Во-первых, необходимо установить ведущую коническую шестерню (вал коробки передач с конической шестерней) в корпусе коробки передач в такое положение, при котором вершина образующей начального конуса О этой шестерни (рис. 2) после крепления коробки передач в сборе

Рис. 2. Схема регулировки зацепления конических шестерен:
А — базовый размер ведущей конической шестерни (расстояние от упорного буртика для заднего шарикового или роликового подшипника до вершины образующей начального конуса); М — базовый размер ведомой конической шестерни (расстояние от малого основания конуса до вершины образующей начального конуса); АВ — образующая начального конуса ведущей шестерни; CD — образующая начального конуса ведомой шестерни; О’ — вершина образующей начального конуса ведущей шестерни; О” — вершина образующей

Во-вторых, ведомую коническую шестерню (шестерню вала заднего моста) необходимо установить в корпусе заднего моста в такое положение относительно ведущей шестерни, при котором образующая CD начального конуса ведомой шестерни должна совмещаться с образующей начального конуса ведущей шестерни АВ, а вершина образующей начального конуса ведомой шестерни О” должна совпадать с такой же вершиной ведущей шестерни О’.

Из выполнения приведенных условий и рисунка следует, что такое относительное расположение пары конических шестерен, при котором образующие Начальных конусов совмещаются, а вершины совпадают в одной точке, может быть только одно.

Следовательно, для того чтобы обеспечить правильное зацепление конических шестерен, их всегда необходимо устанавливать в одно точно определенное положение, одну относительно другой в корпусах коробки передач и заднего моста.

Соблюдение же этого условия для работавших шестерен может быть выполнено только в том случае, если боковой зазор у них, постоянно увеличивающийся по мере износа зубцов, не будет во время регулировок приводиться к нормальному зазору, установленному для новых шестерен.

Докажем, что для нормального осуществления передачи вращения парой конических шестерен между валами, геометрические оси которых находятся в одной плоскости и пересекаются под углом 90°, необходимо, чтобы вершины начальных конусов ведущей шестерни О’ и ведомой О” (рис. 2) совпадали в одной точке О (рис. 1).

Для доказательства этого положения рассмотрим два сопряженных начальных конуса конических шестерен, показанных на рисунке 3.

Предположим, что вершина О’ начального конуса ABCD не совпадает с вершиной О” начального конуса CDFE и что геометрические оси этих конусов составляют между собой угол S.

Известно, что для того, чтобы была осуществлена передача вращения представленной парой конических шестерен, должно быть выполнено условие, при котором окружная скорость v’ точки D, независимо от того, ведущей или ведомой шестерне она принадлежит, будет одна и та же, т. е. будет соблюдено условие v’ = со‘£ DM = co“DL, где со‘— угловая скорость; DM — г’ — радиус малого основания начального конуса ABCD; со“— угловая скорость; DL=R‘— радиус малого основания начального конуса CDFE.

Рис. 3. Конические шестерни с несовпадающими вершинами начальных конусов

Поэтому замерять боковой зазор в зацеплении пары конических шестерен по ГОСТ 1758—42 принято у большого основания начального конуса.

Следовательно, во время регулировки зацепления конических шестерен проверять боковой зазор индикатором или свинцовой пластинкой надо не в любой точке подлинезуб-цов, а только у большого основания начального конуса. К этому месту зубцов конических шестерен и относится нормальный боковой зазор у новых шестерен и допустимый без ремонта у работавших шестерен.

На рисунке 4 приведены схемы правильного и неправильного зацепления конических шестерен. При правильном зацеплении (рис. 4,а) окружные скорости точки К ведущей и ведомой шестерен будут равны между собой, и мы будем иметь равенство Dk=io]r=ci)2^, где со, и г —соответственно угловая скорость и радиус в точке К ведущей конической шестерни; w2 и R — угловая скорость и радиус ведомой конической шестерни.

Рис. 4. Схемы зацепления конических шестерен:
а — правильное зацепление — точки К (с радиусами г и R), принадлежащие ведущей и ведомой шестерням, имеют равные окружные скорости; б — неправильно» зацепление, так как ведущая шестерня сдвинута назад. У точки К ведущей шестерни радиуса г окружная скорость больше, чем у сопряженной с ней точкой зубца ведомой шестерни радиуса в — неправильное зацепление, так как ведущая шестерня сдвинута вперед. У точки К радиуса /-окружная скорость меньше, чем у сопряженной с ней точкой зубца ведомой шестерни радиуса Ri.

Разобранные примеры показывают, что если вершина начального конуса О’ ведущей шестерни (рис. 2) не будет расположена на оси EF ведомой шестерни (оси вала заднего моста), то окружные скорости в сопряженных точках зацепления зубцов ведущей и ведомой шестерен будут разные. Разность этих окружных скоростей будет происходить из-за нарушения постоянства отношения радиусов в сопряженных точках зацепления зубцов конических шестерен при сохранении постоянного отношения их угловых скоростей.

Таким образом, из приведенного доказательства вытекают следующие выводы. Во-первых, боковой зазор в зацеплении новой пары конических шестерен после регулировки должен соответствовать нормальному зазору.

Во-вторых, боковой зазор в зацеплении работавшей пары конических шестерен после регулировки должен быть больше нормального на величину, равную износу пары зубцов шестерен, находящихся в зацеплении.

В-третьих, правильная регулировка зацепления конических шестерен состоит в том, чтобы ведущая шестерня в корпусе коробки передач, а ведомая в корпусе заднего моста всегда занимали одно, точно определенное положение.

Учитывая эти условия работы конических шестерен, типовая технология ремонта тракторов предусматривает значительное увеличение бокового зазора в зацеплении работавших конических шестерен. Так, у тракторов С-80 этот зазор допускается до 2,5 мм, у АСХТЗ-НАТИ и ДТ-54— до 2 мм, у КД-35—до 1,5—2 мм.

Однако если постоянно увеличивающийся боковой зазор в зацеплении конических шестерен, за счет износа зубцов по толщине, не должен регулироваться и приводиться к нормальному, то правильно ли требование, излагаемое в руководствах заводов и учебниках по тракторам о необходимости регулировать зацепление конических шестерен? Оказывается, что это требование правильно только в той части, что такую регулировку необходимо выполнять за счет износа упорных шариковых и роликовых подшипников, на которых покоятся валы конических шестерен, за счет износа торцовых поверхностей ступиц венцов шестерен вторичных валов у тракторов ДТ-54 и АСХТЗ-НАТИ выпуска до 1956 г. Износ этих подшипников и торцовых поверхностей ступиц шестерен является одной из главных причин нарушения правильного зацепления конических шестерен.

Рис. 5. Схема регулировки зацепления конических шестерен тракторов АСХТЗ-НАТИ и ДТ-54:
1 — корпус коробки передач; 2 — вал заднего моста; 3 — гайка для регулировки зацепления конических шестерен и конических роликовых подшипников; 4 — ведомая коническая шестерня; 5 — корпус заднего моста; 6 — ведущая коническая шестерня; 7 — передний шариковый подшипник; 8 — прокладки для регулировки положения ведущей конической шестерни (вторичного вала) в корпусе коробки передач; 9 — конический роликовый подшипник; 10 — регулировочные прокладки.

Следовательно, нарушение зацепления зубцов конических шестерен во время работы, выражающееся в нарушении совмещения образующих и совпадения вершин начальных конусов, соответствует величине износа шариковых и роликовых подшипников валов этих шестерен, а у тракторов АСХТЗ-НАТИ и ДТ-54 и величине износа торцов, ступиц шестерен и распорной втулки вторичного вала. Вследствие такого износа коническая шестерня вала коробки передач сдвигается вперед, а коническая шестерня вала заднего моста в левую сторожу.

Для упрощения операций регулировки зацепления конических шестерен рекомендуется пользоваться их базовыми размерами. Базовым размером конической шестерни вала коробки передач является расстояние от установочной поверхности или упорного буртика для заднего шарикового или роликового подшипника до вершины образующей начального конуса (размер А на рисунке 2), а для конической шестерни вала заднего моста — расстояние от привалочной плоскости шестерни до вершины образующей начального конуса (размер М на рисунке 2). Зная эти размеры и имея базы для их контроля, установка правильного зацепления конических шестерен не вызовет затруднений.

Кроме основных базовых размеров, при регулировке шестерен нужно различать следующие величины (рис. 5):
Б — расстояние от установочной поверхности или упорного буртика для заднего шарикового или роликового подшипника до торца малого основания конуса шестерни вала коробки передач;
В — расстояние от торца малого основания конуса ведущей шестерни до вала заднего моста;
Г — расстояние от привалочной плоскости корпуса коробки передач до оси вала заднего моста;
D — диаметр вала заднего моста;
Е — расстояние от привалочной плоскости корпуса коробки передач до торца малого основания конуса ведущей шестерни;
Ж — расстояние от привалочной плоскости корпуса коробки передач до установочной поверхности или упорного буртика вала коробки передач для заднего шарикового или роликового подшипника.

В таблице 1 приведены размеры (в мм) А, Г и Е валов коробок передач и корпусов задних мостов тракторов различных марок.

Ниже дается схема регулировки зацепления конических шестерен тракторов АСХТЗ и ДТ-54, придерживаясь которой и пользуясь данными таблицы можно будет без особых затруднений отрегулировать зацепление конических шестерен задних мостов других марок тракторов (рис. 5).

Учитывая принятые обозначения, рекомендуем два способа установки конических шестерен нижних валов в корпусах коробок передач.

Первый способ состоит в том, чтобы вычислить размер Е и, приняв за базу привалочную плоскость корпуса коробки передач, установить торец малого основания конуса ведущей шестерни на таком расстоянии от привалочной плоскости корпуса коробки, при котором вершина образующей начального конуса этой шестерни была бы расположена на оси вала заднего моста.

Второй способ состоит в том, чтобы вычислить размер В и, приняв за базу ось вала заднего моста, установить ведущую шестерню в корпусе коробки в такое положение, при котором вершина образующей начального конуса этой шестерни была бы расположена на оси вала заднего моста.

Установим конические шестерни нижних валов в корпусах коробок по второму способу. Находим размер В. Из принятых обозначений мы можем написать А—Б-\-В , откуда В=А-Б—%.

Получив этот размер, можно приступить к сборке коробки передач. Для этого крепят ее к корпусу заднего моста и регулировочными прокладками устанавливают вторичный вал коробки передач в корпусе коробки в такое положение, при котором расстояние В от торца малого основания конуса до поверхности вала заднего моста равнялось бы 59,0 мм. Этот размер можно проверить соответствующим раздвижным шаблоном, кронциркулем или другим универсальным инструментом.

Для выполнения этой операции с наибольшей точностью рекомендуется придерживаться следующих указаний.
1. Перед установкой размера В роликовые подшипники вала заднего моста должны быть отрегулированы на нормальный зазор.
2. При замере расстояния В к торцу малого основания конуса шестерни вала коробки необходимо приложить от руки усилие до 5 кг, чтобы выбрать продольный разбег вала в переднем шариковом подшипнике.

Установим конические шестерни нижних валов в корпусах коробок передач по первому способу. Находим размер Е.

Получив этот размер, до сборки коробки передач устанавливаем нижний вал в корпусе коробки таким образом, чтобы торец малого основания конуса шестерни выступал над привалочной плоскостью корпуса коробки на 90,3 мм плюс толщина прокладки. Этот размер получаем установкой регулировочных прокладок на корпус переднего шарикового подшипника вала коробки передач.

Первый способ более удобный, чем второй, так как размер Е устанавливается во время сборки коробки передач до крепления ее к корпусу заднего моста.

Неточность в установке нижнего вала коробки передач может получаться за счет размера А, который мы приводим без допусков, а также за счет размера Д, могущего иметь значительное биение поверхности.

Установив нижний вал коробки передач в требуемое положение, переходим к установке размера М ведомой конической шестерни вала заднего моста (рис. 2). Оказывается, что этот размер можно устанавливать только экспериментальным путем, так как ось вала коробки передач QL (рис. 1) не фиксируется, и поэтому нет базы для замера этого размера. Правильное положение этой шестерни принято устанавливать по отпечатку краски на профилях сопрягаемых зубцов шестерен. Однако после установки конической шестерни вала коробки передач в требуемое положение выполнять операцию правильного зацепления конических шестерен только за счет ведомой шестерни легче. Эта операция заключается в том, чтобы найти такое ее положение путем приближения к шестерне вала коробки передач или удаления от него ведомой шестерни, при котором образующие на чальных конусов и вершины этих шестерен совпадут.

До сих пор единственным простым, надежным и доступным методом проверки зацепления конических шестерен во время регулировок является метод проверки на краску. Применяя этот метод, при котором по величине и месту расположения контакта (отпечатка краски) на боковой поверхности сопрягаемых зубцов определяют: правильно или неправильно установлено зацепление; можно ли правильно отрегулировать зацепление данной пары конических шестерен, или правильное зацепление шестерен установить невозможно без замены шестерен или без исправления отверстий для валов этих шестерен в корпусах заднего моста и коробки передач.

Кроме того, по величине и месту расположения контакта можно также понять, почему при неправильном зацеплении происходит интенсивный износ или поломка зубцов конических шестерен.

Установим ведомую коническую шестерню в требуемое положение на глаз. Нанесем тонкий слой краски красного сурика или белил на профили двух зубцов ведущей и двух зубцов ведомой шестерен. При этом зубцы с краской ведущей шестерни не должны иметь контакта с зубцами ведомой шестерни, покрытыми краской. Вращая шестерню вправо и влево, получим отпечатки на профилях зубцов обеих шестерен.

Рассмотрим характер контактов (отпечатков) на боковых поверхностях зубцов конических шестерен, по которым определяют, правильно или неправильно установлено зацепление.

1. На рисунке 6 приведены величины и место расположения контакта, которые показывают, что зацепление зубцов

конических шестерен установлено правильно. В этом случае контакт на обеих боковых поверхностях сопряженных зубцов ведущей и ведомой шестерен начинается непосредственно у узкого конца зубца и распространяется не менее чем на 3/4 его длины (рис. 6,1). При этом расположение контакта почти одинаково для обеих сторон зубцов как ведущей, так и ведомой шестерен. Кроме того, на значительной длине от тонкого конца зубца контакт располагается почти по всему профилю как ножки, так и головки зубца. Такой контакт служит признаком правильного зацепления конических шестерен. В этом случае зацепление зубцов конических шестерен происходит плавно, удельное давление на единицу поверхности зубца не превышает расчетного и зубцы во время работы изнашиваются равномерно, так как контакт во время работы шестерен будет почти по всей высоте и длине зубцов.

Допускаются к работе конические шестерни с зацеплением, имеющие контакты, приведенные на рисунке 6, II и III: контакт (рис. 6, II) располагается надлине не менее половины длины зубца, причем начало контакта должно быть ближе к узкому концу зубца; контакт (рис. 6, III) в виде пятен с длиной пятна не менее 10 мм и – расстоянием между пятнами не более 5 мм. При этом пятна могут располагаться по всей высоте зубца с обязательным контактом по начальному конусу зубца.

Рис. 6. Отпечатки краски на зубцах ведущей и ведомой конических шестерен: I — при правильном зацеплении; И — при зацеплении, допускаемом к работе; /// — при зацеплении, допускаемом к работе; а — зубец ведущей шестерни; б — зубец ведомой шестерни.

Кроме того, надо иметь в виду, что расположение контакта у ведущей и ведомой шестерен не совсем одинаковое. Этот контакт у ведущей шестерни располагается несколько выше, чем у ведомой, и может распространиться непосредственно до кромки головки зубца.

2. Величина и расположение контактов показывают, что зацепление происходит неправильно, но может быть правильно установлено регулировкой (рис. 7, / и //). В этом случае контакт на обеих боковых поверхностях сопрягаемого зубца расположен по всей его длине, но узкой полоской только у вершины зубца ведущей шестерни и такой же узкой полоской только у основания ножки зубца ведомой шестерни (рис. 7, /).

Как видно из рисунка 7,1, в этом случае зацепление будет происходить не по всей высоте профиля (боковых поверхностей) зубцов, а только на ее незначительной части.

При таком зацеплении износ зубцов будет интенсивный, так как в этом случае увеличится относительное скольжение поверхностей зубцов вследствие увеличения конечных точек активной части линии зацепления. Кроме того, этот износ будет местный, что приведет к нарушению правильного профиля зубцов, так как контакт имеется только на незначительной их высоте.

Такой контакт служит признаком неправильного зацепления и указывает на то, что ведущая шестерня установлена очень близко к ведомой. Для устранения этого недостатка необходимо ведущую шестерню отодвинуть от ведомой постановкой соответствующего количества регулировочных прокладок (рис. 5) у валика с шестерней коробки передач.

Контакт на обеих боковых поверхностях сопрягаемых зубцов расположен по всей длине зубца, но узкой полоской только у основания ножек зубца ведущей шестерни и такой же узкой полоской у вершины головки ведомой шестерни (рис. 7, II). При данном зацеплении характер износа зубцов будет такой же, как в описанном случае (рис. 7, /). Но такой контакт будет указывать на то, что ведущая шестерня установлена далеко от ведомой. Чтобы устранить этот недостаток, необходимо ведущую шестерню придвинуть к ведомой. Для этого требуется снять соответствующее количество регулировочных прокладок 10 (рис. 5) у валика коробки передач.

Рис. 7. Отпечатки краски на зубцах ведущей и ведомой конических шестерен:
/ — при неправильном зацеплении, требующем регулировки; II—при неправильном зацеплении, требующем регулировки; а — зубец ведущей шестерни; б — зубец ведомой шестерни.

3. Характер контактов, который показывает, что зацепление зубцов конических шестерен происходит неправильно и не может быть устранено регулировкой.

Контакт на боковых поверхностях сопрягаемых зубцов при вращении в одну сторону образуется у узких концов зубцов ведущей и ведомой шестерен, а при вращении в обратную сторону — у широких концов зубцов (рис. 8).

В этом случае зацепление будет происходить только на небольшой части длины зубцов. Поэтому износ зубцов будет интенсивным ввиду повышенного удельного давления на единицу поверхности зубца и может происходить поломка зубцов шестерен. Такой контакт указывает на то, что оси (валы) ведущей и ведомой шестерен не находятся в одной плоскости.

Подобное неправильное зацепление может образоваться ввиду одностороннего износа (проседания) поверхностей для вала заднего моста или износа отверстий для гнезда роликового подшипника вала с конической шестерней в корпусе заднего моста трактора. Устранение такого недостатка выполнить регулировкой нельзя. Его можно устранить только восстановлением базисных поверхностей отверстий для валов конических шестерен.

Контакт на обеих боковых поверхностях зубцов шестерен при вращении в одну и другую сторону образуется только у узких концов зубцов ведомой и ведущей шестерен (рис. 9, I) или только у широких концов также обеих шестерен (рис. 9, //). В этом случае зацепление будет происходить только на небольшой части длины зубцов, что может приводить к поломкам зубцов, или износ будет также интенсивным ввиду увеличения удельного давления на единицу поверхности зубца. Такой контакт указывает на то, что оси (валы) ведущей и ведомой шестерен установлены с неправильными углами. Если контакт образуется со стороны узких концов зубцов, значит угол между осями больше требуемого (больше 90°). Если контакт образуется со стороны широких концов зубцов, значит угол между осями со стороны зацепления меньше 90°. В обоих случаях эти недостатки устранить регулировкой тоже нельзя. Их можно устранить только исправлением базовых поверхностей отверстий для валов конических шестерен. Такой характер зацепления конических шестерен может образоваться вследствие одностороннего износа базовых поверхностей отверстий корпуса заднего моста и корпуса коробки передач и нарушения соосности этих отверстий.

Рис. 8. Перекрестный отпечаток краски на зубцах ведущей и ведомой конических шестерен при нарушении плоскостности осей их валов:
а — зубец ведущей шестерни; б — зубец ведомой конической шестерни.

При регулировке зацепления конических шестерен важно также обращать внимание на наличие бокового зазора между зубцами. Поэтому после установки правильного зацепления конических шестерен необходимо проверить наличие бокового зазора. Это можно сделать, пользуясь индикатором или свинцовой пластинкой. При проверке бокового зазора индикатором ножка его должна ставиться перпендикулярно к профилю у широкого конца зубца, причем вал коробки передач должен быть застопорен. Поворачивая шестерню вала заднего моста вправо и влево, определяют величину бокового зазора в данной точке зацепления конических шестерен.

Для новых шестерен боковой зазор должен быть в пределах 0,2—0,4 мм, а для работавших равняться нормальному зазору плюс износ зубцов сопряженных шестерен. Работа шестерен без бокового зазора не допускается.

Рис. 9. Отпечатки краски на зубцах ведущей и ведомой конических шестерен при угле между осями валов этих шестерен:
I — больше 90°; II — меньше 90°; а — зубец ведущей шестерни; б — зубец ведомой шестерни.

Приведенные примеры правильного зацепления конических шестерен по отпечаткам в месте контактов зубцов для новых шестерен можно применить и для работавших шестерен.

Рис. 10. Ведущая и ведомая конические шестерни трактора «Универсал» с основными параметрами: а — большая коническая шестерня; б — вторичный валик с шестерней.

Для ускорения операций регулировки зацепления конических шестерен во время проведения технических уходов целесообразно размер В, полученный вычислением, при сборке трактора во время ремонта нанести на торце малого основания конуса шестерни нижнего вала, а размер М (рис. 5) замерить после окончания регулировки и нанести на торце большой конической шестерни или записать в книжку бригадира тракторной бригады или участкового механика. Имея эти размеры, операцию регулировки зацепления конических шестерен во время проведения технических уходов и ремонтов можно свести к быстрой и простой механической работе.

Из сказанного следует, что проверку правильности регулировки зацепления конических шестерен свинцовой пластинкой выполнить невозможно. Свинцовая пластинка не дает никакого представления о величине контакта поверхностей зубцов, а только фиксирует наличие или отсутствие зазора между ними. Наличие зазора между зубцами также не дает никакого представления о действительном зацеплении зубцов шестерен.

Рис. 11. Ведущая и ведомая конические шестерни трактора АСХТЗ-НАТИ с основными параметрами:
а — большая коническая шестерня; б — вторичный валик с шестерней.

Рис. 12. Ведущая и ведомая конические шестерни трактора ДТ-54 с основными параметрами:
а — большая коническая шестерня; б — вторичный валик с шестерней.

Действительное зацепление зубцов конических шестерен можно определить только по величине контакта при помощи краски или во время приработки задних мостов в сборе с коробками передач по отпечатку на профилях. Для получения необходимых данных при регулировке зацепления конических шестерен на рисунках 10, 11, 12, 13 и 14 приведены конические шестерни тракторов «Универсал», АСХТЗ-НАТИ, ДТ-54, КД-35 и С-80 с основными размерами и характеристиками.

Рис. 13. Ведущая и ведомая конические шестерни трактора КД-35 с основными параметрами:
а — большая коническая шестерня; б — вторичный валик с шестерней.