Низкий боковой зазор и допуск толщины зуба по DIN 3967
Разбираем боковой зазор зубчатой передачи, допуск толщины зуба по DIN 3967, формулу θ′≈6875.5×jt/d и согласование с зубошлифованием.
Какой боковой зазор зубчатой передачи считается «низким»? Как согласовать допуски толщины зуба по DIN 3967 с технологией шлифования зубьев
Ключевой ответ: боковой зазор (backlash, также называемый зазором между зубьями) — это угол, на который может свободно повернуться одно зубчатое колесо при неподвижном другом; по сути он возникает из-за уменьшения толщины зуба и отклонения межосевого расстояния. По DIN 3967 допуск толщины зуба обозначается «цифра+буква»: цифры 21–30 управляют шириной поля допуска, буквы a–h управляют величиной бокового зазора, при этом для класса h верхнее отклонение равно нулю, боковой зазор минимален и близок к нулевому. Угловой боковой зазор можно оценить по θ′≈6875.5×jt/d (jt — окружной боковой зазор, мм; d — делительный диаметр, мм). На производственной стороне стабильность допуска толщины зуба обеспечивается шлифованием зубьев — точность шлифования может достигать класса DIN 3, в серийном производстве стабильно удерживается на уровне 4~5 класса национального стандарта — а в сочетании с подбором пар или конструкцией устранения зазора боковой зазор прецизионных делительных механизмов можно свести к угловым минутам.
I. Сначала разберёмся, что такое боковой зазор#
Боковой зазор — это свободный ход зубчатой пары при реверсивной передаче, выражаемый углом или зазором между зубьями. Пара зацепленных зубчатых колёс не может работать с нулевым зазором: чтобы колёса вращались, по боковым поверхностям зубьев необходимо оставить зазор для размещения масляной плёнки, теплового расширения и производственных погрешностей. Этот зазор и есть боковой зазор. В инженерной практике обычно используют три величины:
| Термин | Значение | Единица |
|---|---|---|
| Окружной боковой зазор jt | Зазор по боковым поверхностям зубьев в направлении окружности делительного диаметра | мм |
| Нормальный боковой зазор jn | Зазор в направлении нормали к поверхности зуба | мм |
| Угловой боковой зазор θ | Угол свободного поворота одного колеса при неподвижном другом | угловая минута (arcmin) |
| Боковой зазор не всегда чем меньше, тем лучше. Для позиционирующих делительных механизмов нужен малый боковой зазор, а в силовых передачах, наоборот, следует оставлять нормальный боковой зазор — поверхностям зубьев нужна масляная плёнка, повышение температуры изменяет межосевое расстояние, а слишком малый зазор приведёт к заклиниванию. Первый шаг проектирования — чётко определить область применения. |
II. Как рассчитать боковой зазор: одна формула, набор чисел#
Угловой боковой зазор и окружной боковой зазор связаны простым соотношением: θ′ (arcmin) ≈ 6875.5 × jt / d. Несколько примеров:
| Делительный диаметр d (мм) | Окружной боковой зазор jt (мм) | Угловой боковой зазор (arcmin) |
|---|---|---|
| 50 | 0.02 | ≈2.8 |
| 50 | 0.05 | ≈6.9 |
| 100 | 0.05 | ≈3.4 |
| 200 | 0.10 | ≈3.4 |
| Есть две закономерности: при одинаковом боковом зазоре чем больше делительный диаметр, тем меньше угловой боковой зазор; при одинаковом диаметре при уменьшении бокового зазора вдвое угловой боковой зазор также уменьшается вдвое. Прецизионные зубчатые колёса малого диаметра более чувствительны к боковому зазору и предъявляют более высокие требования к допуску толщины зуба. |
III. Как обозначать на чертеже: «цифра+буква» по DIN 3967#
DIN 3967 — немецкий стандарт системы посадок зубчатых колёс (бокового зазора), используемый для задания допуска толщины зуба. Форма обозначения — «цифра+буква», сначала цифра, затем буква, например 25c:
- Цифры 21–30: класс ширины поля допуска толщины зуба; чем больше цифра, тем шире поле допуска и больше колебание толщины зуба;
- Буквы a–h: положение поля допуска толщины зуба (величина бокового зазора); для класса a боковой зазор наибольший, для класса h верхнее отклонение равно нулю, боковой зазор минимален и близок к нулевому. Выбор группы зависит от применения: в обычных силовых передачах используйте классы c/d, чтобы оставить нормальный боковой зазор; в прецизионном делении и сервоприводах можно смещаться к классу h, но необходимо одновременно оценивать нагрев и смазку — если в проекте с нулевым боковым зазором не учтено тепловое расширение, через некоторое время работы возможно заклинивание.
IV. Производственная сторона: чем контролируется боковой зазор#
Толщина зуба — непосредственный источник бокового зазора, поэтому управление боковым зазором в первую очередь означает управление допуском толщины зуба. Способ обработки определяет, до какой степени его можно контролировать:
| Технология | Уровень точности | Влияние на согласованность толщины зуба |
|---|---|---|
| Зубофрезерование/зубошевингование | Класс DIN 7~8 | Колебания толщины зуба относительно велики, подходит для передач, не чувствительных к боковому зазору |
| Шлифование зубьев (серийное) | 4~5 класс национального стандарта | Допуск толщины зуба выдерживается узким, хорошая повторяемость партии |
| Шлифование зубьев (оптимально для единичного изделия) | До класса DIN 3 | Одновременно корректируются профиль и направление зуба, подходит для прецизионного подбора пар |
| Термообработка — ещё одна переменная. После цементации и закалки зубчатые колёса деформируются; величина деформации зависит от материала, модуля и конструкции. Обычная практика — оставить припуск на шлифование, исправить деформацию шлифованием, а затем измерить толщину зуба и длину общей нормали на измерительном центре для зубчатых колёс и подобрать пары по фактическим значениям с группировкой. Перед отгрузкой снова измеряют боковой зазор на приборе контроля зацепления; протокол измерений поставляется вместе с изделием. |
V. Конструктивная сторона: четыре способа устранения зазора#
| Способ устранения зазора | Принцип | Область применения | На что обратить внимание |
|---|---|---|---|
| Сдвоенное зубчатое колесо (пружинный поджим) | Два диска зубчатого колеса смещены и предварительно поджаты, что устраняет односторонний боковой зазор | Лёгкие приборы, сервоприводы | Устраняет только односторонний зазор; при тяжёлой нагрузке поджимной элемент изнашивается |
| Зубчатое колесо с изменяющейся толщиной зуба (коническое) | Толщина зуба плавно изменяется по осевому направлению; осевая регулировка устраняет боковой зазор | Делительные механизмы, станки | Требуется пространство для осевой регулировки |
| Регулировка межосевого расстояния эксцентриковой втулкой | Уменьшение межосевого расстояния непосредственно уменьшает боковой зазор | Корпуса с регулируемым межосевым расстоянием | Ограничено минимальным межосевым расстоянием |
| Червяк с двойным шагом | Шаги по двум сторонам червяка различаются; осевое перемещение регулирует зазор | Делительные столы и поворотные столы с червячной передачей | Регулировка зазора удобна, требуется осевая подвижность червяка |
VI. Ключевые моменты выбора: шесть шагов#
- Определите условия работы: частоту реверса, диапазон повышения температуры, характер нагрузки; сначала установите, это позиционирующая или силовая передача;
- Обозначьте допуск толщины зуба по DIN 3967: выберите ширину поля допуска (цифру) и группу бокового зазора (букву);
- Оцените риск нулевого бокового зазора: для класса h нужно учитывать тепловое расширение и масляную плёнку, нельзя рассматривать только статику;
- Определите производственный маршрут: при жёстких требованиях к боковому зазору применяйте шлифование зубьев; для обычных передач достаточно зубофрезерования/зубошевингования с подбором пар;
- Согласуйте контрольные пункты: фактическое измерение толщины зуба/длины общей нормали, проверка бокового зазора на приборе контроля зацепления; протокол поставляется с изделием;
- Конструктивное усиление: при необходимости добавьте механизм устранения зазора и используйте его в сочетании с производственной точностью.
VII. Что может делать Geyon Transmission#
Geyon Transmission производит прямозубые и косозубые цилиндрические зубчатые колёса (модуль M0.5–M12, наружный диаметр до Φ600 мм), точность шлифования зубьев достигает класса DIN 3, в серийном производстве стабильно удерживается на уровне 4~5 класса национального стандарта; конические зубчатые колёса — по GB/T 11365 класс 5~6 (M1–M12, ≤Φ500 мм); червячные передачи — с профилями зубьев Z1~Z6, бронзовое червячное колесо в паре со стальным червяком. Материалы: 20CrMnTi цементация и закалка (HRC 58~62), 42CrMo улучшение, 38CrMoAl азотирование — всё это выполняется. Контроль оснащён измерительным центром для зубчатых колёс, координатно-измерительной машиной, твердомером и прибором контроля зацепления; толщина зуба, длина общей нормали и фактический боковой зазор могут быть измерены с выдачей протокола.
- Изготовление прямозубых цилиндрических зубчатых колёс
- Изготовление косозубых цилиндрических зубчатых колёс
- Конические зубчатые колёса
- Червячные передачи
- Обзор возможностей обработки зубчатых колёс
Пришлите чертежи и условия эксплуатации — мощность, частоту вращения, частоту реверсирования, рабочую температуру — после проверки в KISSsoft инженерная команда выдаст допуск на толщину зуба, группу бокового зазора и технологическое решение. Свяжитесь с Geyontech или посетите китайский официальный сайт Geyontech , чтобы отправить запрос.