Для чего двухсторонняя зубчатая передача делается с косыми зубьями
ЗУБЧАТАЯ ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОВОЗА ВЛ11
Передача двухсторонняя, косозубая с цельнокатаным зубчатым колесом. Передаточное число 3,826. ________________________________________________________________________________
Основные элементы:два зубчатых колеса, две шестерни и два кожуха ____________________.
Зубчатое колесо:цельнокатаное с явно выраженными ступицей, диском и ободом с косыми зубьями. Напрессовывается на удлиненную ступицу колесного центра в холодном состоянии с определенным давлением и натягом или в горячем состоянии при Т=200-250 0 С._______________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________
Особенности зубчатой передачи электровоза 2ЭС6С целью уменьшения уровня нагрузок, действующих на элементы привода и, в первую очередь, на подшипники, на электровозе 2ЭС- 6 применена традиционная жесткая двухсторонняя косозубая передача с передаточным отношением 3,44. Два зубчатых колеса, находящихся на оси колесной пары, также как и две шестерни, посаженые на хвостовики вала якоря, образуют шевронные колеса с разнесенными полушевронами._
Зубчатое колесо изготовлено цельнокатаной поковкой из стали. Ступица зубчатого колеса выполнена с кольцевыми проточками, служащими лабиринтным уплотнением моторно-осевых ___ подшипников качения.Кожух редуктора показан на рисунке 3.7 и состоит из двух половин и__
сварен из листовой стали с толщиной листов 5 мм., прикреплен к остову тягового двигателя тремя болтами _____________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольные вопросы:
1. Для чего двухсторонняя зубчатая передача делается с косыми зубьями?
2. Для чего предусмотрен сапун у кожуха зубчатой передачи?
3. На что влияет передаточное число зубчатой передачи?
4. Как производится посадка шестерни на вал тягового электрического двигателя?
Литература:
1. Э. С. Вохмянин, В.Ю. Чумаков пособие стр. 41-44
2. Конспект 2ЭС6 стр. 25-28.
БУКСОВЫЕ УЗЛЫ
Назначение:передают вес кузова, рамы тележки и часть веса тягового двигателя на ось колесной пары, передают тяговые и тормозные усилия от колесной пары на раму тележки, ограничивают продольные и поперечные разбеги колесных пар._________________________________
___________________________________________________________________________________
Зубчатая передача электровоза.
Предназначена для передачи вращающего момента от якоря ТЭД на КП и уменьшения частоты вращения в заданное число раз.
Зубчатая передача ВЛ80с – косозубая, двусторонняя с эвольвентным зацеплением.
Зубчатая передача характеризуется передаточным отношением числа зубьев колеса к числу зубьев шестерни, оно показывает, во сколько раз шестерня вращается быстрее колеса ( ВЛ80,2ЭС5К – 88/21=4,19; ВЛ10 – 88/23=3,826;).
| Зубчатое колесо | Шестерня | |
| Модуль нормальный, мм | ||
| Число зубьев | ||
| Степень точности по ГОСТ 1643-81, не ниже | 7-В | 8-А |
| Межцентровое расстояние, мм | ||
| Углы наклона зубьев | 24°37’12» | 24°34′ |
| Толщина зуба по постоянной хорде, мм | 14,58 | 16,16 |
| Теоретическая высота установки зубомера, мм | 8,21 | 10,5 |
| Зазор между кожухом и шестерней, кожухом и колесом, не менее, мм |
Зубчатое колесо изготовлено по специальным ТУ из стали 55Ф и имеет твердость поверхности зубьев 280. 321 НRСэ. Шестерни зубчатой передачи изготовлены из поковок легированной стали 20ХНЗА с последующей цементацией и закалкой поверхности зубьев по контуру до твердости 56. 63 HRCэ и посажены в горячем состоянии на конические концы вала якоря тягового двигателя с натягом 0,22. 0,26 мм.
Кожух зубчатой передачи
Кожух позволяет создать масляную ванну, в которой должна работать передача, и, кроме того, предотвращает попадание в нее пыли, грязи и др.
Кожух зубчатой передачи изготовляют из стали или стеклопластика. Кожух из стеклопластика почти в 2,5— 3 раза легче металлического. Однако при нарушении клиренса (просвет от головки рельса до низа конструкции неподрессоренной части электровоза) кожух из стеклопластика протирается, вытекает смазка и зубчатая передача выходит из строя.
Кожух зубчатой передачи из стали (рис. а) состоит из верхней 2 и нижней 5 половин. Для лучшего уплотнения кожуха по линии разъема делают особые желоба, в которые закладывают уплотнительные войлочные или резиновые прокладки. В верхней половине кожуха имеется заправочная горловина 1, надежно закрываемая крышкой, и люк 4 для осмотра зубчатой передачи. К люку приварена трубка-сапун 3, обеспечивающая выравнивание давления внутри кожуха с атмосферным. На нижней половине кожуха находится трубка 6, закрываемая гайкой 7 со щупом для определения уровня смазки в кожухе. Половины кожуха стянуты болтами 8. К остову тягового двигателя кожух присоединяют тремя болтами.
 |
Работа передачи без смазки или с недостаточным количеством ее вызывает быстрый износ зубьев и поэтому не допускается. Для зубчатых передач применяют осерненную смазку или трансмиссионные автотракторные масла летом марки Л и зимой марки 3. Избыток смазки в кожухе нежелателен, так как масло может попасть внутрь двигателя, а также на бандажи колесных пар, что ухудшает условия сцепления колеса с рельсами.
БРАКОВОЧНЫЕ РАЗМЕРЫ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ.
1. Износ зуба по толщине по начальной окружности не более 3,5 мм
2. Боковой зазор между зубьями шестерни и зубчатого колеса, находящимися в зацеплении, допускается не более 5,5 мм.
3. Радиальный зазор между зубьями шестерни и зубчатого колеса должен быть 2,5-5,3 мм; зависит от износа баббита вкладышей М.О.П.
5. Трещины в зубьях З.П. не допускаются.
6. Вмятины, выщербины, отколы на зубьях допускаются: на шестерне – не более 15 %, на зубчатом колесе – не более 25 % от поверхности зуба.
РЕВИЗИЯ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ.
Ревизия производится через один ТР1 (ТР2) всем передачам или на каждом ТР половине всех:
— колесные пары, зубчатые передачи которых не подвергаются ревизии, поочередно поддомкрачиваются и их тяговые двигатели подключаются под низкое напряжение для прослушивания работы их передач;
— у зубчатых передач, подвергающихся ревизии, снимают кожуха, протирают зубья и при медленно вращающемся якоре (двигатели подключены под низкое напряжение) они осматриваются. При помощи щупов и зубомера обмеряют зубчатую передачу. Проверяют плотность посадки шестерни, состояние буртов вкладышей моторно-осевых подшипников и замеряют разбег тяговых двигателей на оси колесных пар;
— кожуха при необходимости ремонтируют или заменяют на ранее отремонтированные. Заменяют войлочные уплотнения металлических кожухов. При исправной передаче вновь устанавливают кожуха и заливают новую смазку 3,5-4 кг осернённой смазки;
Передача бракуется, если обнаружена одна из следующих неисправностей:
— излом зуба, трещина в нем, износ зуба до “ножа” или срезание зубьев;
— выщербина, вмятина или выкрашивание зуба глубиной более 3 мм и общей площадью более 25% поверхности зуба колеса и более 15% поверхности зуба шестерни;
— износ зуба по толщине у зубчатого колеса и шестерни (см. примечания) более 3,5 мм;
— разность толщины зубьев двух зубчатых колес у одной колесной пары более 1,5 мм;
 |
-общий боковой зазор по начальной окружности зубьев, находящихся в зацеплении более 5 мм (Рис.33.);
Рис. 33: (а) зазоры в зубчатой передаче. ( б) измерение толщины зубьев зубомером.
— радиальный зазор между вершиной и впадиной зубьев зубчатого колеса и шестерни более 5,5 мм или менее 2,5 мм;
— свисание шестерни относительно зубчатого колеса более 6 мм;
— зазор между стенкой кожуха и шестерней менее 3 мм;
— браковочная величина толщины зуба «а» венца зубчатого колеса, измеренная зубомером, на расстоянии 8,21 мм от вершины зуба (размер «б») менее 11 мм (Рис.33, б);
— таже браковочная величина для зуба шестерни, измеренная на расстоянии 12,71 мм от вершины ее зуба менее 14,8 мм;
Способы подвешивания ТЭД
Применяют 2 способа:
Опорно-осевое подвешивание. ТЭД с одной стороны через моторно-осевой подшипник (МОП) опирается на ось колесной пары, а с другой стороны, через маятниковую подвеску подвешивается к шкворневой балке рамы тележки. Половина веса ТЭД не подрессорена, из-за этого увеличиваются динамические воздействия электровоза на путь, но одновременно централь постоянна, возможно прямое зацепление шестерни и зубчатого колеса, значит упрощается конструкция тягового привода.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
КЛАССИФИКАЦИЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ
По типу зацепления:
— односторонние : тепловозы, МВС, электровозы ЧС;
— двухсторонние: все грузовые электровозы;
По способу посадки венца на центр зубчатого колеса:
— с жесткой посадкой венца. Электровоз ВЛ8: косозубый венец в горячем состоянии напрессован на центр зубчатого колеса (Рис.30, б). Элек-
тровоз ЧС2: венец зубчатого колеса призонными болтами закреплен на коническом приливе колесного центра (Рис.11,12).
С цельнокатаным зубчатым колесом: электровозы ВЛ10, ВЛ11 и ВЛ15.
По типу зуба. Косозубые: электровозы ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11 и
ВЛ15. Прямозубые: электровозы ВЛ22 м и ЧС2.
При прямозубой двухсторонней передаче применяется упругая посадка. Выравнивание нагрузок по зубчатым передачам производится за счет упругости пакетов. При косозубой передаче применяется жесткая посадка венца или цельнокатаное зубчатое колесо.
Выравнивание нагрузок по зубчатым передачам производится за счет равномерного скоса зубьев, вызывающего осевое смещение вала якоря тягового двигателями и его центрирование.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗУБЧАТОЙ
ПЕРЕДАЧИ.
Начальные окружности: условные расчетные окружности, по которым происходит зацепление зубьев зубчатого колеса и шестерни. По ней рассчитывают и измеряют толщину зубьев.
Передаточное число: отношение диаметров начальных окружностей зубчатого колеса и шестерни или отношение их числа зубьев: 380 мм:230 мм =3,826 или 85:23=3,826.
Модуль: условная величина, равная числу миллиметров диаметра начальной окружности, приходящихся на один зуб. Модуль показатель размера зубьев. Модуль зубчатой передачи электровоза ВЛ11(ВЛ11м) равен 10. Толщина зуба 1,5 модуля, а высота 2,2 модуля, т.е. 15 и 22 мм.
Шаг зубчатой передачи: расстояние между двумя одинаковыми точками двух смежных зубьев по начальной окружности равен 3,14 модуля.
Угол зацепления: показатель формы зуба. В настоящее время применяется угол 20 градусов: чем больше угол, тем толще ножка зуба.
Межцентровое расстояние (централь): расстояние между центром оси колесной пары и центром вала якоря равно 617+/-0,5 мм- необходимо при монтаже колесно-моторного блока (КМБ).
УСТРОЙСТВО ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ
ЭЛЕКТРОВОЗА ВЛ11.
Основные элементы: два зубчатых колеса, две шестерни и два кожуха. (Рис.31, 32.)
Зубчатое колесо цельнокатаное с явно выраженными ступицей, диском и ободом с косыми зубьями. Напрессовывается на удлиненную
 |
ступицу колесного центра в холодном состоянии с определенным давлением и натягом или в горячем состоянии при Т=200-250 0 С.
Рис. 31. Зубчатая передача: (а) зубчатое колесо; ( б) шестерня
Шестерня изготавливается из хромоникелевой стали ХН3А с последующей термической обработкой. Имеет конусное отверстие с уклоном 1:10 и с торца выточку глубиной 15 мм под стопорную гайку. Плотность прилегания к валу якоря должна быть не менее 85% и натяг, после напрессовки шестерни, должен быть в пределах 0,27-0,3 мм. Для этого шестерню притирают по краске к концам вала якоря, а ее диаметр подбирают так, чтобы ее торец не доходил до посадочной кромки на вале якоря на 2-2,5 мм. Затем шестерню нагревают в индукционном нагревателе до температуры 150-160 0 и насаживают по шпонке на конический конец вала и фиксируют стопорной гайкой.
 |
Кожух зубчатой передачи состоит из двух половин (Рис.32.).
Детали машин
Косозубые и шевронные зубчатые цилиндрические передачи
В машиностроении широкое распространение получили цилиндрические зубчатые передачи, которые могут выполняться с прямыми, косыми и шевронными зубьями. При этом наиболее простыми и дешевыми в изготовлении являются прямозубые цилиндрические колеса. Тем не менее, косозубые и шевронные передачи обладают рядом существенных достоинств, благодаря которым их используют в машинах и механизмах, несмотря на относительно высокую стоимость изготовления.
Косозубые цилиндрические передачи
Очевидно, что способность зубчатого колеса передавать нагрузку во многом зависит от длины зуба – чем он длиннее, тем больше его нагрузочная способность. Увеличить длину зуба зубчатого колеса можно двумя способами – сделав колесо шире, т. е. увеличить его габарит, либо нарезав зубья под наклоном к оси колеса. Во втором случае длина зуба увеличивается без изменения габаритов колеса.
Эта идея и была использована в конструкции цилиндрических зубчатых колес – косозубое колесо при одинаковых параметрах изготовления способно передавать большую нагрузку, чем прямозубое.
Еще одно преимущество косого расположения зубьев на колесах – в зацеплении участвуют сразу несколько зубьев, плавно передавая нагрузку от одного к другому. По этой причине несущая способность косозубой цилиндрической передачи дополнительно повышается.
Итак, основные преимущества косозубых цилиндрических зубчатых передач перед прямозубыми – бόльшая несущая способность при одинаковых габаритах, плавность и бесшумность работы.
Но у косозубых цилиндрических зубчатых передач имеется один существенный недостаток – расположение зубьев под углом к оси приводит к появлению осевой силы, пытающейся сдвинуть сопрягаемые колеса вдоль осей, при этом направление осевых сил шестерни и колеса противоположно, т. е. колеса пытаются «сбежать» друг от друга в разные стороны (рис. 2). Чтобы избежать взаимного смещения колес приходится применять различные фиксирующие и упорные устройства, которые усложняют конструкцию и отнимают часть передаваемой энергии, т. е. снижая КПД передачи.
Осевые силы достигают значительной величины (по отношению к окружной силе), если угол наклона зубьев β превышает 20˚, поэтому в косозубых зубчатых цилиндрических передачах зубья нарезают под углом к оси в пределах 8…20˚.
Вторым недостатком косозубых цилиндрических зубчатых передач, как указывалось выше, является некоторое увеличение стоимости изготовления.
Расчет косозубых колес ведут с использованием параметров так называемого эквивалентного колеса. Если рассечь косозубое колесо по нормали к направлению зубьев (т. е. перпендикулярно линии зуба), то в сечении образуется эллипс (рис. 1), радиус кривизны которого в полюсезацепления может быть определен по формуле:
где d – делительный диаметр колеса по нормальному сечению;
m – модуль зацепления;
z – действительное количество зубьев косозубого колеса.
Из полученной формулы принимают эквивалентное число зубьев:
которое используется в прочностных расчетах.
Расчет на прочность косозубых передач ведут аналогично расчету прямозубых цилиндрических зубчатых передач с введением поправочных коэффициентов, учитывающих особенности работы.
По условиям прочности габариты косозубых передач получаются меньше, чем у прямозубых примерно на 20%.
Шевронные цилиндрические передачи
Благодаря таким особенностям шевронная передача позволяет еще больше удлинить зубья при неизменных габаритах колес. Кроме того, увеличение угла наклона зубьев приводит к повышению плавности работы передачи и уменьшению шума.
Поскольку осевая сила в шевронном зацеплении практически отсутствует, нет необходимости жестко крепить колеса на валах (или осях), предохраняя их от осевого перемещения.
Можно сделать вывод, что шевронная передача не только вобрала в себя все достоинства косозубой передачи, но и существенно их повысила, при этом позволила избавиться от основного недостатка – появления осевой силы, нагружающей опоры, снижающей КПД передачи и нередко приводящей к сильному нагреву подшипников и вала.
Изобретателем шевронного зацепления является механик-самоучка из Польши, имя которого не сохранилось. Известно только, что патент на шевронную передачу и оригинальную технологию нарезания шевронных зубьев выкупил у этого талантливого механика известный французский промышленник Андре Ситроен (основатель автомобильного концерна «Ситроен»), которого иногда ошибочно считают изобретателем шеврона. Примечательно, что V-образные зубья шевронной передачи в виде двух горизонтальных «галочек» легли в основу фирменного знака концерна «Ситроен».
Но, как говорится, добра без худа не бывает. По сложности изготовления шевронные цилиндрические зубчатые колеса превосходят и косозубые, и уж тем более – прямозубые колеса. Нарезать зубья «елочкой» на поверхности цилиндрической заготовки достаточно сложно, ведь приходится менять направление резки в центре ширины колеса, но и здесь конструкторы и технологи нашли решение, облегчающее выполнение задачи. Обычно шевронные колеса изготавливают с дорожкой в середине колеса для выхода режущего инструмента (червячной фрезы). Ширина такой дорожки обычно составляет 10…15% модуля зацепления, а глубина равна высоте зуба.
Но иногда шевронные колеса изготавливают и без дорожки, чтобы полнее использовать ширину колеса для длины зубьев. Нарезание зубьев таким способом малопроизводительно, и требует дорогостоящего оборудования, поэтому применяется реже, чем нарезание зубьев с дорожкой.
Сопрягаемые шевронные колеса требуют строго определенного положения друг относительно друга во время работы передачи, поскольку малейший осевой относительный сдвиг колес приведет к заклиниванию или даже поломке зубьев. По этой причине вал одного из колес (обычно шестерни) выполняют плавающим, т. е. его монтируют в подшипниках, допускающих некоторое осевое смещение.
Шевронные передачи дороже в изготовлении, их применяют в мощных быстроходных закрытых передачах, поскольку при минимальных габаритах они способны передавать значительно бόльшие мощности по сравнению с другими цилиндрическими зубчатыми передачами, и меньше шумят на большой скорости. Шевронное зацепление нуждается в хорошей смазке, поэтому такие передачи чаще всего выполняют закрытыми.
Геометрический и прочностной расчеты шевронной передачи аналогичны расчетам косозубой передачи. Для шевронной передачи коэффициент ширины венца колеса принимают равным ψba = 0,4…1,0.
КЛАССИФИКАЦИЯ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ.
По типу зацепления:
— односторонние : тепловозы, МВС, электровозы ЧС;
— двухсторонние: все грузовые электровозы;
По способу посадки венца на центр зубчатого колеса:
— с жесткой посадкой венца. Электровоз ВЛ8: косозубый венец в горячем состоянии напрессован на центр зубчатого колеса (Рис.30, б). Элек-
тровоз ЧС2: венец зубчатого колеса призонными болтами закреплен на коническом приливе колесного центра (Рис.11,12).
С цельнокатаным зубчатым колесом: электровозы ВЛ10, ВЛ11 и ВЛ15.
По типу зуба. Косозубые: электровозы ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11 и
ВЛ15. Прямозубые: электровозы ВЛ22 м и ЧС2.
При прямозубой двухсторонней передаче применяется упругая посадка. Выравнивание нагрузок по зубчатым передачам производится за счет упругости пакетов. При косозубой передаче применяется жесткая посадка венца или цельнокатаное зубчатое колесо.
Выравнивание нагрузок по зубчатым передачам производится за счет равномерного скоса зубьев, вызывающего осевое смещение вала якоря тягового двигателями и его центрирование.
ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗУБЧАТОЙ
ПЕРЕДАЧИ.
Начальные окружности: условные расчетные окружности, по которым происходит зацепление зубьев зубчатого колеса и шестерни. По ней рассчитывают и измеряют толщину зубьев.
Передаточное число: отношение диаметров начальных окружностей зубчатого колеса и шестерни или отношение их числа зубьев: 380 мм:230 мм =3,826 или 85:23=3,826.
Модуль: условная величина, равная числу миллиметров диаметра начальной окружности, приходящихся на один зуб. Модуль показатель размера зубьев. Модуль зубчатой передачи электровоза ВЛ11(ВЛ11м) равен 10. Толщина зуба 1,5 модуля, а высота 2,2 модуля, т.е. 15 и 22 мм.
Шаг зубчатой передачи: расстояние между двумя одинаковыми точками двух смежных зубьев по начальной окружности равен 3,14 модуля.
Угол зацепления: показатель формы зуба. В настоящее время применяется угол 20 градусов: чем больше угол, тем толще ножка зуба.
Межцентровое расстояние (централь): расстояние между центром оси колесной пары и центром вала якоря равно 617+/-0,5 мм- необходимо при монтаже колесно-моторного блока (КМБ).
УСТРОЙСТВО ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ
ЭЛЕКТРОВОЗА ВЛ11.
Основные элементы: два зубчатых колеса, две шестерни и два кожуха. (Рис.31, 32.)
Зубчатое колесо цельнокатаное с явно выраженными ступицей, диском и ободом с косыми зубьями. Напрессовывается на удлиненную
 |
ступицу колесного центра в холодном состоянии с определенным давлением и натягом или в горячем состоянии при Т=200-250 0 С.
Рис. 31. Зубчатая передача: (а) зубчатое колесо; ( б) шестерня
Шестерня изготавливается из хромоникелевой стали ХН3А с последующей термической обработкой. Имеет конусное отверстие с уклоном 1:10 и с торца выточку глубиной 15 мм под стопорную гайку. Плотность прилегания к валу якоря должна быть не менее 85% и натяг, после напрессовки шестерни, должен быть в пределах 0,27-0,3 мм. Для этого шестерню притирают по краске к концам вала якоря, а ее диаметр подбирают так, чтобы ее торец не доходил до посадочной кромки на вале якоря на 2-2,5 мм. Затем шестерню нагревают в индукционном нагревателе до температуры 150-160 0 и насаживают по шпонке на конический конец вала и фиксируют стопорной гайкой.
 |
Кожух зубчатой передачи состоит из двух половин (Рис.32.).
РЕВИЗИЯ ЗУБЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ.
Ревизия производится через один ТР1 (ТР2) всем передачам или на каждом ТР половине всех:
— колесные пары, зубчатые передачи которых не подвергаются ревизии, поочередно поддомкрачиваются и их тяговые двигатели подключаются под низкое напряжение для прослушивания работы их передач;
— у зубчатых передач, подвергающихся ревизии, снимают кожуха, протирают зубья и при медленно вращающемся якоре (двигатели подключены под низкое напряжение) они осматриваются. При помощи щупов и зубомера обмеряют зубчатую передачу. Проверяют плотность посадки шестерни, состояние буртов вкладышей моторно-осевых подшипников и замеряют разбег тяговых двигателей на оси колесных пар;
— кожуха при необходимости ремонтируют или заменяют на ранее отремонтированные. Заменяют войлочные уплотнения металлических кожухов. При исправной передаче вновь устанавливают кожуха и заливают новую смазку;