cono. A questo proposito, utensili come una fresa a disco modulare, una fresa a dito o una mola sagomata possono essere utilizzati solo per la sgrossatura di alveoli o per la formazione di alveoli della mola non superiori all'ottavo grado di precisione.

Per tagliare ruote coniche più precise, utilizzare il metodo di esecuzione nella macchina dell'impegno del pezzo tagliato con una ruota di produzione immaginaria. Le superfici laterali della ruota di produzione si formano a causa del movimento dei taglienti dell'utensile durante il movimento di taglio principale, che garantisce il taglio del sovrametallo. Gli strumenti con lama diritta divennero più diffusi. Con un movimento principale rettilineo, una lama diritta forma una superficie di produzione piana. Una tale superficie non può formare una superficie conica evolvente con profili evolventi sferici. Le superfici coniche coniugate risultanti, che differiscono dalle superfici evolventi, sono chiamate quasi-evolventi.

Modellazione

Errori nella progettazione degli ingranaggi

Taglio dei denti

Secondo le proprietà degli ingranaggi ad evolvente, la parte diritta del contorno generatore iniziale della cremagliera e la parte ad evolvente del profilo del dente della ruota tagliata toccano solo sulla linea di ingranaggi della macchina. Oltre questa linea, il contorno generatore originario interseca il profilo evolvente del dente della ruota, che porta al taglio del dente alla base, e la cavità tra i denti della ruota tagliata diventa più ampia. La rifilatura riduce la parte evolvente del profilo del dente (che porta ad una riduzione della durata di impegno di ciascuna coppia di denti dell'ingranaggio progettato) ed indebolisce il dente nella sua sezione pericolosa. Pertanto, la potatura è inaccettabile. Per evitare che si verifichino tagli, vengono imposte restrizioni geometriche al design della ruota, da cui viene determinato il numero minimo di denti al quale non verranno tagliati. Per un utensile standard, questo numero è 17. Il sottosquadro può essere evitato anche utilizzando un metodo di produzione degli ingranaggi diverso dal metodo di rodaggio. Tuttavia, anche in questo caso, è necessario rispettare le condizioni per il numero minimo di denti, altrimenti gli avvallamenti tra i denti della ruota più piccola risulteranno così stretti che i denti della ruota più grande dell'ingranaggio prodotto non avranno spazio sufficiente per il loro movimento e l'ingranaggio si incepperà.

Profilo del dente trasversale

Tipicamente gli ingranaggi hanno un profilo del dente con forma del fianco evolvente. Poiché gli ingranaggi ad evolvente presentano numerosi vantaggi rispetto ad altri: la forma di questi denti corrisponde alle condizioni della loro resistenza, i denti sono facili da produrre e lavorare e gli ingranaggi non sono sensibili alla precisione di installazione. Tuttavia, esistono ingranaggi con profilo del dente cicloidale, nonché ingranaggi con profilo del dente circolare, ad esempio l'ingranaggio Novikov. Inoltre viene utilizzato un profilo dei denti asimmetrico, ad esempio nei meccanismi a cricchetto.

Modulo ingranaggi ( M) è il parametro principale determinato dal calcolo della resistenza degli ingranaggi. Maggiore è il carico sulla trasmissione, maggiore è il valore del modulo; l'unità di misura del modulo è il millimetro.

Calcolo del modulo ingranaggio:

D- diametro del cerchio primitivo

z- numero di denti dell'ingranaggio

P- passo dei denti

D a è il diametro del cerchio dei vertici dell'ingranaggio scuro

D b - diametro del cerchio principale - evolvente

D f - diametro del cerchio delle cavità scure degli ingranaggi

H AP+ H fP - altezza del dente dell'ingranaggio scuro, X+H AP+ H fP - altezza del dente dell'ingranaggio leggero

Nell'ingegneria meccanica, per comodità di produzione e sostituzione degli ingranaggi, vengono adottati valori standard del modulo ingranaggi, che sono numeri da 1 a 50.

Altezza della testa del dente - H aP e altezza dello stelo del dente - H fP nel caso della cosiddetta marcia “zero” corrisponde al modulo M nel seguente modo: H aP = M; H fP = 1,2 m, questo è:

Da questo si ricava l'altezza del dente h = 2,2 m

Puoi anche calcolare praticamente il modulo dell'ingranaggio, senza avere tutti i dati per determinare il modulo, utilizzando la seguente formula:

Linea longitudinale del dente

Gli ingranaggi cilindrici sono il tipo di ingranaggio più comunemente utilizzato. I denti si trovano su piani radiali, la linea di contatto dei denti di una coppia di ingranaggi è parallela all'asse di rotazione, così come gli assi di entrambi gli ingranaggi si trovano rigorosamente paralleli.

Ingranaggi elicoidali

Gli ingranaggi elicoidali sono una versione aggiornata degli ingranaggi dritti. I denti, in questo caso, si trovano ad angolo rispetto all'asse di rotazione. L'ingranamento dei denti di questi ingranaggi è più silenzioso e fluido di quello degli ingranaggi cilindrici. Vengono utilizzati sia nei meccanismi silenziosi sia in quelli che richiedono la trasmissione di grandi coppie ad alte velocità. Gli svantaggi di questo tipo di ingranaggi includono: maggiore area di contatto dei denti, che provoca attrito e riscaldamento significativi delle parti e, di conseguenza: perdita di potenza e utilizzo aggiuntivo di lubrificanti; Inoltre, la forza meccanica diretta lungo l'asse dell'ingranaggio obbliga all'uso di cuscinetti reggispinta per installare l'albero.

Ruote Chevron

Gli ingranaggi Chevron risolvono il problema della forza assiale meccanica che si verifica quando si utilizzano ingranaggi elicoidali, poiché i denti delle ruote Chevron (a spina di pesce) sono realizzati a forma di lettera "V" (oppure sono formati unendo due ingranaggi elicoidali con denti opposti ). Le forze meccaniche assiali di entrambe le metà dell'ingranaggio Chevron sono reciprocamente compensate, quindi non è necessario utilizzare cuscinetti reggispinta per installare gli alberi. L'ingranaggio Chevron è autoallineante in direzione assiale, per cui, nei cambi con ruote Chevron, uno degli alberi è montato su cuscinetti con rulli cilindrici corti - supporti flottanti.

Gli ingranaggi di questo tipo hanno i denti tagliati all'interno. Quando li si utilizza, si verifica una rotazione unilaterale della trasmissione e degli ingranaggi condotti. Questa trasmissione ad ingranaggi ha costi di attrito inferiori, il che significa maggiore efficienza. Gli ingranaggi con dentatura interna vengono utilizzati in meccanismi di dimensioni limitate, negli ingranaggi planetari, nelle pompe a ingranaggi e negli azionamenti delle torrette dei serbatoi.

Gli ingranaggi hanno la forma di un cilindro su cui sono disposti i denti lungo una linea elicoidale. Questi ingranaggi vengono utilizzati su alberi non intersecanti e perpendicolari tra loro, con un angolo di 90° tra loro.

Ingranaggi di settore

Un ingranaggio a settore è una parte (settore) di un ingranaggio di qualsiasi tipo; consente di risparmiare sulle dimensioni di un ingranaggio a tutti gli effetti, poiché viene utilizzato negli ingranaggi in cui la rotazione di questa ruota dentata (ingranaggio) non richiede un giro completo.

Gli ingranaggi di questo tipo hanno una linea di denti a forma di cerchio di raggio, per questo motivo il contatto nell'ingranaggio avviene in un punto della linea di ingranamento, che è parallelo agli assi degli ingranaggi. Gli ingranaggi con denti circolari "ingranaggio Novikov" hanno caratteristiche di guida migliori rispetto agli ingranaggi elicoidali: elevata scorrevolezza e silenziosità, elevata capacità di carico di innesto, ma nelle stesse condizioni la loro durata ed efficienza sono inferiori e la produzione di questi ingranaggi è molto più difficile . Pertanto, l'uso di tali ingranaggi è limitato.

Gli ingranaggi conici hanno diversi tipi, si differenziano per la forma delle linee dei denti, con denti diritti, curvi, tangenziali e circolari. Gli ingranaggi conici vengono utilizzati nelle macchine per spostare il meccanismo, dove è necessario trasmettere la rotazione da un albero all'altro, i cui assi si intersecano. Ad esempio, nei differenziali delle automobili, per trasmettere la coppia dal motore alle ruote.

Una cremagliera è parte di un ingranaggio con un raggio primitivo infinito. Di conseguenza, i suoi cerchi sono linee rette parallele. Anche il profilo ad evolvente della cremagliera ha andamento rettilineo. Questa proprietà dell'evolvente è la più importante nella produzione di ingranaggi. Una trasmissione che utilizza una barra dentata (cremagliera) è chiamata cremagliera e pignone (cremagliera), viene utilizzata per convertire il movimento rotatorio in movimento traslatorio e viceversa. La trasmissione è costituita da una cremagliera e da una ruota dentata (ingranaggio). Questo tipo di trasmissione viene utilizzato nelle ferrovie a cremagliera.

Stella

Un ingranaggio a stella è la parte principale di una trasmissione a catena, che viene utilizzata insieme a un elemento flessibile - una catena - per trasmettere energia meccanica.

Una corona dentata è un tipo speciale di ingranaggio i cui denti si trovano sulla superficie laterale. Tale ingranaggio funziona solitamente in tandem con un ingranaggio cilindrico o un tamburo (ruota della lanterna) costituito da aste. Questo tipo di trasmissione viene utilizzato negli orologi da torre.

Gli ingranaggi sono gli elementi principali delle trasmissioni ad ingranaggi (GG) sotto forma di dischi o coni con ganci (denti) realizzati sulla loro superficie (tagliati, fusi), che si ingranano con i denti di un'altra parte. Nell'ingegneria meccanica è consuetudine chiamare ingranaggio la parte più piccola della trasmissione e ingranaggio quella più grande (Gear), ma in generale questi termini possono essere considerati sinonimi.

La forma dei denti dell'ingranaggio influisce in modo determinante sulle sue caratteristiche (capacità di carico, resistenza all'usura, rumorosità, ecc.).

La stragrande maggioranza degli ingranaggi moderni sono realizzati con denti a profilo evolvente (a forma di evolvente di un cerchio). Nonostante tutti i loro indubbi vantaggi, i ganci a forma di evolvente hanno una resistenza limitata. Pertanto, nei meccanismi a bassa velocità con un flusso di potenza elevato, vengono utilizzati ingranaggi con ganci e scanalature di forma rotonda (il cosiddetto ingranaggio Novikov).

Nell'ingegneria meccanica la base è costituita da quattro tipi di ingranaggi (fattori di forma):

• cilindrico;
• conico;
• Riduttori con ingranaggi interni (epicicli di riduttori epicicloidali, ecc.);
• albero del cambio.

Si distinguono le parti dell'ingranaggio che variano nella forma, come ad esempio:

• cremagliera utilizzata nella trasmissione a pignone e cremagliera (cremagliera);
• ruota a settore utilizzata negli azionamenti con rotazione parziale degli alberi;
• corone dentate con ganci sulla superficie laterale;
• ruote dentate utilizzate nei meccanismi a catena.

Sia gli ingranaggi cilindrici che quelli conici possono essere realizzati con denti (ganci) di forma evolvente e a denti tondi.

I riduttori cilindrici sono i più comuni nella progettazione di macchine e meccanismi.

A seconda del disegno della linea longitudinale del dente, sono:

• denti dritti (la linea longitudinale del dente è parallela all'asse dell'albero);
• elicoidale (linea del dente ad angolo rispetto all'asse dell'albero);
• chevron (le linee formano una lettera romana V).

Gli ingranaggi con ingranaggi interni (epicicli) hanno le stesse opzioni di linea dei denti longitudinali degli ingranaggi cilindrici.

Gli ingranaggi conici, a seconda della forma della linea dei denti, sono:

• Dritto;
• tangenziale;
• circolare;
• curvilineo.

Il materiale più utilizzato per la produzione di parti di ingranaggi sono vari gradi di acciaio trattabile termicamente (al carbonio e legato). Inoltre, alcuni componenti e meccanismi possono utilizzare ingranaggi realizzati con:

• ghisa (gamma media grigia, alta frequenza ad alta resistenza (magnesio));
• ottone,
• polimeri strutturali e plastiche (textolite, caprolon, fenilone, ecc.).

Maggiori informazioni sui tipi di ingranaggi e sulle loro caratteristiche

Ogni tipo speciale di sistema di protezione ha le sue caratteristiche e il suo ambito di applicazione.

Gli ingranaggi cilindrici cilindrici sono i più semplici e tecnologicamente avanzati da produrre, si comportano bene come parte dei cambi ad alta velocità e sono insensibili alle variazioni degli interassi e degli angoli durante forti vibrazioni. Hanno però lo svantaggio di una resistenza al carico relativamente limitata. Inoltre, come parte di componenti e meccanismi, hanno un livello di rumore relativamente elevato durante il funzionamento e generano vibrazioni ad alta frequenza.

Denti elicoidali cilindrici: hanno un'area di contatto più ampia (resistenza al carico), un funzionamento più fluido, meno rumore e vibrazioni. Sono utilizzati nei riduttori caricati ad alta velocità dove è richiesta la riduzione del rumore. Ma nel loro lavoro generano forze longitudinali sull'albero, che richiedono l'uso di cuscinetti reggispinta più costosi.

Chevron cilindrici (autocentranti) - non presentano gli svantaggi dei denti diritti ed elicoidali (elevata coppia trasmessa, funzionamento regolare, bassa rumorosità, mancanza di forze longitudinali), ma sono meno tecnologicamente avanzati e più complessi da produrre, sensibili ai cambiamenti di interassi e angoli durante la vibrazione.

Epicicli (con ingranaggi interni) - vengono utilizzati nei riduttori epicicloidali o come parte di ingranaggi cilindrici, dove i requisiti ingegneristici richiedono un risparmio di spazio.

Un albero a pignone è una variante di un ingranaggio cilindrico in cui i denti (solitamente diritti) vengono tagliati direttamente sull'asta. Viene utilizzato nei progetti di riduttori in cui è richiesto un risparmio di spazio o le parti degli ingranaggi leggermente caricate sono soggette a bassa usura.

Una cremagliera è una cremagliera diritta con ganci tagliati su uno o entrambi i lati, solitamente con profilo ad evolvente o cicloidale. Funziona in tandem con l'ingranaggio di trasmissione. Viene utilizzato in una varietà di meccanismi in cui è necessario convertire il movimento rotatorio dell'azionamento nel movimento traslatorio longitudinale della cremagliera.

Una ruota a settore non è un ingranaggio cilindrico solido, ma solo una parte di esso (settore) montata su un asse. Viene utilizzato negli azionamenti in cui non è richiesta la rotazione completa dell'albero, ma è sufficiente la rotazione parziale.

Conico - utilizzato negli ingranaggi in cui gli assi degli alberi si intersecano con un angolo arbitrario (solitamente 90 gradi, ma possono essere diversi) o hanno un angolo di impegno variabile dinamicamente. Progettato per trasmettere il flusso di potenza con un cambio di direzione. Tra questi, i più veloci, tecnologicamente più avanzati da produrre, ma allo stesso tempo i più rumorosi sono gli ingranaggi cilindrici. Come nel caso dei riduttori cilindrici, la modifica (complicazione) della forma della linea dei denti (da diritta a tangenziale, circolare, curva) porta ad un aumento della fluidità di funzionamento, della capacità di carico e ad una diminuzione del rumore nei meccanismi. Ma allo stesso tempo, aumenta la loro sensibilità alle vibrazioni, alle violazioni delle lacune di impegno, alla complessità e ai costi di produzione.

A denti tondi (ingranaggio Novikov) – hanno un'elevata forza di presa e, di conseguenza, resistenza al carico. Allo stesso tempo, però, sono molto sensibili alle variazioni degli interassi e degli angoli, che si verificano quando si lavora ad alte velocità e in condizioni di vibrazioni. Pertanto, di norma, vengono utilizzati solo in macchine e meccanismi a bassa velocità e con carichi elevati. Hanno una caratteristica: in una coppia di ingranaggi, i profili dei ganci su entrambe le ruote sono diversi: uno ha tacche rotonde, l'altro ha denti rotondi.

Una coppia di corone dentate (con ganci sulla superficie laterale della ruota cilindrica) e ruote dentate (tamburo) - utilizzate in meccanismi con un angolo di trasmissione fisso e costante del flusso di potenza di 90 gradi.

I pignoni sono una classe speciale di parti di ingranaggi con varie forme e profili dei denti, utilizzati nelle trasmissioni a catena con rulli, boccole, catene di potenza, maglie tonde e altre catene.

Una trasmissione a cinghia e ingranaggi combina contemporaneamente le caratteristiche di una trasmissione a catena e a cremagliera. Contiene sia una cinghia dentata flessibile che ingranaggi cilindrici (spesso utilizzati come ingranaggio dell'albero a camme del motore).

Descrizione degli ingranaggi

INFORMAZIONI GENERALI SUGLI INGRANAGGI

Gli ingranaggi sono un tipo di trasmissione meccanica che funziona secondo il principio degli ingranaggi. Sono utilizzati per trasmettere e convertire il movimento rotatorio tra gli alberi.

Le trasmissioni a ingranaggi si distinguono per alta efficienza (per uno stadio - 0,97-0,99 e superiore), affidabilità e lunga durata, compattezza e rapporto di trasmissione stabile grazie all'assenza di slittamento. Gli azionamenti a ingranaggi sono utilizzati in un'ampia gamma di velocità (fino a 200 m/sec) e potenze (fino a 300 MW). Le dimensioni degli ingranaggi possono variare da frazioni di millimetro a diversi metri.

Gli svantaggi includono la complessità relativamente elevata della produzione, la necessità di tagliare i denti con elevata precisione, rumore e vibrazioni ad alte velocità e un'elevata rigidità, che non consente di compensare i carichi dinamici.

I rapporti di trasmissione nei cambi possono raggiungere 8, nelle marce aperte - fino a 20, nei cambi - fino a 4.

In base alla posizione dei denti si distinguono gli ingranaggi con dentatura esterna e interna.

Strutturalmente le trasmissioni ad ingranaggi sono per lo più realizzate chiuse in una comune carcassa rigida, che garantisce un'elevata precisione di assemblaggio. Solo marce a bassa velocità ( v < 3 м/сек) с колесами значительных размеров, нередко встроенных в конструкцию машин (например, в механизмах поворота подъемных кранов, станков), изготавливаются в открытом исполнении.

Molto spesso, gli ingranaggi vengono utilizzati come rallentatori (cambi), ad es. per ridurre la velocità di rotazione e aumentare la coppia, ma vengono utilizzati con successo anche per aumentare la velocità di rotazione (moltiplicatori).

Per proteggere le superfici di lavoro dei denti dal grippaggio e dall'usura abrasiva, nonché per ridurre le perdite per attrito e il riscaldamento associato, viene utilizzato un lubrificante. Gli ingranaggi chiusi vengono solitamente lubrificati con oli minerali liquidi, immergendo le ruote o forzando l'olio sui denti in presa. Gli ingranaggi aperti sono lubrificati da grassi applicati periodicamente ai denti.

Gli ingranaggi con alberi paralleli sono chiamati cilindrici (Fig. 2.1), con alberi intersecanti - conici (Fig. 2.2).

In base alla posizione dei denti si distinguono gli ingranaggi con ingranaggi esterni (Fig. 2.1 UN-V) e ingranaggi interni (Fig. 2.1 G).

In base al profilo dei denti della ruota gli ingranaggi si dividono in: ingranaggi con ingranaggi ad evolvente, in cui i profili dei denti sono delineati da evolventi; ai trasferimenti da profilo cicloidale; ai trasferimenti da Collegamento Novikov. Nel seguito del manuale verranno descritte solo le trasmissioni a profilo evolvente con ingranaggi esterni.

Un ingranaggio è un ingranaggio di trasmissione con un numero minore di denti (il più delle volte quello di trasmissione). Una ruota è un ingranaggio di trasmissione con un gran numero di denti. Il termine "ingranaggio" può essere applicato sia ad un ingranaggio che ad una ruota dentata.

Ingranaggi cilindrici Ci sono denti dritti, elicoidali e chevron.

Ruote dentate(figura 2.1 UN) vengono utilizzati principalmente a velocità periferiche basse e medie, con elevata durezza dei denti (quando i carichi dinamici dovuti a imprecisioni di fabbricazione sono piccoli rispetto a quelli utili), negli ingranaggi planetari, negli ingranaggi aperti e anche quando è necessario il movimento assiale delle ruote (in riduttori).

Ruote elicoidali(figura 2.1 B) hanno una maggiore capacità di carico (dovuta ad una maggiore lunghezza del dente a parità di larghezza della corona dentata), maggiore scorrevolezza e ridotta rumorosità, quindi vengono utilizzati per trasmissioni critiche a medie e alte velocità. Il volume di utilizzo supera il 40% del volume di utilizzo di tutte le ruote cilindriche nelle macchine.

Le ruote elicoidali con superfici dei denti dure richiedono una maggiore protezione dalla contaminazione per evitare un'usura irregolare lungo la lunghezza delle linee di contatto e il rischio di scheggiatura. Negli ingranaggi elicoidali si verifica una forza assiale di cui è necessario tenere conto nella progettazione di supporti e alberi.

Ruote Chevron(figura 2.1 V) presentano tutti i vantaggi degli ingranaggi elicoidali e allo stesso tempo non presentano forze assiali dannose, ma la loro tecnologia di produzione è più complessa.

Per ingranaggi cilindrici, angolo del dente B= 0°, per denti elicoidali - B= 8...20°, per chevron - B= 25...40°.

Negli ingranaggi elicoidali dei cambi si consiglia di tenere la direzione dei denti verso sinistra, per le ruote verso destra.

La maggior parte dei riduttori di serie ha ruote elicoidali, sia nelle fasi ad alta che a bassa velocità.

Tra ingranaggi conici Gli ingranaggi con denti dritti sono più comuni nell'ingegneria meccanica. Spesso vengono utilizzati anche ingranaggi con denti circolari. Molto meno spesso - con denti tangenziali e altri denti curvi.

	UN	B
Riso. 2.2. Tipi di ingranaggi conici

Denti dritti ingranaggi conici (Fig. 2.2 UN) vengono utilizzati a velocità periferiche basse (fino a 2...3 m/sec, ammesse fino a 8 m/sec), poiché sono i più facili da installare.

Ingranaggi conici con denti circolari(figura 2.2 B) hanno un innesto più fluido e quindi una maggiore velocità e capacità di carico. Sono tecnologicamente più avanzati.

2.3 Materiali degli ingranaggi e trattamenti termici o chimico-termici

I materiali degli ingranaggi e il trattamento termico o chimico-termico vengono selezionati in base allo scopo dell'ingranaggio, alle condizioni operative e ai requisiti di dimensioni complessive.

Per aumentare la capacità portante degli ingranaggi, è consigliabile aumentare la durezza della superficie del dente, perché La capacità portante degli ingranaggi in termini di forza di contatto è proporzionale al quadrato della durezza della superficie del dente. Tuttavia, l’aumento della durezza del materiale ha un effetto negativo sulla resistenza alla flessione. Per aumentare la resistenza alla flessione, è auspicabile mantenere il nucleo duttile del dente. Si ricorre quindi principalmente al trattamento termico superficiale o chimico-termico.

Metodi di rafforzamento:

· Normalizzazione permette di ottenere una durezza di 180...220 HB, quindi la capacità di carico è relativamente ridotta, ma allo stesso tempo i denti della mola sono ben rodati e mantengono la precisione ottenuta in fase di lavorazione. Le ruote normalizzate vengono solitamente utilizzate nei meccanismi ausiliari, come i meccanismi di controllo manuale.

Acciai utilizzati: 40, 45, 50, ecc. Per aumentare la resistenza agli impuntamenti, gli ingranaggi e le ruote dovrebbero essere realizzati in materiali diversi.

· Miglioramento permette di ottenere una durezza superficiale e a cuore di 200...240 HB (per piccoli ingranaggi 280...320 HB), la capacità di carico è leggermente superiore rispetto alla normalizzazione, ma i denti degli ingranaggi si usurano peggio. Tipicamente, le ruote migliorate vengono utilizzate nella produzione su piccola scala e in pezzi singoli in assenza di severi requisiti di dimensioni.

Acciai utilizzati: 40, 45, 50G, 35KhGS, 40Kh, ecc.

· Indurimento con correnti ad alta frequenza(HFC) fornisce una capacità di carico media con una tecnologia di indurimento abbastanza semplice. Permette di raggiungere durezze superficiali di 45...55 HRC con una profondità dello strato indurito fino a 3...4 mm. L'indurimento dell'HFC è solitamente preceduto dal miglioramento, quindi le proprietà meccaniche del nucleo sono le stesse del miglioramento. La resistenza alla flessione è 1,5-2 volte superiore rispetto all'indurimento volumetrico. A causa della maggiore durezza dei denti, gli ingranaggi non si rompono bene. Le dimensioni degli ingranaggi sono praticamente illimitate. Va ricordato che con moduli inferiori a 3...5 mm il dente è completamente calcinato, il che porta ad una notevole deformazione e ad una diminuzione della resistenza all'urto.

Acciai utilizzati: 40Х, 40ХН, 35ХМ, 35ХГСА.

· Cementazione(saturazione superficiale con carbonio) seguita da indurimento ad alta frequenza e rettifica obbligatoria consente di ottenere una durezza superficiale di 56...63 HRC con una profondità dello strato indurito di 0,5...2 mm. La capacità di carico è elevata, ma la tecnologia di tempra è più complessa. La resistenza alla flessione è 2-2,5 volte superiore rispetto all'indurimento volumetrico.

L'acciaio 20Х è ampiamente utilizzato e per ingranaggi critici, in particolare quelli che lavorano con sovraccarichi e carichi d'urto, l'acciaio 12ХН3А, 20ХНМ, 18ХГТ, 25ХГМ, 15ХФ.

· Nitrurazione(saturazione superficiale con azoto) garantisce elevata durezza e resistenza all'usura degli strati superficiali, senza necessità di successivo indurimento e molatura. La nitrurazione permette di ottenere una durezza superficiale di 58...67 HRC con una profondità dello strato indurito di 0,2...0,5 mm. Il ridotto spessore dello strato indurito non consente l'utilizzo delle mole nitrurate sotto carichi d'urto e quando si lavora con usura intensa (lubrificante sporco, contatto abrasivo). La durata del processo di nitrurazione raggiunge le 40-60 ore. In genere, la nitrurazione viene utilizzata per ruote dentate interne e altre che sono difficili da rettificare.

Viene utilizzato l'acciaio al molibdeno 38Kh2MYuA, ma è possibile la nitrurazione degli acciai 40KhFA, 40KhNA, 40Kh per ridurre la durezza ma aumentare la tenacità.

· Nitrocarburazione– la saturazione degli strati superficiali con carbonio e azoto in un ambiente gassoso seguita dall'indurimento fornisce un'elevata forza di contatto, resistenza all'usura e resistenza al grippaggio e ha una velocità di processo piuttosto elevata - circa 0,1 mm/ora e superiore. Grazie alla ridotta deformazione, in molti casi è possibile rinunciare alla molatura. Il contenuto di azoto nello strato superficiale consente l'utilizzo di acciai meno legati rispetto alla cementazione: 18KhGT, 25KhGT, 40Kh, ecc.

2.4 Progettazione degli ingranaggi

La progettazione degli ingranaggi dipende dalle loro dimensioni, materiale, tecnologia di produzione e requisiti operativi.

Piccoli ingranaggi, in cui il diametro del cerchio delle cavità dei denti è vicino al diametro dell'albero, sono resi solidali all'albero (albero del cambio) (Fig. 2.3).

Le ruote che possono essere montate su un albero sono solitamente montate su. Ciò consente di selezionare i materiali e i trattamenti termici più adatti per l'albero e la ruota, semplificare la tecnologia di produzione di queste parti e consente di sostituirla dopo l'usura dei denti della ruota, preservando l'albero.

Ingranaggi di piccolo diametro ( D£ 200 mm) sono generalmente realizzati da barre tonde (£ 150 mm), pezzi grezzi forgiati o stampati a forma di disco pieno o con un mozzo sporgente, ecc. (Fig. 2.4).

Ruote di medie dimensioni ( D£ 600 mm) sono realizzati con pezzi forgiati, pezzi grezzi stampati o fusi e nella maggior parte dei casi hanno una struttura a disco (Fig. 2.5).

Gli ingranaggi di grandi dimensioni possono essere realizzati solidi, con uno o due dischi paralleli sostenuti da nervature, oppure con raggi a croce, a T, a I, ovali o di altra sezione trasversale (Fig. 2.6).

Quando si utilizzano acciai di alta qualità per la fabbricazione della corona dentata, per risparmiare denaro, le ruote possono essere realizzate fasciate (montaggio con interferenza garantita) o prefabbricate (su bulloni montati, mediante saldatura o colla) (Fig. 2.7).