Достоинства и недостатки зубчатых передач: Зубчатые передачи — достоинства, недостатки, классификация.

Зубчатые передачи — достоинства, недостатки, классификация.



В зубчатой передаче движение передается с помощью зацепления пары зубчатых колес. Меньшее зубчатое колесо принято называть шестерней, большое – колесом. Термин «зубчатое колесо» относится как к шестерне, так к большому колесу.
При написании расчетных формул и указании параметров передачи шестерне присваивают индекс 1, колесу – индекс 2, например: d₁, d₂, n₁, n₂.
Зубчатые передачи являются самым распространенным видом механических передач, поскольку они могут надежно передавать мощности от долей до десятков тысяч киловатт при окружных скоростях до 275 м/с. По этой причине они широко применяются во всех отраслях машиностроения и приборостроения.

***

Достоинства зубчатых передач

К достоинствам этого вида механических передач относятся:

• Высокая надежность работы в широком диапазоне нагрузок и скоростей;
• Малые габариты;
• Большой ресурс;
• Высокий КПД;
• Сравнительно малые нагрузки на валы и подшипники;
• Постоянство передаточного числа;
• Простота обслуживания;

***

Недостатки зубчатых передач

Как и любой другой вид механических передач, зубчатые передачи имеют ряд недостатков, к которым относятся:

• Относительно высокие требования к точности изготовления и монтажа;
• Шум при больших скоростях, обусловленный неточностями изготовления профиля и шага зубьев;
• Высокая жесткость, не дающая возможность компенсировать динамические нагрузки, что часто приводит к разрушению передачи или элементов конструкции (для примера – ременная или фрикционная передача при внезапных динамических нагрузках могут пробуксовывать).

***



Классификация зубчатых передач

Зубчатые передачи классифицируются по ряду конструктивных признаков и особенностей.

В зависимости от взаимного расположения осей, на которых размещены зубчатые колеса, различают передачи цилиндрические (при параллельных осях), конические (при пересекающихся осях) и винтовые (при перекрещивающихся осях).
Винтовые зубчатые передачи применяются ограниченно, поскольку имеют низкий КПД из-за повышенного скольжения в зацеплении и низкую нагрузочную способность. Тем не менее, они имеют и некоторые достоинства – высокую плавность хода и возможность выводить концы валов за пределы передачи в обе стороны.

На рисунке 1 представлены наиболее широко применяемые виды зубчатых передач:

          1 — цилиндрическая прямозубая передача;
          2 — цилиндрическая косозубая передача;
          3 — шевронная передача;
          4 — реечная передача;
          5 — цилиндрическая передача с внутренним зацеплением;
          6 — винтовая передача;

          7 — коническая прямозубая передача;
          8 — коническая косозубая передача;
          9 — коническая передача со спиралевидными зубьями;
         10 — гипоидная передача.

В зависимости от вида передаваемого движения различают зубчатые передачи, не преобразующие передаваемый вид движения и преобразующие передаваемый вид движения. К последним относятся реечные зубчатые передачи, в которых вращательное движение преобразуется в поступательное или наоборот. В таких передачах рейку можно рассматривать, как зубчатое колесо с бесконечно большим диаметром.
Среди перечисленных видов зубчатых передач наиболее распространены цилиндрические передачи, поскольку они наиболее просты в изготовлении и эксплуатации, надежны и имеют небольшие габариты.

В зависимости от расположения зубьев на ободе колес различают передачи прямозубые, косозубые, шевронные и с круговыми (спиральными) зубьями.

Шевронные зубчатые колеса можно условно сравнивать со спаренными косозубыми колесами, имеющими противоположный угол наклона зубьев. Такая конструкция позволяет избежать осевых усилий на валы и подшипники опор, неизбежно появляющихся в обычных косозубых передачах.

В зависимости от формы профиля зубьев различают эвольвентные зубчатые передачи и передачи с зацеплением Новикова.
Эвольвентное зацепление в зубчатых передачах, предложенное еще в 1760 году российским ученым Леонардом Эйлером, имеет наиболее широкое распространение.
В 1954 году в России М. Л. Новиков предложил принципиально новый тип зацеплений в зубчатых колесах, при котором профиль зуба очерчен дугами окружностей. Такое зацепление возможно лишь для косых зубьев и носит название по имени своего изобретателя — зацепление Новикова или профиль Новикова.

В принципе, возможно изготовление зубчатых передач и с другими формами зубьев – даже квадратными, треугольными или трапецеидальными. Но такие передачи имеют ряд существенных недостатков (непостоянство передаточного отношения, низкий КПД и т. д.), поэтому распространения не получили. В приборах и часовых механизмах иногда встречаются зубчатые передачи с циклоидальным зацеплением.

В зависимости от взаимного положения зубчатых колес передачи бывают с внешним и внутренним зацеплением. Наиболее распространены передачи с внешним зацеплением.

В зависимости от конструктивного исполнения различают закрытые и открытые зубчатые передачи. В закрытых передачах колеса помещены в пыле- и влагонепроницаемые корпуса (картеры) и работают в масляных ваннах (зубчатое колесо погружают в масло до 1/3 радиуса).
В открытых передачах зубья колес работают всухую или при периодическом смазывании консистентной смазкой и не защищены от вредного воздействия внешней среды.

В зависимости от числа ступеней зубчатые передачи бывают одно- и многоступенчатые.

В зависимости от относительного характера движения осей зубчатых колес различают рядовые передачи, у которых оси неподвижны, и планетарные зубчатые передачи, у которых ось сателлита вращается относительно центральных осей.

***

Статьи по теме «Зубчатые передачи»:

• Классификация, достоинства и недостатки зубчатых передач
• Основы теории зубчатого зацепления
• Геометрические параметры эвольвентного зацепления
• Характер и причины отказов зубчатых передач
• Расчет на прочность зубчатых колес
• Материалы зубчатых колес
• Конструкции зубчатых колес и технология их изготовления
• Косозубые и шевронные передачи
• Конические зубчатые передачи
• Червячная передача
• Силы и напряжения в червячной передаче
• Расчет и конструирование червячных передач
• Планетарные зубчатые передачи
• Волновые зубчатые передачи
• Передача Новикова
• Редукторы — назначение, классификация и маркировка
• Характеристика редукторов и их смазка
• Валы и оси механизмов и машин
• Подшипники



Главная страница

• Страничка абитуриента

Дистанционное образование

• Группа ТО-81
• Группа М-81
• Группа ТО-71
  

Специальности

• Ветеринария
• Механизация сельского хозяйства
• Коммерция
• Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК.
  01.01. «Устройство автомобилей»
•    Карта раздела
•       Общее устройство автомобиля
•       Автомобильный двигатель
•       Трансмиссия автомобиля
•       Рулевое управление
•       Тормозная система
•       Подвеска
•       Колеса
•       Кузов
•       Электрооборудование автомобиля
•       Основы теории автомобиля
•       Основы технической диагностики
• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

виды и типы, достоинства и недостатки, область применения, назначение, общие сведения, из чего состоят, где применяются, характеристики, определение, принцип действия

08. 07.2020

Огромное количество устройств с механическими деталями использует принцип переноса силового усилия, вращательного момента, направления давления посредством особого способа. И именно его мы сегодня и затронем в обзоре. Мы разберем типы и виды, применение и назначение, преимущества зубчатых передач. А также рассмотрим смежные моменты.

Общее описание

Для того чтобы передать усилия, ранее использовался повсеместно лишь один метод — ременный, который имел важное промежуточное звено — ремень. В нашем же случае способ меняется. Ненужный переходник исключается, вместо него появляется сцепление между элементами.

Таким образом, увеличивается не только уровень надежности и минимизируется размер всей системы, но также достигается и еще одно важное преимущество. Снижается расход энергии, необходимый для активации всей конструкции.

Существует масса ключевых факторов, которые определяют эффективность, сферу применения механизма. Разумеется, важным аспектом становятся габариты, материал производства и точность.

Если говорить про общие сведения о зубчатых передачах, нужно знать, что в хорошем продукте между зубьями всегда присутствует зазор. Они не располагаются вплотную. Иначе скольжение будет невозможным по определению. А также будет крайне неудобно смазывать подвижные части. Эксплуатационный срок, равно как и эффективность применения будет значительно снижена. Не нужно забывать, что многие типы производства подразумевают образование высоких температур на производственных площадках. А сами механические детали во время работы ввиду банальной силы трения разогреваются. Значит, металл будет расширяться, незначительно увеличиваться в размерах. И без зазора зубья просто встанут, упираясь друг в друга и заблокировав дальнейший ход.

Поэтому выбор конечного продукта всегда стоит останавливать на том, что точно не подведет. Именно поэтому мы в компании «Сармат» всегда внимательно относимся к деталям. И любая часть наших станков и иной продукции отвечает не только всем требованиям нормативной документации, но и желаниям наших клиентов.

Элементы конструкции зубчатой передачи

Данное устройство по своей сути является довольно простым. В нем используется минимальное количество составных частей. Соответственно, это значительный плюс в пользу эксплуатационного срока. Как бы далеко ни шагнула наука и прогресс — чем проще механизм, тем реже он ломается. Это факт, с которым невозможно спорить.

Хотя, говоря о герое нашего обзора, в первую очередь в воображении предстает колесо, но это лишь вершина айсберга. Посмотрим более подробно:

• • Практически во всех моделях присутствует корпус. Он необходим для надежной фиксации всех частей в условиях одной системы. А также не позволяет смазочным материалам утекать, тратиться впустую. Габариты и форма конуса допускается различная. Конкретика опирается на задачу, которую и должен выполнять инструмент.
• • Колеса. Разбирая разновидности, какие передачи называют зубчатыми в принципе, в голову сразу приходят шестерни. Их по стандарту две штуки. Если не подразумевается посредников, всегда есть ведущее и ведомое. Первое получает импульс силы, поворачивается по своей оси, заставляет двигаться второе. Крутящий момент зависит от качества сцепления между ними.
• • Вал. Главный двигатель, который и содержит в себе импульс. Получает он его уже непосредственно источника. В большинстве случаев таковым выступает привод на электрике. Крепится данная часть уже на само колесо. А значит, его форма также подбирается исходя из всей системы в целом. Допускается ступенчатые варианты при необходимости.
• • Подшипники. Характеристики и определение зубчатых передач подразумевает подвижность колес. Но для обеспечения подобного необходимо крепить вал не напрямую, а с помощью промежуточных переходников. Ими и становятся подшипники. Поскольку в этом месте происходит толчок подвижности, его тоже нужно регулярно обрабатывать смазочными материалами.

Стоит также осознавать, что основа для любой шестерни – это зубья. Они и подарили название всей системе. Величина, количество, периодика расположения отличает виды друг от друга. Наклон тоже может существенно меняться в различных моделях.

Важно уточнить, что эти шестерни устанавливаются на вал через прессование. В результате общая конструкция обладает изрядной прочностью, а холостой поворот колеса исключается по определению. А это означает, что будет меньше потерь энергии. В большей части случаев снижается расход электрического тока, служащего источников для движения вала.

Как классифицируются зубчатые передачи

Сложно выделить единую градацию, на которую бы опирался каждый производитель. Существует значительное количество разнообразных факторов, становящихся фундаментальными в зависимости от задач на производстве. Поэтому и используется несколько вариаций группировки.

Посмотрим, по каким аспектам разделяют эти инструменты на подвиды:

• • Основываясь на расположении осей по сравнению друг с другом. Так появляются параллельные типы, а также пересекающиеся. Отдельной строкой идут перекрещивающиеся. Разумеется, первый вариант – самый простой. И чаще всего выбирается именно он. Но существуют нетипичные задачи, где приходится использовать иные способы. Под осями подразумеваются механизмы, которые крепят колеса.
• • Также некоторые классы опираются на расположение зубьев. Так у нас появляются внутренние и наружные варианты. Эффективность их напрямую опирается на всю систему. Панацеи нет. Им сказать, кто лучше не получится. Используются чаще наружные, но нельзя утверждать, что они результативнее.
• • Корпус тоже имеет значение. Мы уже уточнили, зачем он нужен. Но пока не рассказали, что существуют модели с открытым типом оболочки. И что примечательно, такой вариант работает в принципе без внешней смазки. Сухой ход, как это принято называть. А закрытая модель – ближе к стандарту.
• • Следует внимательно относиться и к размеру. Корректнее – к протяженности окружности. Чем она длиннее, тем больший путь проходит точка при одиночном повороте колеса. Соответственно, выделяют тихоходные и скоростные. Но стоит понимать, что динамика все же зависит от вала. Какой импульс он передаст. А форма лишь подскажет, сможет ли колесо справиться с ним и применить его по назначению.

Основные достоинства и недостатки зубчатых передач

Ключевые преимущества видны невооруженным взглядом. Это:

• • Длительный срок эксплуатации. Мы уже пояснили, что простой инструмент редко ломается. А в обозначенном случае мы имеем дело с крепким металлом, отсутствием ломких деталей, закаленной частью, соприкасающейся с партнером (зубьями). Поэтому такой механизм по праву можно считать долгожителем.
• • Простая регулировка скорости. Масса вариантов настройки, установки.
• • Высочайший уровень КПД при небольших затратах.
• • Компактность. Что особенно важно. Ведь минимальный размер всего механизма позволяет сэкономить место в устройстве. Как пример, зубчатая передача позволяет сделать более компактный насос, сохраняя высокую мощность.

Но и минусы тоже существуют:

• • Динамически во время работы невозможно сменить темп.
• • Дороговизна, а также сложность. Выполнить кустарными методами, как муфту или что-то схожее, не выйдет. Необходимо обращаться к профессиональным производителям. И одним из лучших вариантов будет «Сармат». Где при эталонном качестве продукта не задираются расценки выше среднерыночных. Что редкость для современной экономической ситуации.
• • Шумовой эффект. Избавиться от аспекта не получится, и чем выше скорость, тем сильнее будет сопровождающий работу звук. Вращательное движение не может быть беззвучным, зацепление зубьев делает свое дело. Такой способ является очень надежным, но и весьма шумным.

Типы

А теперь пройдемся по конкретным представителям своего жанра. Сначала остановимся на наиболее общих группах. А после уже перейдем к узким нишам.

Конические

Название говорят за себя. Основа колеса имеет форму конуса. Оси в таком варианте всегда перекрещиваются. Есть и иные отличительные стороны. Как непрямые зубья. Хотя, в принципе существует и аналог с прямыми, просто это менее распространенный выбор.

Примечательно, что в результате форму позволяет увеличить площадь соприкосновения между элементами. А угол достигает 90 градусов. Поэтому фиксация, по заверению экспертов, становится более надежной. Также интересно то, что зубья утолщаются от основания к вершине. А значит, после зацепа они весьма надежно держатся за партнеров. И соскальзывание почти полностью исключается.

Понятие, принцип действия зубчатой передачи конической формы строится на надежности. Но нельзя сказать, что это экономичный вариант. Ведь он неотвратимо теряет в среднем 15% импульса, который передает ему вал. Прямой угол просто не позволяет сохранить всю прилагаемую силу.

С переменным передаточным отношением

Это относительно новое веяние в сфере. Смысл строится на том, что в стандартном механизме положение полюса зацепления всегда остается неизменным, статичным. А в этом прогрессивном виде оно «гуляет», изменяется под среду и нужды. Нельзя сказать, что это очень популярная разновидность, но в определенных случаях он показывает весьма завидные результаты.

Планетарные

Их еще можно назвать подвижными. В этом варианте ось колеса может перемещаться. Чтобы было яснее, в механизме шестерни не крутятся на месте, а более мелкое «бегает» по крупному. Движением становится намного разнообразнее, приходится пройти весь круг. И ось должна двигаться по траектории, меняя свое положение постоянно.

Разновидности колес

А теперь разберем основные виды, параметры зубчатых передач в зависимости от колес. Это самая популярная градация, на которой основываются чаще всего.

Цилиндрические

Наиболее распространенный способ. Используется два колеса с различным количественным фактором зубьев. Характеризуются постоянным передаточным отношением, никаких «плавающих» переменных. Оси по традиции параллельные. Существуют две вариации реализации такого механизма, с повышающим и понижающим фактором. В первом случае отношение количества зубьев больше единицы, во втором, соответственно, меньше.

Коническая

Об этой вариации мы уже немного поговорили. Смысл заключается в наличии угла между элементами. Разумеется, такой подход снижает КПД. Но для пущей надежности, особенно если подразумеваются высокие скорости вращения – это идеальное решение.

Червячная

Особый тип. В этом случае используется скрещивание осей. И принцип работы зубчатой передачи строится на заходах, каждый из которых немного тормозит движение. Меньшее колесо описывает от одного до четырех кругов по крупному собрату. Ход в обратную сторону, кстати, в такой конструкции не допускается. Сила трения слишком велика, она просто не позволит пойти назад. Зачастую к общему набору составных частей добавляются еще и редукторы.

Механизмы

Помимо описанных вариаций, есть еще парочка, которые являются более редкими, но все столь же результативными. В первую очередь, реечная. Используется не для передачи крутящего момента. Напротив, здесь вращательное движение проходит преобразование с помощью рейки. И на выходе мы видим поступательное. Возможен и обратный процесс.

А также существуют винтовые. Они весьма точны и надежны, поэтому реализуются в различных компактных приборах. Но есть и негативная сторона. Проседает эксплуатационный срок, соприкосновение почти без зазоров, а значит, поверхность просто стирается при работе.

Форма и характеристика зуба

Мы уже пояснили, из чего состоит зубчатая передача. И главным фактором колеса являются зацепы. Поэтому конструкция так и называется. Но им пока уделили недостаточно внимания. А ведь у них есть свои отличительные стороны и видовое разнообразие.

Это:

• • Прямые. Используется повсеместно, нет отклонений по оси.
• • Косые. Значительно повышает уровень сцепления. Но начинает страдать КПД. Да и срок службы снижается.
• • Шевронные. Смысл кроется в снижении нагрузок на подшипник. Оси не давят на элемент, что выгодно при длительной работе.
• • Внутренние. Прекрасно функционируют на изгиб. А также практически единственный тип, который не создает сильный шумовой эффект при эксплуатации.

Материалы

Чаще всего используется сталь. Но более мягкая и дешевая в вале и подшипниках. И максимально жесткая в колесах. Ведь они постоянно контактируют, трутся, давят. Поэтому применяется не только легированная сталь или углеродная, но и специальные методы обработки. Азотирование как вариант, а также цементирование. Закалка поверхностного уровня.

Любопытно, что в середине зацепы куда мягче, чем на поверхности. Ведь если сделать их твердыми по всему объему, они начнут ломаться при постоянных нагрузках, станут хрупкими. А если учитывать сферы, где применяются зубчатые передачи, особенности использования – такого допускать нельзя.

Геометрические параметры колес

Есть определенные нюансы конструкционного плана. Боковые стороны всегда соприкасаются. Это главная точка поверхности, передающая импульс. А угол всегда подбирается с учетом смещения, чтобы при некорректной работе не заблокировались шестерни.

Поэтому важно учитывать: диаметр, длину окружности, размер зацепов, периодику, частоту. Все эти параметры указываются в сопутствующей документации. И должны точно соответствовать требованиям нормативов.

Методы обработки

Для пущей надежности каждая деталь после производства и обкатки проходит еще термическую закалку. И это обязательный процесс для продукта, который прослужит долго. В большей части случаев термообработки хватает, но есть некоторые детали, которые используются в высокоточных приборах. И тогда уже понадобится еще шлифовать каждый продукт.

Области применения

Существует масса промышленных сфер, где с успехом нашли свое отражение такие конструкции. Проще найти отрасль, где их нет. От точных приборов до гигантских буровых установок. Используются в двигателях внутреннего сгорания, а значит, почти в каждом виде транспорта на земле: станки, конвейеры на фабричном производстве и в цехах. Даже в небольших элитных наручных часах применяется все тот же принцип. Просто без электрического привода.

Изучив классификацию и область применения зубчатых передач, остается только пожелать вам подобрать грамотный продукт для своего производства. И гидом, помогающим обойти все перипетии современного рынка, станет компания «Сармат».

Виды, достоинства и недостатки зубчатых передач

Существует огромное количество техники, оборудования и просто автомобилей, где используются механические передачи с зубчатым типом зацепления. Если говорить простым языком, то усилие в такой передаче передаётся за счёт того, что пара зубчатых колёс цепляется друг за друга и начинается вращение.

Подобные виды передач получили широчайшее распространение в производстве автомобилей, тяжёлой техники, всевозможных механизмов и пр. С их помощью передаётся и меняется скорость вращения, направление движения, момент и пр.

Главная задача состоит в том, чтобы преобразовать вращательное движение и изменить текущее положение механизмов. Существует несколько разновидностей зубчатых передач, они имеют свои сильные и слабые стороны.

Разновидности

Начать стоит с изучения видов зубчатых передач, которые нашли широкое применение в разных отраслях, включая автомобилестроение.

Основной акцент будет сделан именно на автомобилях. В них используются различные типы зубчатых передач.

Зацепление зубцами способствует эффективной передаче вращательного движения, поступающего от автомобильного двигателя. В это же время преобразуется движение, меняется частота вращения, изменяется показатель крутящего момента.

Чтобы выполнять подобные функции, требуется использовать соответствующие механизмы. Согласно действующей классификации зубчатых передач, их можно разделить на несколько категорий.

1. Цилиндрические. Эти передачи включают в себя пары преимущественно с разным числом зубцов. Оси зубчатых колёс в случае с цилиндрическими передачами параллельные. Важно помнить о таком понятии как передаточное отношение. Это отношение количества зубьев. Что интересно, зубчатое колесо, большее по размеру, так и называют, а вот колесо с меньшими габаритами принято называть шестернёй.
2. Зубчатые конические передачи. У них есть одна важная особенность. В случае с коническими зубчатыми передачи оси их колёс пересекаются. При этом вращение передаётся непосредственно между валами, которые могут располагаться под разным углом. В зависимости от того, какое колесо окажется ведущим в ситуации с конической зубчатой передачей, сама передача может оказаться повышающей или понижающей.
3. Червячные. Аналогом конической зубчатой передачи является червячная. Здесь предусмотрены скрещивающиеся оси вращения. Добиться большого передаточного числа можно за счёт соотношения количества зубцов на колесе и количества заходов так называемого червяка. Червяки делятся в зависимости от числа заходов. Они бывают одно-, двух- и четырёхзаходными. Тут есть ещё одна важная особенность. Здесь передача вращения происходит только на червячное колесо от самого червяка. Реализовать обратный процесс нельзя, поскольку возникнет сильное трение. У такой передачи предусмотрена способность самостоятельного торможения, что реализовано за счёт червячного редуктора. Наглядным примером выступает подъёмный механизм для работы с грузом.
4. Реечные. Конструкция предусматривает использование зубчатых колёс и реек. Тем самым удаётся превратить вращательное движение в поступательное, как и в обратном направлении. Ярким примером выступает автомобильная рулевая рейка.
5. Винтовые. Применяются передачи такого типа при скрещивании валов. Зубцы имеют точечное зацепление, они быстро изнашиваются из-за нагрузок. Потому винтовые передачи обычно реализуются в разных приборах.
6. Планетарные. Отличительной особенностью является применение зубчатых колёс, у которых оси подвижные. Обычно предусмотрено наружное колесо с жёсткой фиксацией и с внутренней резьбой. Дополнительно устанавливается центральное колесо, водило и сателлиты. С помощью таких элементов осуществляется перемещение по окружности неподвижного колеса, реализуя тем самым вращение центрального.

У всех разновидностей предусмотрен различный коэффициент перекрытия, являющихся характерной особенностью зубчатой передачи. Так называют величину отношения угла перекрытия колеса к угловому шагу. Что же касается угла перекрытия, то это угол, на который осуществляет проворачивание колесо за время, пока в зацеплении находится одна пара зубцов.

У конических зубчатых передач, как и у многих остальных, зацепление бывает внутренним и наружным. В случае с наружным расположением ничего сложного нет, поскольку зубцы находятся сверху. Если это внутреннее зацепление, тогда зубцы от большого колеса находятся со стороны внутренней поверхности. Тут реализовать вращение можно исключительно в одном направлении.

Что ещё следует знать

Узнав, какие бывают применяемые в механизмах зубчатые передачи, следует немного дополнить информацию.

Рассмотренные зацепления могут применяться в разном сочетании, учитывая используемые кинематические схемы.

Сами передачи отличаются между собой ещё и по форме зубцов, типу и профилю. Это позволяет выделить несколько разновидностей зацепления. Оно может быть:

• циклоидальным;
• круговым;
• эвольвентным.

В основном применяются именно эвольвентные виды зацеплений. Это обусловлено их техническим превосходством над конкурентами.

Подобные зубцы нарезают путём применения реечных инструментов. У лидирующего вида зацепления передаточное отношение постоянное, и оно не зависит от того, какая степень смещения в отношении межцентрового расстояния.

Но у эвольвентного зацепления есть свой недостаток. Если передаётся большая мощность, в паре выпуклых поверхностей зубцов может сказаться небольшое пятно контакта. Из-за этого образуются дефекты, и постепенно разрушается поверхность.

Особенностью кругового зацепления выступает сцепление выпуклых зубьев с помощью вогнутых колёс. Это хорошо тем, что пятно контакта увеличивается. Но параллельно усиливается трение.

Если говорить про разновидности зубчатых колёс, то они бывают:

• криволинейными;
• шевронными;
• косозубыми;
• прямозубыми.

Среди них наибольшее распространение получили прямозубые варианты. Они простые в изготовлении, доступные для производства, предельно надёжные в процессе эксплуатации. У них линия контакта всегда остаётся параллельной относительно оси вала.

Недостаток прямозубых колёс в том, что они способны передавать меньший предельный крутящий момент, если сравнивать с шевронными и косозубыми аналогами.

Косозубые рекомендуется применять в ситуациях, когда необходимо передавать максимально высокую частоту вращения. Тогда механизм будет работать плавно и с минимальным уровнем шума. Но параллельно в таких системах сильно нагружается подшипник, что связано с большим осевым усилием.

У шевронных колёс практически те же преимущества, что и у косозубых аналогов. Но они при этом не нагружают подшипники, поскольку здесь силы разнонаправлены.

Если говорить про криволинейные типы колёс, их актуально использовать в узлах с высоким передаточным отношением. Они меньше шумят в процессе вращения, лучше справляются с работой на изгиб.

Материалы изготовления

Вполне закономерно предположить, что назначение используемых зубчатых передач предусматривает применение высокопрочных материалов для их изготовления.

Поэтому в основе конструкции практически всегда лежит сталь. К прочности шестерни предъявляются повышенные требования в плане прочности, а вот колёса менее требовательные. Их характеристики прочности могут отличаться.

Учитывая этот момент, при производстве шестерней применяются различные материалы. Изделия проходят через дополнительную процедуру обработки. На них воздействуют термически, химически и температурно.

Изделия на основе легированной стали обычно дополнительно улучшают свои характеристики путём цианирования, азотирования и цементации. Это влияет на изменение внутренних характеристик. А вот шестерни на основе углеродистой стали в основном проходят только поверхностные процедуры по закалке.

С зубьями всё иначе. К ним предъявляются повышенные требования в плане прочности поверхности. При этом сердцевина должна оставаться достаточно вязкой и мягкой. При таких характеристиках можно предотвратить изломы и быстрый процесс износа при активной эксплуатации под нагрузкой.

Колёсные пары, в работе которых не предусматривается высокая нагрузка и повышенная частота вращения, изготавливаются обычно на основе чугуна.

Намного реже при производстве колёсной пары применяется такой материал как бронза, латунь и пластик.

Зубцы колёс создают на основе заготовок, выполненных одним из двух методов. Это штамповка или литьё. Затем проводится нарезка. При нарезке применяются методики обкатки или копирования. Обкатка позволяет создать зубцы с разными параметрами, используя один инструмент. В роли инструментов выступают рейки, долбяки и червячные фрезы.

При использовании метода копирования применяются пальцевые виды фрезы. Затем, завершив нарезку, наступает очередь термообработки. Если требуется получить высокоточное зацепление, после термической обработки обязательно нужно сделать шлифовку и финишную обкатку изделия.

Преимущества и недостатки

Отдельно стоит поговорить об имеющихся достоинствах и недостатках зубчатых передач.

Учитывая их широкое распространение, не удивительно, что специалисты делают акцент на значимых достоинствах. Хотя и без минусов здесь не обошлось.

Начнём с перечня достоинств зубчатых передач. К положительным моментам можно отнести такие характеристики:

• высокая степень надёжности;
• способность работать в широком диапазоне скоростей;
• возможность функционирования при высоких нагрузках;
• компактные размеры;
• большой ресурс и запас прочности;
• высокий показатель КПД;
• сравнительно небольшая оказываемая нагрузка на подшипники и валы;
• постоянное передаточное отношение;
• достаточно простая технология производства;
• отсутствие сложностей при обслуживании.

Но за столь внушительным перечнем достоинств скрываются и некоторые недостатки.

К числу слабых сторон можно отнести следующие пункты:

• высокие требования касательно точности установки зубчатых передач;
• повышенные требования к качеству производства элементов;
• если вращение происходит на высокой скорости, может появляться шум, что связано с небольшими ошибками при производстве в основном;
• из-за высокой степени жёсткости эффективной компенсации динамических нагрузок добиться не удаётся, что ведёт к разрушениям, дефектам и пробуксовкам.

Имея дело с зубчатыми передачами, очень важно придерживаться элементарных правил их обслуживания и эксплуатации.

В процессе обслуживания требуется периодический визуальный осмотр, проверка текущего состояния колёс, конструкции и целостности зубцов и шестерней. Со временем на них могут появляться сколы, трещины и прочие повреждения.

Не забывайте проверять зацепление и качество сцепки. Для этого часто применяются специальные краски, которыми обрабатываются зубья. С помощью краски можно понять, какова величина пятна контакта и как зубья располагаются в механизме. Чтобы отрегулировать узел, требуется воспользоваться специальными прокладками.

виды и типы, достоинства и недостатки, область применения, назначение, общие сведения, из чего состоят, где применяются, характеристики, определение, принцип действия

08.07.2020

Огромное количество устройств с механическими деталями использует принцип переноса силового усилия, вращательного момента, направления давления посредством особого способа. И именно его мы сегодня и затронем в обзоре. Мы разберем типы и виды, применение и назначение, преимущества зубчатых передач. А также рассмотрим смежные моменты.

Общее описание

Для того чтобы передать усилия, ранее использовался повсеместно лишь один метод — ременный, который имел важное промежуточное звено — ремень. В нашем же случае способ меняется. Ненужный переходник исключается, вместо него появляется сцепление между элементами.

Таким образом, увеличивается не только уровень надежности и минимизируется размер всей системы, но также достигается и еще одно важное преимущество. Снижается расход энергии, необходимый для активации всей конструкции.

Существует масса ключевых факторов, которые определяют эффективность, сферу применения механизма. Разумеется, важным аспектом становятся габариты, материал производства и точность.

Если говорить про общие сведения о зубчатых передачах, нужно знать, что в хорошем продукте между зубьями всегда присутствует зазор. Они не располагаются вплотную. Иначе скольжение будет невозможным по определению. А также будет крайне неудобно смазывать подвижные части. Эксплуатационный срок, равно как и эффективность применения будет значительно снижена. Не нужно забывать, что многие типы производства подразумевают образование высоких температур на производственных площадках. А сами механические детали во время работы ввиду банальной силы трения разогреваются. Значит, металл будет расширяться, незначительно увеличиваться в размерах. И без зазора зубья просто встанут, упираясь друг в друга и заблокировав дальнейший ход.

Поэтому выбор конечного продукта всегда стоит останавливать на том, что точно не подведет. Именно поэтому мы в всегда внимательно относимся к деталям. И любая часть наших станков и иной продукции отвечает не только всем требованиям нормативной документации, но и желаниям наших клиентов.

Изготовление зубчатых передач

Среди основных требований к зубчатым передачам, независимо от их вида и предназначения – надежность при работе на любых скоростях и при различных нагрузках. Поэтому изготовление колесных пар является ответственным процессом. Состоит он из нескольких этапов, каждый из которых напрямую влияет на качество готовых изделий.

Материал изготовления

Сырьем, чаще всего используемым для создания элементов зубчатых передач, является сталь. При этом, для повышения прочности металл могут подвергать термической обработке, либо легировать, добавляя дополнительные элементы. Как правило, при изготовлении колесных пар используют:

• углеродистую сталь обыкновенного качества;
• высококачественные марки;
• легированные стали.

Наряду со стальными заготовками, в производстве зубчатых передач применяется и серый чугун. Этот сплав хорошо подходит для создания тихоходных крупногабаритных зубчатых передач с открытым типом конструкции. К плюсам чугуна относят нетребовательность к смазке, и способность деталей хорошо притираться друг к другу.

Также в производстве нередко используют бронзу, латунь, капролон, текстолит, различные пластики и формальдегиды.

Широко распространена практика, при которой для элементов используются разные по прочности металлы. Так, и колеса, и шестерни могут изготавливаться из стали. Но при этом металл для изготовления одной из составляющих пройдет более сильную термообработку и получит повышенную прочность.

Используемое оборудование

На всех предприятиях, которые изготавливают зубчатые передачи, цеха оснащаются современными устройствами, способствующими повышению эффективности процесса и точности нарезки колес. С их помощью можно быстро заготавливать не только цилиндрические колеса и шестерни, но и элементы червячного, шевронного, косозубого типа.

Большим плюсом высокотехнологичных станков последнего поколения является то, что заготовки на них можно располагать вертикально и максимально правильно нарезать зубья необходимой формы даже на колесах диаметром не превышающем 12 мм.

Максимальную точность изготовления колес до 75 модуля обеспечивают пальцевые фрезы, до 40 модуля – дисковые и до 30 модуля – червячные. Все эти варианты фрез также имеются на большей части оборудования.

Помимо станков с вертикальным расположением заготовок, на предприятиях используется оборудование и с горизонтальным вариантом установки элементов. На них обрабатываются колеса с косыми, прямыми и шевронными зубьями.

Также на предприятиях можно встретить станки, работающие долбяком-шестерней. Однако такое оборудование не позволяет добиться высокой точности, не отличается универсальностью и считается малопроизводительным.

Подготовка чертежей

Создание колесных пар начинается с подготовки чертежей. При проектировании учитываются виды зубчатых передач и их применение, условия планируемой эксплуатации механизма, расположение тандема в узле и возможные нагрузки на него.

От правильности составления чертежа во многом зависит конечный результат – качество изделия и длительность его эксплуатации. Поэтому в схемах в мельчайших подробностях инженеры отражают все особенности геометрии колес, их размеры и другие важные параметры.

При расчетах проектировщикам приходится учитывать не только условия заказчика, но и требования целого ряда стандартов. Для этого инженеры составляют таблицы и строят графики, рассчитывая значения по формулам с учетом всех коэффициентов. Алгоритм расчетов может состоять из нескольких десятков последовательных действий.

В настоящее время большинство чертежей выполняется при помощи компьютерных программ, что позволяет значительно снизить риск возникновения ошибок при расчетах.

Как правило, готовый чертеж отображает две проекции детали (фронтальный и боковой слева), но в некоторых случаях могут потребоваться и другие ракурсы изображений. Это особенно актуально для зубчатых передач, устройство которых имеет повышенную сложность и требует максимальной точности при нарезке зубьев и состыковке элементов пары.

Процесс производства

На основе схем и таблиц, подготовленных проектировщиками, в производственных цехах, для начала, создаются заготовки. Они представляют собой диски определенной толщины с прорезью для шпонки в середине. Для их изготовления могут использоваться два различных метода: литье или штамповка. В ряде случаев также может применяться технология нарезания.

В дальнейшем заготовки подвергаются дополнительной обработке, в ходе которой на них формируются зубья необходимых размеров и типа.

Нарезка также может осуществляться по различным технологиям:

1. Копирование. Представляет собой процесс фрезерования. Впадины между зубьями детали в этом случае формируются при помощи дисковых, модульных или концевых фрез. После формирования очередной впадины, заготовка поворачивается на один шаг и процесс повторяется. Расстояние каждого шага равно зубу колеса. Главная особенность технологии заключается в том, что форма режущего инструмента повторяет контур впадины.
2. Обкатка заготовок зубчатых передач – этап изготовления, предусматривающий имитацию зацепления зубчатой пары, одним из элементов которой является червячная фреза. Вместо нее также могут быть использованы долбяки и гребенки.

С помощью червячной фрезы изготавливают колеса с внешним расположением зубьев, с помощью долбяков – с внутренним. А гребенки позволяют нарезать прямые и косые зубья с большим модулем зацепления.

Обкатка считается самым часто используемым методом изготовления зубчатых колес на сегодняшний день.

Помимо нарезки, в массовом производстве зубчатых передач активно используется такой метод обработки заготовок, как горячее накатывание зубьев. Заключается он в том, что венец заготовки нагревается при помощи высокочастотного тока, а затем обкатывается между колесами-накатниками. В процессе такой накатки на колесе выдавливаются выемки, и формируются зубья.

После накатки детали проходят дополнительную механическую обработку, либо подвергаются процессу холодного накатывания – калибровке.

Элементы конструкции зубчатой передачи

Данное устройство по своей сути является довольно простым. В нем используется минимальное количество составных частей. Соответственно, это значительный плюс в пользу эксплуатационного срока. Как бы далеко ни шагнула наука и прогресс — чем проще механизм, тем реже он ломается. Это факт, с которым невозможно спорить.

Хотя, говоря о герое нашего обзора, в первую очередь в воображении предстает колесо, но это лишь вершина айсберга. Посмотрим более подробно:

• • Практически во всех моделях присутствует корпус. Он необходим для надежной фиксации всех частей в условиях одной системы. А также не позволяет смазочным материалам утекать, тратиться впустую. Габариты и форма конуса допускается различная. Конкретика опирается на задачу, которую и должен выполнять инструмент.
• • Колеса. Разбирая разновидности, какие передачи называют зубчатыми в принципе, в голову сразу приходят шестерни. Их по стандарту две штуки. Если не подразумевается посредников, всегда есть ведущее и ведомое. Первое получает импульс силы, поворачивается по своей оси, заставляет двигаться второе. Крутящий момент зависит от качества сцепления между ними.
• • Вал. Главный двигатель, который и содержит в себе импульс. Получает он его уже непосредственно источника. В большинстве случаев таковым выступает привод на электрике. Крепится данная часть уже на само колесо. А значит, его форма также подбирается исходя из всей системы в целом. Допускается ступенчатые варианты при необходимости.
• • Подшипники. Характеристики и определение зубчатых передач подразумевает подвижность колес. Но для обеспечения подобного необходимо крепить вал не напрямую, а с помощью промежуточных переходников. Ими и становятся подшипники. Поскольку в этом месте происходит толчок подвижности, его тоже нужно регулярно обрабатывать смазочными материалами.

Стоит также осознавать, что основа для любой шестерни – это зубья. Они и подарили название всей системе. Величина, количество, периодика расположения отличает виды друг от друга. Наклон тоже может существенно меняться в различных моделях.

Важно уточнить, что эти шестерни устанавливаются на вал через прессование. В результате общая конструкция обладает изрядной прочностью, а холостой поворот колеса исключается по определению. А это означает, что будет меньше потерь энергии. В большей части случаев снижается расход электрического тока, служащего источников для движения вала.

Применение зубчатых передач

Области применения зубчатых передач весьма обширны. Сегодня подобные механизмы применяются в различных отраслях промышленности. Проведенные исследования указывают на то, что в год изготавливается несколько миллионов экземпляров подобных изделий. Рассматривая применение и назначение отметим нижеприведенные моменты:

1. Цилиндрическая передача используется для повышения или понижения передаваемого усилия. Примером их применения можно назвать двигатели внутреннего сгорания или коробки передач, буровые и металлургические установки, оборудование горнодобывающей промышленности.
2. Конические передачи применяют намного реже. Это прежде всего связано с тем, что они довольно сложны в производстве. Область применения – сложная механическая передача с переменными углами и изменением нагрузки. Примером можно назвать ведущие мосты транспортных средств, а также конвейеры и другие устройства, применяемые в агропромышленном комплексе.

Область применения зависит от конструктивных особенностей механизма, а также типа применяемого материала при производстве.

На момент работы слышен монотонный умеренный шум. Если появляются посторонние звуки, то это может указывать на появление существенных проблем, к примеру, сильного износа поверхности. Техническое обслуживание проводится следующим образом:

Визуальный осмотр требуется для того, чтобы исключить вероятность наличия трещин или сколов на поверхности. Особое внимание уделяется тому, чтобы при работе колеса правильно зацеплялись. Слишком большой зазор может привести к сильному износу и другим проблемам, так как нагрузка распределяется неравномерно

Изменение зазора проводится путем регулировки положения вала и подшипников. На момент работы уделяется внимание тому, чтобы не возникало торцевое биение или другая неравномерность хода. Для определения правильности хода на зубья наносятся отметки при помощи специальной краски. До момента их полного засыхания валы проворачивают несколько раз. Форма отпечатка определяет то, насколько правильно соединение. После высыхания краски уделяется внимание тому, чтобы точка касания была в средней части высоты зуба. Изменить положение можно путем установки специальных подкладок под подшипники. На момент обслуживания проводится добавление требующегося количества смазывающего вещества. Как ранее было отмечено, без него существенно увеличивается степень износа поверхности.

Периодическое обслуживание позволяет существенно увеличить эксплуатационный срок устройства

На момент осмотра устройства уделяется внимание также состоянию вала, подшипников и других элементов, которые обеспечивают стабильную и надежную работу. К примеру, незначительный изгиб вала становится причиной повышенного износа определенной части колеса

В самых сложных случаях происходит его обрыв.

Как классифицируются зубчатые передачи

Сложно выделить единую градацию, на которую бы опирался каждый производитель. Существует значительное количество разнообразных факторов, становящихся фундаментальными в зависимости от задач на производстве. Поэтому и используется несколько вариаций группировки.

Посмотрим, по каким аспектам разделяют эти инструменты на подвиды:

• • Основываясь на расположении осей по сравнению друг с другом. Так появляются параллельные типы, а также пересекающиеся. Отдельной строкой идут перекрещивающиеся. Разумеется, первый вариант – самый простой. И чаще всего выбирается именно он. Но существуют нетипичные задачи, где приходится использовать иные способы. Под осями подразумеваются механизмы, которые крепят колеса.
• • Также некоторые классы опираются на расположение зубьев. Так у нас появляются внутренние и наружные варианты. Эффективность их напрямую опирается на всю систему. Панацеи нет. Им сказать, кто лучше не получится. Используются чаще наружные, но нельзя утверждать, что они результативнее.
• • Корпус тоже имеет значение. Мы уже уточнили, зачем он нужен. Но пока не рассказали, что существуют модели с открытым типом оболочки. И что примечательно, такой вариант работает в принципе без внешней смазки. Сухой ход, как это принято называть. А закрытая модель – ближе к стандарту.
• • Следует внимательно относиться и к размеру. Корректнее – к протяженности окружности. Чем она длиннее, тем больший путь проходит точка при одиночном повороте колеса. Соответственно, выделяют тихоходные и скоростные. Но стоит понимать, что динамика все же зависит от вала. Какой импульс он передаст. А форма лишь подскажет, сможет ли колесо справиться с ним и применить его по назначению.

Классификация зубчатых передач

На сегодняшний день уже существует большое количество различных градаций и признаков, по которым классифицируют зубчатые передачи. В зависимости от того какой вид исполнения выбрать, зависит главный параметр всего узла, это долговечность его работы и надежность. Также сюда можно добавить разные варианты нужных характеристик.

Рассмотрим несколько видов и признаков классификации зубчатых передач:

• Параллельные и пересекающиеся типы, различаются расположением осей относительно друг друга. Третий существующий вид — перекрещивающийся. Наиболее надежным и технически простым является параллельный тип. Если судить популярность по продажам, то лидирующую позицию занимает именно он. Зачастую возникает потребность в решении нестандартных задач, тогда приходится искать другие способы. Оси, так называемые крепежные устройства для колес.
• Внутренние и наружные типы, основываются на расположении зубьев. Стоит учитывать, что их производительность зависит от всей конструкции. Выделить среди них какой то один нельзя, все зависит от конкретных задач. На практике наиболее востребованный в работе, наружный, но это не говорит о том, что он эффективнее справится с задачами.
• Стоит отметить классификацию по форме и конструкции корпуса, которые мы описывали выше. Тут мы не сказали о том, что бывают закрытые и открытые виды. Открытые отличаются тем, что могут работать без смазочного материала, на сухую. Закрытые могут исправно и долго функционировать только при наличии достаточного уровня смазки.
• В зависимости от потребности увеличить количество оборотов или уменьшить их, существуют понижение и повышение передач. Для каждой цели выбирают свой тип.

Внимание заслуживает такой параметр как величина окружности. По ней определяют три подвида, тихоходные, быстроходные и среднескоростные. Выбирать тут стоит в зависимости от ваших потребностей в определенных характеристиках.

Основные достоинства и недостатки зубчатых передач

Ключевые преимущества видны невооруженным взглядом. Это:

• • Длительный срок эксплуатации. Мы уже пояснили, что простой инструмент редко ломается. А в обозначенном случае мы имеем дело с крепким металлом, отсутствием ломких деталей, закаленной частью, соприкасающейся с партнером (зубьями). Поэтому такой механизм по праву можно считать долгожителем.
• • Простая регулировка скорости. Масса вариантов настройки, установки.
• • Высочайший уровень КПД при небольших затратах.
• • Компактность. Что особенно важно. Ведь минимальный размер всего механизма позволяет сэкономить место в устройстве. Как пример, зубчатая передача позволяет сделать более компактный насос, сохраняя высокую мощность.

Но и минусы тоже существуют:

• • Динамически во время работы невозможно сменить темп.
• • Дороговизна, а также сложность. Выполнить кустарными методами, как муфту или что-то схожее, не выйдет. Необходимо обращаться к профессиональным производителям. И одним из лучших вариантов будет «Сармат». Где при эталонном качестве продукта не задираются расценки выше среднерыночных. Что редкость для современной экономической ситуации.
• • Шумовой эффект. Избавиться от аспекта не получится, и чем выше скорость, тем сильнее будет сопровождающий работу звук. Вращательное движение не может быть беззвучным, зацепление зубьев делает свое дело. Такой способ является очень надежным, но и весьма шумным.

Цилиндрические передачи. Виды.

Цилиндрической передачей

называется зубчатая передача с параллельными осями. Они бывают с
прямым
,
косым
зубом и
шевронные
. Косозубые применяются при окружных скоростях >5м/с; шевронные — преимущественно в тяжело нагруженных передачах.

В зубчатых колесах можно выявить 4 основных элемента: зубчатый венец

, включающий зубья, предназначенные для взаимодействия с сопряженным зубчатым колесом;
обод
-часть зубчатого колеса, несущая зубчатый венец,
ступица
— часть зубчатого колеса, соединяющая его с валом, несущим зубчатое колесо;
диск
— часть зубчатого колеса, соединяющая обод со ступицей.

Межосевое расстояние aw

– расстояние между геометрическими осями валов, на которых закреплены шестерня и зубчатое колесо.

Диаметры начальных цилиндров (окружностей) dw1 и dw2

зацепляющихся зубчатых колес – диаметры мнимых цилиндров, которые в процессе работы передачи обкатываются один по другому без проскальзывания. При изменении межосевого расстояния передачи меняются и диаметры начальных цилиндров (окружностей). У отдельно взятого колеса диаметра начального цилиндра (окружности) не существует.

Эти параметры передачи связаны между собой простым соотношением aw= (dw2± dw1)/2,

где знак «+» относится к внешнему, а знак «-» — к внутреннему зацеплению.

Числа зубьев зубчатых колес z1 и z2

. Суммарное число зубьев колес, участвующих в передаче
zΣ= z1 + z2
Делительные диаметры d1 и d2

зубчатых колес, участвующих в зацеплении – диаметры цилиндров (окружностей) по которым без скольжения обкатывается инструмент при нарезании зубьев колеса методом обкатки. У большинства зубчатых передач (при отсутствии ошибок в изготовлении) делительные диаметры и диаметры начальных цилиндров совпадают, то есть dw1 = d1 и dw2 = d2. Так как делительные диаметры связаны с процессом изготовления зубчатого колеса, каждое из которых изготавливается отдельно, то делительный диаметр имеется у каждого отдельно взятого колеса.

Модуль зацепления m

, — часть делительного диаметра, приходящаяся на один зуб колеса, следовательно для любого нормального зубчатого колеса
m=d/z
Окружной делительный шаг зубьев p

— расстояние между одноименными боковыми поверхностями двух соседних зубьев, измеренное по дуге делительной окружности. Так как длина делительной окружности равна p×d, то для любого зубчатого колеса имеем . Из сказанного следует, в зацеплении могут находиться только зубчатые колеса с одинаковым модулем.

Кинематические параметры зубчатых передач — это угловые скорости w1

и
w2
, частоты вращения
n1
,
n2
ведущего и ведомого зубчатых колес и передаточное число
u
зубчатой передачи, вычисляемое по соотношению
u=w1/w2= n1 /n2= dw2 dw1= d2 /d1= z2 /z1.
Конические передачи. Виды.

Конические зубчатые передачи используются для передачи вращения между валами с пересекающимися осями. Назначение КЗП — межосевой угол расположения валов, что может сочетаться с изменением угловых скоростей и моментов. Межосевой угол Σ обычно равен 90о. Такие передачи называются ортогональными.

КПД конических ЗБ равен 0,95…0,97.

Наиболее распространены КЗП с прямым

и
круговым
зубом. Последние обычно используются при окружной скорости >3м/с.

В зубчатых колесах можно выявить 4 основных элемента: зубчатый венец

, включающий зубья, предназначенные для взаимодействия с сопряженным зубчатым колесом;
обод
-часть зубчатого колеса, несущая зубчатый венец,
ступица
— часть зубчатого колеса, соединяющая его с валом, несущим зубчатое колесо;
диск
— часть зубчатого колеса, соединяющая обод со ступицей.
Межосевое расстояние aw
– расстояние между геометрическими осями валов, на которых закреплены шестерня и зубчатое колесо.

Диаметры начальных цилиндров (окружностей) dw1 и dw2

зацепляющихся зубчатых колес – диаметры мнимых цилиндров, которые в процессе работы передачи обкатываются один по другому без проскальзывания. При изменении межосевого расстояния передачи меняются и диаметры начальных цилиндров (окружностей). У отдельно взятого колеса диаметра начального цилиндра (окружности) не существует.

Эти параметры передачи связаны между собой простым соотношением aw= (dw2± dw1)/2,

где знак «+» относится к внешнему , а знак «-» — к внутреннему зацеплению.

Числа зубьев зубчатых колес z1 и z2

. Суммарное число зубьев колес, участвующих в передаче
zΣ= z1 + z2
Делительные диаметры d1 и d2

зубчатых колес, участвующих в зацеплении – диаметры цилиндров (окружностей) по которым без скольжения обкатывается инструмент при нарезании зубьев колеса методом обкатки. У большинства зубчатых передач (при отсутствии ошибок в изготовлении) делительные диаметры и диаметры начальных цилиндров совпадают, то есть dw1 = d1 и dw2 = d2. Так как делительные диаметры связаны с процессом изготовления зубчатого колеса, каждое из которых изготавливается отдельно, то делительный диаметр имеется у каждого отдельно взятого колеса.

Модуль зацепления m

, — часть делительного диаметра, приходящаяся на один зуб колеса, следовательно для любого нормального зубчатого колеса
m=d/z
Окружной делительный шаг зубьев p

— расстояние между одноименными боковыми поверхностями двух соседних зубьев, измеренное по дуге делительной окружности. Так как длина делительной окружности равна p×d, то для любого зубчатого колеса имеем . Из сказанного следует, в зацеплении могут находиться только зубчатые колеса с одинаковым модулем.

Кинематические параметры зубчатых передач — это угловые скорости w1

и
w2
, частоты вращения
n1
,
n2
ведущего и ведомого зубчатых колес и передаточное число
u
зубчатой передачи, вычисляемое по соотношению
u=w1/w2= n1 /n2= dw2 dw1= d2 /d1= z2 /z1.

Типы

А теперь пройдемся по конкретным представителям своего жанра. Сначала остановимся на наиболее общих группах. А после уже перейдем к узким нишам.

Конические

Название говорят за себя. Основа колеса имеет форму конуса. Оси в таком варианте всегда перекрещиваются. Есть и иные отличительные стороны. Как непрямые зубья. Хотя, в принципе существует и аналог с прямыми, просто это менее распространенный выбор.

Примечательно, что в результате форму позволяет увеличить площадь соприкосновения между элементами. А угол достигает 90 градусов. Поэтому фиксация, по заверению экспертов, становится более надежной. Также интересно то, что зубья утолщаются от основания к вершине. А значит, после зацепа они весьма надежно держатся за партнеров. И соскальзывание почти полностью исключается.

Понятие, принцип действия зубчатой передачи конической формы строится на надежности. Но нельзя сказать, что это экономичный вариант. Ведь он неотвратимо теряет в среднем 15% импульса, который передает ему вал. Прямой угол просто не позволяет сохранить всю прилагаемую силу.

С переменным передаточным отношением

Это относительно новое веяние в сфере. Смысл строится на том, что в стандартном механизме положение полюса зацепления всегда остается неизменным, статичным. А в этом прогрессивном виде оно «гуляет», изменяется под среду и нужды. Нельзя сказать, что это очень популярная разновидность, но в определенных случаях он показывает весьма завидные результаты.

Планетарные

Их еще можно назвать подвижными. В этом варианте ось колеса может перемещаться. Чтобы было яснее, в механизме шестерни не крутятся на месте, а более мелкое «бегает» по крупному. Движением становится намного разнообразнее, приходится пройти весь круг. И ось должна двигаться по траектории, меняя свое положение постоянно.

Параметры зубчатой передачи

Для характеристики механизма зацепления определяют диаметры делительной и основной окружности, межосевое расстояние и возможное смещение валов. Взаимосвязь количества зубьев ведущего и ведомого колеса определяет передаточное отношение. Оно по исходным данным позволяет вычислить обороты для пары зацепления.

Колесо зубчатой передачи изначально характеризуется числом зубьев и модулем. Он стандартизирован и отображает длину делительной окружности, приходящейся на один зуб. Определяют диаметры выступов и впадин. Рассчитывают общую длину, высоту и толщину зуба, а также отдельных его частей – головки и ножки.

Рассчитывается делительный диаметр. Используется коэффициент ширины зубчатого венца. В случае с косыми зубьями определяются с углом их наклона. Нужно учитывать, что в конических и цилиндрических передачах он разный.

Кроме перечисленного еще используется угол профиля, коэффициент торцевого перекрытия и смещения, линии зацепления. Для червячных передач рассчитывают число витков, диаметр и вид червяка.

Разновидности колес

А теперь разберем основные виды, параметры зубчатых передач в зависимости от колес. Это самая популярная градация, на которой основываются чаще всего.

Цилиндрические

Наиболее распространенный способ. Используется два колеса с различным количественным фактором зубьев. Характеризуются постоянным передаточным отношением, никаких «плавающих» переменных. Оси по традиции параллельные. Существуют две вариации реализации такого механизма, с повышающим и понижающим фактором. В первом случае отношение количества зубьев больше единицы, во втором, соответственно, меньше.

Коническая

Об этой вариации мы уже немного поговорили. Смысл заключается в наличии угла между элементами. Разумеется, такой подход снижает КПД. Но для пущей надежности, особенно если подразумеваются высокие скорости вращения – это идеальное решение.

Червячная

Особый тип. В этом случае используется скрещивание осей. И принцип работы зубчатой передачи строится на заходах, каждый из которых немного тормозит движение. Меньшее колесо описывает от одного до четырех кругов по крупному собрату. Ход в обратную сторону, кстати, в такой конструкции не допускается. Сила трения слишком велика, она просто не позволит пойти назад. Зачастую к общему набору составных частей добавляются еще и редукторы.

Механизмы зубчатых передач

Зубчатые зацепления применяются для передачи вращательного движения от двигателя к исполнительному органу.

При этом производятся необходимые преобразования движения, изменение частоты вращения, крутящего момента, направления осей вращения.

Для всего этого служат различные виды передач. Классификация видов зубчатых передач по расположению осей вращения:

1. Цилиндрическая передача состоит из колёсной пары обычно с разным числом зубьев. Оси зубчатых колёс в цилиндрической передаче параллельны. Отношение чисел зубьев называется передаточным отношением. Малое зубчатое колесо называется шестернёй, большое — колесом. Если шестерня ведущая, а передаточное число больше единицы, то говорят о понижающей передаче. Частота вращения колеса будет меньше частоты вращения шестерни. Одновременно при уменьшении угловой скорости увеличивается крутящий момент на валу. Если передаточное число меньше единицы, то это повышающая передача.
2. Коническое зацепление. Характеризуется тем, что оси зубчатых колёс пересекаются и вращение передаётся между валами, которые расположены под определённым углом. В зависимости от того, какое колесо в передаче ведущее, они тоже могут быть повышающими и понижающими.
3. Червячная передача имеет скрещивающиеся оси вращения. Большие передаточные числа получаются из-за соотношения числа зубьев колеса и числа заходов червяка. Червяки используются одно-, двух- или четырехзаходные. Особенностью червячной передачи является передача вращения только от червяка к червячному колесу. Обратный процесс невозможен из-за трения. Система самотормозящаяся. Этим обусловлено применением червячных редукторов в грузоподъёмных механизмах.
4. Реечное зацепление. Образовано зубчатым колесом и рейкой. Преобразует вращательное движение в поступательное и наоборот.
5. Винтовая передача. Применяется при перекрещивающихся валах. Из-за точечного контакта зубья зацепления подвержены повышенному износу под нагрузкой. Применяются винтовые передачи чаще всего в приборах.
6. Планетарные передачи — это зацепления, в которых применяются зубчатые колёса с подвижными осями. Обычно имеется неподвижное наружное колесо с внутренней резьбой, центральное колесо и водило с сателлитами, которые перемещаются по окружности неподвижного колеса и вращают центральное. Вращение передаётся от водила к центральному колесу или наоборот.

Нужно различать наружное и внутреннее зацепление. При внутреннем зацеплении зубья большего колеса располагаются на внутренней поверхности окружности, и вращение происходит в одном направлении. Это основные виды зацеплений.

Существует огромное количество возможностей для их сочетания и использования в различных кинематических схемах.

Механизмы

Помимо описанных вариаций, есть еще парочка, которые являются более редкими, но все столь же результативными. В первую очередь, реечная. Используется не для передачи крутящего момента. Напротив, здесь вращательное движение проходит преобразование с помощью рейки. И на выходе мы видим поступательное. Возможен и обратный процесс.

А также существуют винтовые. Они весьма точны и надежны, поэтому реализуются в различных компактных приборах. Но есть и негативная сторона. Проседает эксплуатационный срок, соприкосновение почти без зазоров, а значит, поверхность просто стирается при работе.

Форма и характеристика зуба

Мы уже пояснили, из чего состоит зубчатая передача. И главным фактором колеса являются зацепы. Поэтому конструкция так и называется. Но им пока уделили недостаточно внимания. А ведь у них есть свои отличительные стороны и видовое разнообразие.

Это:

• • Прямые. Используется повсеместно, нет отклонений по оси.
• • Косые. Значительно повышает уровень сцепления. Но начинает страдать КПД. Да и срок службы снижается.
• • Шевронные. Смысл кроется в снижении нагрузок на подшипник. Оси не давят на элемент, что выгодно при длительной работе.
• • Внутренние. Прекрасно функционируют на изгиб. А также практически единственный тип, который не создает сильный шумовой эффект при эксплуатации.

Форма зуба

Зацепления различаются по профилю и типу зубьев. По форме зуба различают эвольвентные, круговые и циклоидальные зацепления. Наиболее часто используемыми являются эвольвентные зацепления. Они имеют технологическое превосходство. Нарезка зубьев может производиться простым реечным инструментом. Эти зацепления характеризуются постоянным передаточным отношением, не зависящим от смещения межцентрового расстояния. Но при больших мощностях проявляются недостатки, связанные с небольшим пятном контакта в двух выпуклых поверхностях зубьев. Это может приводить к поверхностным разрушениям и выкрашиванию материала поверхностей.

В круговых зацеплениях выпуклые зубья шестерни сцепляются с вогнутыми колесами и пятно контакта значительно увеличивается. Недостатком этих передач является то, что появляется трение в колёсных парах. Виды зубчатых колёс:

1. Прямозубые. Это наиболее часто используемый вид колёсных пар. Контактная линия у них параллельна оси вала. Прямозубые колёса сравнительно дешевы, но максимальный передаваемый момент у них меньше, чем у косозубых и шевронных колёс.
2. Косозубые. Рекомендуется применять при больших частотах вращения, они обеспечивают более плавный ход и уменьшение шума. Недостатком является повышенная нагрузка на подшипники из-за возникновения осевых усилий.
3. Шевронные. Обладают преимуществами косозубых колёсных пар и не нагружают подшипники осевыми силами, так как силы направлены в разные стороны.
4. Криволинейные. Применяются при больших передаточных отношениях. Менее шумные и лучше работают на изгиб.

Прямозубые колёсные пары имеют наибольшее распространение. Их легко проектировать, изготавливать и эксплуатировать.

Материалы

Чаще всего используется сталь. Но более мягкая и дешевая в вале и подшипниках. И максимально жесткая в колесах. Ведь они постоянно контактируют, трутся, давят. Поэтому применяется не только легированная сталь или углеродная, но и специальные методы обработки. Азотирование как вариант, а также цементирование. Закалка поверхностного уровня.

Любопытно, что в середине зацепы куда мягче, чем на поверхности. Ведь если сделать их твердыми по всему объему, они начнут ломаться при постоянных нагрузках, станут хрупкими. А если учитывать сферы, где применяются зубчатые передачи, особенности использования – такого допускать нельзя.

Расчет зубчатой передачи

Перед проектированием следует изучить исходные данные и определиться с условиями планируемой эксплуатации механизма. Учитывается исходный контур, тип и вид передачи, ее расположение в узле, допустимые нагрузки, материал для колесных пар и их термообработка. На этом этапе берется во внимание частота вращения валов и их диаметры, крутящий момент, передаточное число.

Чтобы произвести расчет зубчатой передачи, нужно определиться с общим модулем зацепления, числом зубьев для шестерни и колеса, их профилем, углом наклона и расположением. Определяют межосевое расстояние, выбирается ширина зубчатых венцов пары.

Рассчитываются геометрические показатели станочного зацепления, для которого проектируется зубчатая передача. Чертеж должен отображать не менее двух проекций: фронтальный и боковой вид слева с нанесенными промерами. Дополнительно составляется таблица основных геометрических и конструктивных параметров, строятся графики.

Значения рассчитывают по формулам, таблицам, применяют коэффициенты и соотношения, при этом используются исходные данные колеса и шестерни. В алгоритме расчетов для отдельных передач может присутствовать до пятидесяти и более шагов и логических этапов. Оптимальным решением вопроса детального проектирования является использование специализированной компьютерной программы.

Размеры пазов под шпонки или шлицы подбирают по стандартам. На общем плане чертеж монтажа колес на валах разрабатывают отдельно.

Геометрические параметры колес

Есть определенные нюансы конструкционного плана. Боковые стороны всегда соприкасаются. Это главная точка поверхности, передающая импульс. А угол всегда подбирается с учетом смещения, чтобы при некорректной работе не заблокировались шестерни.

Поэтому важно учитывать: диаметр, длину окружности, размер зацепов, периодику, частоту. Все эти параметры указываются в сопутствующей документации. И должны точно соответствовать требованиям нормативов.

Методы обработки

Для пущей надежности каждая деталь после производства и обкатки проходит еще термическую закалку. И это обязательный процесс для продукта, который прослужит долго. В большей части случаев термообработки хватает, но есть некоторые детали, которые используются в высокоточных приборах. И тогда уже понадобится еще шлифовать каждый продукт.

Области применения

Существует масса промышленных сфер, где с успехом нашли свое отражение такие конструкции. Проще найти отрасль, где их нет. От точных приборов до гигантских буровых установок. Используются в двигателях внутреннего сгорания, а значит, почти в каждом виде транспорта на земле: станки, конвейеры на фабричном производстве и в цехах. Даже в небольших элитных наручных часах применяется все тот же принцип. Просто без электрического привода.

Изучив классификацию и область применения зубчатых передач, остается только пожелать вам подобрать грамотный продукт для своего производства. И гидом, помогающим обойти все перипетии современного рынка, станет .

Производство зубчатых передач

Зубчатые колеса производятся на автоматических линиях. Эти узкоспециализированные линии делятся на короткие и комплексные. Первая группа связана лишь с нарезанием и отделкой зубчатых колес. Вторая представляет собой совокупность станков самого различного предназначения, которые обеспечивают полноценное изготовление зубчатых колес. В таких линиях применяются полуавтоматические станки для зубообработки, дополнительно укомплектованные загрузочно-разгрузочными и прочими устройствами автоматизации.

В технологических линиях производства колес между производственными станками чаще всего применяют гибкие транспортные связи в виде ленточных и цепных транспортеров, а также подвижных передаточных тележек, которые исключают возникновение забоин и прочих дефектов.

1

34. Зубчатые передачи. Достоинства и недостатки. Основные виды зубчатых передач. Основные параметры зубчатых колес. Передаточное число. Материалы и обработка.

Зубчатая передача — это механизм, который с помощью зуб­чатого зацепления передает или преобразует движение с изме­нением скоростей и моментов.

Цилиндрические зубчатые передачи между параллельны­ми валами выполняют с помощью колес с прямыми, косыми и шевронными зубьями. Конические передачи между валами с пересекающимися осями осуществляют коле­сами с прямыми и круговыми зубьями, реже ко­сыми (тангенциальными) зубьями. Преобразова­ние вращательного движения в поступательное и наоборот осу­ществляют цилиндрическим колесом и рейкой.

Зубчатые передачи — самые распространенные среди меха­нических передач. Годовой выпуск зубчатых колес составляет несколько миллионов. Диапазон их применения широк: от ча­сов и приборов до самых тяжелых машин.

Достоинства зубчатых передач: малые габариты; высокий КПД; постоянство передаточного отношения из-за отсутствия проскальзывания; возможность применения в широком диа­пазоне вращающих моментов, скоростей и передаточных отно­шений; надежность в работе и простота обслуживания.

Недостатки зубчатых передач: высокие требования к точ­ности изготовления; шум при работе со значительными ско­ростями.

Начальная окружность — ;

 — передаточное отношение;

 — межосевое расстояние;

 — модуль, он стандартизован;

 — делительный диаметр;

 — коэффициент ширины зубчатого венца, где b – ширина колеса.

Для косозубых передач водят угол наклона зубьев β, для конических углы конусности δ, причем δ₁+ δ₂=180º.

Еще вводят параметры: стандартный угол профиля, окружности все, коэфф. торцевого перекрытия, смещение, линия зацепления и активная линия зацепления, высота и толщина зуба, ну может, что еще придумаете.

При выборе материалов для зубчатых колес необходимо обес­печить сопротивление контактной усталости поверхностных слоев зубьев, прочность зубьев на изгиб, сопротивление заеда­нию и износу. Основными материалами являются термически обрабатываемые стали. Допускаемые контактные напряжения примерно пропорциональны твердости материа­лов. Это указывает на целесообразность широкого применения для зубчатых колес сталей, закаливаемых до значительной твердости.

Твердость  Н  материала  измеряют  по  Бриннелю,   когда Н < 350 НВ или по Роквеллу НRС_Э при Н > 350 НВ. Прибли­женно 10 НВ ~ 1 НRС_Э. При твердости Н < 350 НВ шестерню выполняют с несколько большей твердостью, чем колесо, на (20…30) НВ. Термическую обработку заготовки (нормализа­цию, улучшение) выполняют до нарезания зубьев. После наре­зания зубьев не требуется дополнительных финишных опера­ций. Такие передачи хорошо прирабатываются.

При твердости Н > 350 НВ химико-термическую обработку ведут после зубонарезания, при этом зубья коробятся и в ре­зультате ухудшаются их точностные показатели. В массовом и крупносерийном производстве применяют исключительно зубчатые колеса высокой твердости, которые подвергают отде­лочным операциям после термической обработки.

Объемная закалка вызывает увеличение твердости не толь­ко поверхности зуба, но и его сердцевины. В результате зуб становится хрупким и легко разрушается при ударах. По­этому объемная закалка уступила место поверхностным тер­мическим и химико-термическим методам упрочнений. Такой обработкой можно достигнуть высокой твердости поверхно­стных слоев материала зубьев при сохранении вязкой сердце­вины.

Для зубчатых колес применяют следующие основные виды поверхностных термических и химико-термических упрочне­ний: поверхностная закалка, цементация и нитроцементация с закалкой, азотирование.

Поверхностную закалку в основном обеспечивают за счет нагрева токами высокой частоты (ТВЧ). В связи с тем, что на­греваются поверхностные слои в течение 20…50 с, толщина закаливаемого слоя мала и деформации при закалке невели­ки. Поэтому можно обойтись без последующего шлифования зубьев (однако это понижает точность на одну-полторы степе­ни). Материалы в этом случае — среднеуглеродистые легиро­ванные стали 40Х, 40ХН, 35ХМ и др. Обычно твердость на по­верхности зубьев (50…55) НRС_Э.

Поверхностная закалка зубьев без охвата переходной по­верхности (с обрывом твердого слоя у впадины зубьев) повы­шает износостойкость и сопротивление выкрашиванию, но по­нижает прочность при изгибе, так как создает концентратор напряжений у корня зуба. Желательно, чтобы закаленный слой повторял очертание впадин.

Цементация — поверхностное насыщение углеродом сталей, содержащих углерода менее 0,3%, с последующей закалкой. Цементация обеспечивает большую твердость (56…63) НRС_Э, несущую способность поверхностных слоев зубьев и высокую прочность на изгиб. Целесообразно при­менять газовую цементацию как более производительную. Применяют цементируемые стали: 20Х, а для ответственных зубчатых колес, работающих с ударными нагрузками, хро-моникелевые стали 12ХНЗА, 20ХНМ, безникелевые стали 18ХГТ, 25ХГТ и др. Толщина цементированного слоя при­мерно 0,3 модуля. Время цементации на глубину 1 мм при­мерно 3 часа — процесс длительный. При цементации рабо­чие поверхности зубьев искажаются и требуется их шлифо­вание.

Азотирование — насыщение поверхностных слоев азотом, обеспечивает высокую твердость (58…65) НRС_Э и износостой­кость поверхностных слоев. Азотируют готовые детали без по­следующей закалки. Для азотируемых колес применяют мо­либденовую сталь 38Х2МЮА, безалюминиевые стали типа 40ХФА, 40ХНА, 40Х. Зубья после азотирования в связи с ма­лой толщиной слоя насыщения и малым короблением не шли­фуют. Поэтому азотирование применяют для колес с внутрен­ними зубьями и других, шлифование которых трудно осу­ществимо. Недостатком азотированных колес является малая толщина упрочненного слоя (0,2. ..0,5 мм), не позволяющая применять их при ударных нагрузках из-за опасности растрес­кивания упрочненного слоя и при работе с интенсивным изна­шиванием (при загрязненной смазке).

Нитроцементация — насыщение поверхностных слоев уг­леродом и азотом с последующей закалкой — обеспечивает им высокую прочность, износостойкость и сопротивление заеда­нию. Нитроцементация идет с достаточно высокой скоростью и в связи с малыми толщиной упрочняемого слоя и его дефор­мациями позволяет обойтись без последующего шлифования.

Улучшаемые стали применяют для зубчатых колес, преимущественно изготовляемых в условиях мелкосерийного и единичного производства при отсутствии жестких требова­ний к габаритам. Чистовое нарезание зубьев улучшаемых ко­лес производят после термической обработки заготовки, что исключает необходимость шлифования и позволяет обеспе­чить высокую точность. Применяют качественные углеродис­тые стали 40, 45 и легированные 35ХГС, 40Х и др.

Стали в нормализованном состоянии для обоих сопряженных зубчатых колес применяют только во вспомогательных механизмах, например в механизмах с руч­ным приводом. Основные материалы — среднеуглеродистые стали 40, 45, 50. Для повышения стойкости против заедания шестерни и колеса изготовляют из разных материалов.

Стальное литье применяют для колес больших диа­метров. Основные материалы — литейные среднеуглеродис­тые стали 35Л, 50Л и др. Литые колеса подвергают преимуще­ственно нормализации.

Ч у г у н ы используют для изготовления тихоходных, крупногабаритных и открытых передач. Кроме того, из чугуна изготовляют сменные колеса (поочередно работающие). При­меняют чугуны СЧ20…СЧ35, а также высокопрочные магние­вые чугуны с шаровидным графитом.

Пластмассовые зубчатые колеса в паре с ме­таллическими применяют в слабонагруженных передачах для обеспечения бесшумности, самосмазываемости или химиче­ской стойкости. Используют текстолит (рекомендуемые марки ПТ и ПТК) и древесно-слоистые пластики. Наиболее перспек­тивными следует считать капролон, полиформальдегид и фенилон.

 

геометрические параметры, достоинства и недостатки

Существует достаточно большое количество различных механизмов, предназначенных для передачи усилия и вращения. Довольно большое распространение получила зубчатая передача. Подобный механизм выступает в качестве промежуточного элемента, который изготавливается при применении металла с различными эксплуатационными характеристиками. Рассмотрим особенности подобного механизма подробнее.

Содержание

Общее описание

Стандартная ременная передача предусматривает использование промежуточного элемента, в качестве которого выступает ремень. Зубчатое зацепление характеризуется наличием поверхности зацепления и сопряжения зубьев. Основные элементы зубчатой передачи следующие:

1. Ведущее и ведомое колесо.
2. Вал, который предназначен для непосредственного крепления колес.
3. Подшипники, обеспечивающие подвижность колес.
4. Шпонка, исключающая вероятность проворачивания колеса на валу.

Параметры зубчатой передачи могут существенно отличаться. Для начала отметим, что между ведомым и ведущим колесом предусмотрено наличие технологического зазора, который обеспечивает скольжение и возможность теплового расширения, а также смазывание основных элементов для исключения вероятности заклинивания механизма.

Детали машин изготавливаются при применении самых различных металлов, в большинстве случаев это углеродистая сталь. Скорость вращения механизма зависит от точности шестерен, а также некоторых ее других параметров. Принцип работы устройства позволяет использовать его при создании самых различных механизмов, к примеру, насосов или передач.

Конструкция передач

Классическая схема зубчатой передачи применяется уже на протяжении длительного периода. Рассматриваемая конструкция имеет следующие особенности:

1. В качестве основы применяется корпус. Зачастую он изготавливается из чугуна или других коррозионностойких сталей. Корпус обеспечивает надежное крепление основных элементов, а также является контейнером для смазки. Существует просто огромное количество различных корпусов, все зависит от области применения механизма.
2. Основным элементом является вал, который передает зубчатым зацеплением вращение. Как правило, вал получает вращение от электрического привода или других элементов. Для их крепления устанавливаются подшипники. Вал подбирается под посадочное отверстие зубчатых колес, может иметь ступенчатую форму.
3. Садятся шестерни на валы методом прессования. За счет этого исключается вероятность проворачивания элементов, которые находятся в зацеплении. Кроме этого, фиксация обеспечивается за счет шпонки.
4. Расстояние между валами зубчатого зацепления выбирается с учетом диаметра колес, а также их других параметров.
5. Форма шестерен может существенно отличаться. Зачастую боковая сторона имеет небольшие выступы, а рабочая поверхность представлена сочетанием зубьев. Количество зубьев, их направление и многие другие параметры могут существенно отличаться. Характеристики выбираются в зависимости от области применения механизма.

В целом можно сказать, что рассматриваемое устройство довольно просто, за счет чего обеспечивается длительный срок эксплуатации. Разновидностью зубчатой передачи также является винтовой механизм или рейка. Сегодня чертеж винтовой передачи при необходимости можно сказать с интернета.

Классифицируют зубчатые передачи по довольно большому количеству различных признаков. Только при правильном выборе наиболее подходящего варианта исполнения можно обеспечить длительный срок эксплуатации и требуемые характеристики.

Классификация зубчатых передач

Бывают самые различные виды зубчатых передач. Классификация проводится по большому количеству различных признаков:

1. Относительное расположение осей, на которых крепятся колеса. По этому признаку выделяют механизмы с параллельными осями, пересекающимися или скрещивающимися. Проще всего в изготовлении самая распространенная цилиндрическая зубчатая передача, так как в этом случае механизм характеризуется высокой надежностью и длительным сроком эксплуатации. Если нужно изменять направление вращения, то применяется другая конструкция. Зубчатые передачи с параллельными и пересекающимися осями применяются в самых различных случаях, к примеру, при создании насосов и приводом различных устройств.
2. Расположение зуба на поверхности изделия относительно посадочного отверстия. По этому признаку выделяют передачи с внутренним и наружным зацеплением. Кроме этого, в некоторых механизмах есть реечная конструкция: прямая рейка подходит для преобразования вращений в прямолинейное движение.
3. По форме профиля. Чаще всего устанавливается эвольвентная зубчатая передача, но также применяются неэвольвентные механизмы. Проводится классификация зубчатых колес в зависимости от расположения теоретической линии зуба. По этому признаку выделяют прямозубые устройства и с косым расположением. Кроме этого, есть шевронная зубчатая передача и с винтовым расположением. Современная косозубая передача получила широкое распространение, так как за счет подобного расположения зуба снижается износ и степень шума. Именно поэтому подобные варианты исполнения устанавливаются в случае, когда нужно передать высокую скорость или сделать бесшумное устройство. Конические зубчатые передачи могут изготавливаться и с прямым зубом, но подобные механизмы не предназначены для длительной работы, так как зуб при работе контактирует по всей площади.
4. Классификация проводится по конструктивному оформлению корпуса. Выделяют закрытые и открытые передачи. Первый вариант исполнения могут работать исключительно при подаче смазывающего вещества, второй работает и на сухом ходу.
5. Передача бывает понижающая и повышающая. Выбор проводится в зависимости от того, нужно ли увеличить количество оборотов или повысить передаваемое усилие.
6. По величине окружности выделяют тихоходные, среднескоростные и быстроходные устройства. Выбор проводится в зависимости от того, каким свойствами должно обладать полученный механизм.

Заготовки для получения основных элементов получаются путем литья или штамповки. После этого проводится дальнейшая обработка. Процесс обработки предусматривает применение дисковых и пальцевых фрез, а также шлифовальных кругов для получения требуемого качества поверхности. Другими особенностями обработки отметим следующие моменты:

1. Подобные изделия нельзя изготовить методом чистовой прорезки выбранной фрезы. Эта технология применяется только на первоначальном этапе обработки.
2. Следующий шаг предусматривает механическую обработку путем обкатки при непосредственном зацеплении. Для этого применяется специальное колесо, которое изготавливается при применении высокопрочного металла.
3. В качестве основания часто применяется углеродистая сталь. Для улучшения основных качеств проводится цементация, закалка, цианирование, а также азотирование. Для получения низкокачественных изделий улучшение проводится уже после нарезки зубьев, после чего поверхность доводится до готового варианта путем шлифования или обкатки.

Цилиндрические зубчатые передачи получили самое широкое распространение. Также может устанавливаться эвольвентная разновидность устройства. Для создания особых механизмов применяются планетарные передачи, которые характеризуются более сложной конструкцией.

Многие встречаются с рассматриваемым механизмом в виде редуктора, представленного цилиндрической передачей. Их распространение можно связать со следующим моментами:

1. Технология изготовления подобных зубчатых колес достаточно проста, было создано просто огромное количество различного оборудования, которое предназначено для производства подобного изделия.
2. В большинстве случаев вращение передается между двумя валами, которые расположены параллельно.
3. Редуктор также имеет специальный корпус закрытого типа. Он предназначен для защиты механизма от воздействия окружающей среды, а также накопления масла.
4. Изменение передаваемого усилия проводится за счет изменения диаметрального размера изделий.

Многие при эксплуатации передачи не уделяют должного внимания смазке. Именно эта причина приводит к существенному износу рабочих элементов. Своевременная подача смазывающей жидкости существенно снижается трение в зоне контакта, а также снижает вероятность появления коррозии на поверхности.

Конические передачи получили также весьма широкое распространение. Их ключевой особенностью можно назвать расположение осей под углом 90 градусов относительно друг друга. Конструктивными особенностями этого варианта исполнения назовем следующие моменты:

1. Шестерни представлены формой срезанного конуса, которые могут соприкасаться друг с другом. Боковыми сторонами. За счет этого усилие передается под углом 90 градусов и поверхность соприкосновения достаточно большая.
2. Профиль каждого зуба характеризуется тем, что он больше у снования и меньше возле вершины.
3. Зубчатые венцы изготавливаются с прямой, криволинейной и тангенциальной нарезкой.
4. Выделяют также гипоидный вариант исполнения. Он характеризуется высокой плавностью хода и низким уровнем шума на момент работы. Устанавливается подобное устройство в случае, когда усилие передается на протяжении длительного периода. При применении гипоидного варианта исполнения рекомендуется смазывать зону контакта при применении специального вещества, которое также выступает в качестве охлаждения.

В отличии от цилиндрических вариантов исполнения, рассматриваемый способен передавать всего 85% несущей способности. Потери можно связать с тем, что проводится перенаправление передаваемого усилия под большим углом.

Реечные передачи также получили весьма широкое распространение. Их непосредственное предназначение заключается в преобразовании вращения в возвратно-поступательное движение. Среди особенностей подобного варианта исполнения отметим следующие моменты:

1. Реечная передача довольно проста в изготовлении и с ее монтажом, как правило, не возникает серьезных трудностей.
2. Высокая надежность и хорошие нагрузочные способности также определили широкое распространение реечной передачи.
3. Область применения довольно обширна: долбежные станки, транспортировочные механизмы, передачи других промышленных механизмов.

Разновидностью рассматриваемого варианта исполнения можно назвать зубчато-ременные передачи. Эта гибридная модель характеризуется свойствами, которые присущи обоим устройствам. К ключевым особенностям можно отнести:

1. Тихая работа. Большинство звездочек характеризуется тем, что металл при соприкосновен на большой скорости становится причиной появления шума. Это может создавать довольно много дискомфорта.
2. Отсутствие эффекта проскальзывания. За счет этого существенно повышается показатель КПД и область применения всего механизма.
3. Стабильная работа при высоких оборотах достигается за счет применения гибких ремней со специальным сердечником.

Подобный механизм чаще других применяется в качестве привода электрического двигателя.

Геометрические параметры зубчатых колес

Для обеспечения качественного зацепления и условий для передачи большого усилия создается особая геометрия зубчатого колеса. Она характеризуется следующими особенностями:

1. Боковые грани на момент работы механизма соприкасаются. Пятно контакта обеспечивается специальной криволинейной формой.
2. Наибольшее распространение получил эвольвентный профиль.
3. Создается угол зацепления таким образом, чтобы даже при несущественном смещении не происходило заклинивание механизма. Параметры зубчатых колес указываются на чертежах.

Основным элементом передачи можно считать зубчатые колеса. Их основными параметрами назовем следующие моменты:

1. Делительная окружность. Она указывается на всех чертежах. Под этим параметром понимают соприкасающиеся окружности, катящиеся одна по другой без скольжения.
2. Шаг расположения зубьев-расстояние между профильными поверхностями соседних зубьев. Этот параметр указывается для всех передач и механизмов в спецификации и на чертежах.
3. Длина делительной окружности или модуль также является важным параметром, который нужно учитывать.
4. Высота делительной головки.
5. Зуб является важным элементом каждого колеса. Он характеризуется довольно большим количеством различных характеристик, среди которых отметим высоту ножки, самого зуба и делительной головки.
6. Диаметр окружности вершин и впадин зубьев.

Некоторые их приведенных выше параметров рассчитываются при проектировании передачи, другие выбираются по табличным данным. Прямозубая передача проще всего в проектировании и изготовлении, но она характеризуется менее привлекательными эксплуатационными характеристиками. Крутящий момент и другие параметры выбираются в зависимости от поставленной задачи при проектировании конструкции.

Применение зубчатых передач

Области применения зубчатых передач весьма обширны. Сегодня подобные механизмы применяются в различных отраслях промышленности. Проведенные исследования указывают на то, что в год изготавливается несколько миллионов экземпляров подобных изделий. Рассматривая применение и назначение отметим нижеприведенные моменты:

1. Цилиндрическая передача используется для повышения или понижения передаваемого усилия. Примером их применения можно назвать двигатели внутреннего сгорания или коробки передач, буровые и металлургические установки, оборудование горнодобывающей промышленности.
2. Конические передачи применяют намного реже. Это прежде всего связано с тем, что они довольно сложны в производстве. Область применения – сложная механическая передача с переменными углами и изменением нагрузки. Примером можно назвать ведущие мосты транспортных средств, а также конвейеры и другие устройства, применяемые в агропромышленном комплексе.

Область применения зависит от конструктивных особенностей механизма, а также типа применяемого материала при производстве.

На момент работы слышен монотонный умеренный шум. Если появляются посторонние звуки, то это может указывать на появление существенных проблем, к примеру, сильного износа поверхности. Техническое обслуживание проводится следующим образом:

1. Визуальный осмотр требуется для того, чтобы исключить вероятность наличия трещин или сколов на поверхности.
2. Особое внимание уделяется тому, чтобы при работе колеса правильно зацеплялись. Слишком большой зазор может привести к сильному износу и другим проблемам, так как нагрузка распределяется неравномерно. Изменение зазора проводится путем регулировки положения вала и подшипников.
3. На момент работы уделяется внимание тому, чтобы не возникало торцевое биение или другая неравномерность хода.
4. Для определения правильности хода на зубья наносятся отметки при помощи специальной краски. До момента их полного засыхания валы проворачивают несколько раз. Форма отпечатка определяет то, насколько правильно соединение.
5. После высыхания краски уделяется внимание тому, чтобы точка касания была в средней части высоты зуба. Изменить положение можно путем установки специальных подкладок под подшипники.
6. На момент обслуживания проводится добавление требующегося количества смазывающего вещества. Как ранее было отмечено, без него существенно увеличивается степень износа поверхности.

Периодическое обслуживание позволяет существенно увеличить эксплуатационный срок устройства. На момент осмотра устройства уделяется внимание также состоянию вала, подшипников и других элементов, которые обеспечивают стабильную и надежную работу. К примеру, незначительный изгиб вала становится причиной повышенного износа определенной части колеса. В самых сложных случаях происходит его обрыв.

Достоинства и недостатки

Рассматриваемое устройство характеризуется довольно большим количеством достоинств и недостатков, которые во многом определяют область применения. К преимуществам отнесем следующие моменты:

1. Длительный эксплуатационный срок и высокая надежность. Применение стали в качестве основного материала при изготовлении механизма определяет то, что оно может прослужить в течение длительного периода. Поверхность зуба дополнительно закаливается для снижения степени износа.
2. При правильном и своевременном обслуживании эксплуатационный срок существенно увеличивается. Примером можно назвать применение смазывающего масла, его подачу в зону контакта.
3. Устройство характеризуется небольшими размерами. За счет этого повышается КПД зубчатой передачи.
4. Передача может применяться для изменения скорости в достаточно большом диапазоне.
5. При правильном выборе колес можно исключить вероятность воздействия на поверхность чрезмерной нагрузки.

Коэффициент КПД может варьировать в достаточно большом диапазоне, зачастую он ниже 70%.

Недостатков у зубчатой передачи также довольно много. Основными можно назвать следующие моменты:

1. При высокой скорости вращения появляется сильный шум, который может создавать массу дискомфорта.
2. Устройство не может быстро реагировать на изменение нагрузок.
3. Основные элементы дороги в изготовлении, получить их можно только при применении специального оборудования.

В заключение отметим, что привод угловой зубчатой передачей зачастую является незаменимым устройством. В большинстве случаев основные элементы зубчатой передачи изготавливаются в зависимости от того, какое устройство нужно получить. Большая доля производственной деятельности машиностроительных заводов связана с непосредственным производством зубчатых колес различного типа.

Определение, преимущества, недостатки, типы, области применения

Содержание

Что такое шестерня?

Шестерня — это компонент машины, который используется для передачи механической мощности от одного вала к другому путем последовательного зацепления его зубьев.

Зубчатые передачи являются одним из наиболее часто используемых способов механической передачи энергии в машинах. Передача мощности шестернями имеет почти 100% КПД.

Преимущества зубчатой ​​передачи

• Это положительный привод, поэтому скорость остается постоянной
• Возможность изменения передаточного числа с помощью редуктора
• Его эффективность очень высока
• Может использоваться даже для низких скоростей
• Может передавать высокие значения крутящего момента
• Компактная конструкция

Недостатки зубчатой ​​передачи

• Не подходят для удаленных валов
• При высоких скоростях возникает шум и вибрация
• Требуется смазка
• Не обладает гибкостью

Причины выхода из строя шестерни

Возможны следующие причины поломки шестерни.

• Абразивный износ
• Коррозионный износ
• Начальная точечная коррозия
• Разрушающая точечная коррозия
• Подсчет очков

В зависимости от требований и места использования существует несколько типов шестерен.

Типы шестерен

1. Параллельные валы

Это тот случай, когда нам нужно передать мощность между двумя параллельными валами.

• Цилиндрические шестерни

Цилиндрические шестерни используются для передачи мощности на параллельных друг другу валах. У них прямые зубы, как показано на изображении выше.

Длинный стержень, показанный на рисунке, известен как рейка, а шестерня — как шестерня. Мы знаем, что в зубчатом зацеплении, как правило, маленькое зубчатое колесо известно как шестерня, но почему одиночное зубчатое колесо, используемое здесь, известно как шестерня.

Причина в том, что мы рассматриваем зубчатую рейку как очень большую шестерню с бесконечным диаметром, так что она выглядит почти прямой, и, следовательно, шестерня, отличная от зубчатой ​​рейки, называется шестерней.

Косозубые шестерни почти такие же, как прямозубые, но имеют наклонные зубья для равномерного и бесшумного зацепления. Передаточная способность косозубых прямозубых зубчатых колес больше, чем у обычных прямозубых зубчатых колес.

В косозубых зубчатых колесах в системе остается некоторая неуравновешенная сила из-за наклонных зубьев, поэтому, чтобы уравновесить эту неуравновешенную силу, мы используем двойные косозубые шестерни, у которых зубья наклонены в обоих направлениях.

Следует отметить, что между двумя наборами наклонных зубьев имеется зазор. Передаточная способность двойного косозубого зубчатого колеса больше, чем у простого косозубого зубчатого колеса.

• Шестерни типа «елочка»

Существует только одно различие между двойными косозубыми и елочными зубчатыми колесами. Шестерни типа «елочка» не имеют зазора между наклонными зубьями (как показано на рисунке).

2. Пересекающиеся валы

Это тот случай, когда валы (между которыми должна передаваться мощность) взаимно пересекаются.

• Спирально-конические шестерни

Спирально-конические шестерни используются для передачи мощности на валах, расположенных перпендикулярно друг другу. Благодаря спиральным зубьям они обеспечивают равномерное и бесшумное зацепление зубьев. Он имеет большую мощность передачи, чем шестерни с нулевым коническим зубчатым колесом.

• Шестерни с нулевым углом наклона

Зубчатые колеса с нулевым углом наклона или просто Зубчатые колеса с прямыми зубьями. Зацепление зубьев не такое равномерное и плавное, как в спирально-конических передачах.

3. Косые валы

Это тот случай, когда валы (между которыми должна передаваться мощность) не параллельны и не пересекаются.

• Шестерни косозубые

Косозубые шестерни используются для непараллельных и непересекающихся валов.

• Червячные передачи

Иногда этот тип зубчатой ​​передачи также называют червячной передачей. Здесь длинный стержень со спиралью – это червяк. Следует отметить одну вещь, что червяк может вращать Шестерню, но не наоборот.

• Гипоидные шестерни

Гипоидные шестерни такие же, как спиральные конические шестерни, но с той лишь разницей, что центральные линии обоих валов не пересекаются в гипоидных передачах. В качестве альтернативы мы можем сказать, что есть некоторый эксцентриситет в осевой линии валов в гипоидной передаче.

Источники изображения:

Цилиндрическое зубчатое колесо: Атрибуция: Inductiveload — Самодельный Исходный код этого SVG действителен. Это векторное изображение было создано с помощью Inkscape., Public Domain, https://commons.wikimedia .org/w/index.php?curid=2628658

Зубчатая рейка: Атрибуция: Управление технической поддержки и аварийного управления OSHA — точка контакта между зубчатой ​​рейкой и шестерней. Первоначальным загрузчиком был Brian0918 из английской Википедии. , Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=186765

Винтовые шестерни: Атрибуция: Пользователь: Садор — собственная работа / создание Персонал, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=113510

Механизм «елочка»: Атрибуция: Энди Дингли (сканер) – скан из Bentley (1918 г.), эскизы деталей двигателя и машины, Лондон, общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7653373

Спиральные конические шестерни: Авторство: Мириам Тайес — собственная работа, общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4078185

Червячные шестерни: Авторство: пользователь: Catsquisher — Пользователь: Catsquisher, общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=12858338

Гипоидные шестерни: Атрибуция: Hapesoft — собственная работа, общественное достояние, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7916301

5 различных типов шестерен и их применение

Во введении к нашей серии передач мы писали о люфте и передаточном числе. Теперь, когда у вас есть дополнительная справочная информация о шестернях, мы можем разбить их на пять типов, а также некоторые преимущества и недостатки. Начнем с наиболее часто используемой шестерни: цилиндрической шестерни.

Цилиндрическое зубчатое колесо

Преимущества	Недостатки
Эффективный и простой в сборке Прямые зубы, которые легко выравнивать Минимальная потеря мощности из-за проскальзывания	Громко на высоких скоростях Должен использоваться параллельно Не такая прочная, как другие шестерни

Преимущества использования цилиндрических зубчатых колес в вашем приложении могут быть очевидными. Эффективность и простота сборки сэкономят ваше время и сведут время простоя к минимуму, но как насчет недостатков? Например, шум на высоких скоростях возникает из-за люфта и мгновенного усилия, которое испытывают зубья шестерен при первом зацеплении. Сила может привести к износу с течением времени, что может снизить эффективность шестерен.

Возможным решением этой проблемы являются пластиковые прямозубые шестерни, которые используются в легких устройствах и в тех случаях, когда шум должен быть сведен к минимуму. Подобно пластиковой цилиндрической шестерне, цилиндрическая шестерня из клееного пластика с сердечником из углеродистой стали и зубьями из нейлона MC также помогает снизить уровень шума.

Еще одна вещь, которую следует учитывать, это то, что цилиндрические зубчатые колеса могут правильно зацепляться только при параллельном использовании из-за их прямого профиля зубьев и расположения отверстия. В примере ниже две цилиндрические шестерни используются для перемещения заготовки справа налево.

Тип шестеренки со встроенным подшипником позволяет синхронизировать направление вращения между двумя противоположными шестернями, как показано на рисунке. Еще один особый тип шестерни — прямозубая прямозубая шестерня. Цилиндрическая шестерня без ключа доступна в трех различных типах: тип E, тип F и тип G.

• Тип E: Цилиндрическая шестерня без шпонки имеет форму, аналогичную шестерне типа A, но имеет втулку, прикрепленную к внешней стороне шестерни.
• Тип F:   Имеет ту же форму, что и шестерня типа A, но с втулкой, прикрепленной к внутренней стороне ширины шестерни.
• Тип G: Цилиндрическая шестерня без шпонки похожа на нашу шестерню типа B, но имеет втулку, прикрепленную к внешней стороне шестерни.

Винтовая шестерня

Преимущества	Недостатки
Тихий и плавный Можно устанавливать параллельно или крест-накрест	Менее эффективен, чем прямозубые шестерни Потеря мощности из-за проскальзывания

Косозубые шестерни имеют диагональный профиль зубьев, что позволяет им работать тише и плавнее, чем прямозубые, поскольку зубья входят в зацепление более плавно. Косозубые шестерни могут быть установлены параллельно или скрещенно. Когда шестерни скрещены, вы должны выбрать «Шестерни с одинаковыми стрелками», «Оба правых» или «Обе левые». Некоторые из недостатков винтовых зубчатых колес заключаются в том, что они менее эффективны, чем прямозубые, из-за проскальзывания зубьев. Диагональный профиль зубьев вызывает проскальзывание, а также приводит к осевой нагрузке на вал. Важно выбрать подшипник, который может выдерживать осевую нагрузку, создаваемую шестернями.

Конические

Конические шестерни используются для пересечения валов и благодаря своей форме имеют изменяемый рабочий угол. Некоторые из недостатков конических зубчатых колес заключаются в том, что их сложно собрать из-за изменяемого рабочего угла. На валы также действует большая сила, поэтому, как и в косозубых зубчатых передачах, важно убедиться, что подшипник выдерживает эту нагрузку. В зависимости от производителя конические шестерни бывают двух типов; Прямой тип и спиральный тип.

• Прямой тип:   Аналогичен прямозубым зубчатым колесам и подвержен люфту и чрезмерному шуму.
• Спиральный тип:  Подобен косозубым зубчатым колесам из-за одинакового расположения зубьев, тише спиральных, но склонен к проскальзыванию зубьев.

*Важно отметить, что спирально-конические шестерни гарантированно входят в зацепление только с шестернями того же производителя, и их всегда следует покупать парами.

Реечный и червячный

Другой тип реечного механизма — реечный механизм, который можно найти в двух разных стилях; плоский тип и круглый тип. Преимущества реечных передач заключаются в том, что они работают в паре с цилиндрической шестерней или шестерней; они могут преобразовывать вращательное движение в поступательное движение. Недостатком является то, что они не могут работать непрерывно, так как стойка в конечном итоге закончится.

Приятной особенностью зубчатых передач с плоской рейкой является количество ориентаций монтажных отверстий. В зависимости от того, как вы планируете их монтировать, вы можете использовать боковые резьбовые отверстия, нижние резьбовые отверстия или боковые отверстия с цековкой.

Червячные передачи состоят из двух частей: червячного колеса и червячной передачи. Червячные передачи являются самотормозящимися и бесшумными, но имеют большие потери мощности и большую осевую нагрузку на червяк.

Независимо от ваших требований к дизайну, помните, что существует множество доступных передач, каждая из которых имеет уникальные преимущества. Кроме того, существуют решения как для линейного, так и для вращательного движения. Надеемся, что эта разбивка по типам передач натолкнет вас на размышления о новых проектах приложений или о том, как решить проблемы в существующих. А пока следите за третьей частью этой серии!

Не можете дождаться третьей части этой серии или у вас есть конкретные вопросы, на которые вы хотели бы получить ответы? Прокомментируйте ниже или посетите нас на www.misumiusa. com!

31 октября 2014 г. 1 Комментарий к Gears Part 2: 5 распространенных типов передачИзбранные статьи

Теги конические зубчатые колеса, разница между типами зубчатых колес, Зубчатые колеса, зубчатые колеса в машиностроении, косозубые зубчатые колеса, реечные зубчатые колеса, цилиндрические зубчатые колеса, червячные колеса

Green Mechanic: Типы зубчатых передач: преимущества, недостатки и области применения

Существует пять типов зубчатых колес, а именно: цилиндрическое зубчатое колесо, косозубое зубчатое колесо, коническое зубчатое колесо, червячное зубчатое колесо (червяк и червячное колесо), а также граблина и шестерня. Различные типы зубчатых колес используются для разных целей, и эти типы зубчатых колес различаются в зависимости от их модели передачи мощности.

Цилиндрическое зубчатое колесо — это зубчатое колесо, профиль зубьев которого срезан параллельно оси зубчатого колеса, как показано выше. Используется для передачи мощности в параллельных валах.

Преимущества и недостатки цилиндрического зубчатого колеса

Преимущества цилиндрических зубчатых колес

• Они обеспечивают постоянное передаточное отношение
• Цилиндрические зубчатые колеса очень надежны шестерня одного размера
• Зубья цилиндрической шестерни параллельны ее оси. Следовательно, цилиндрическая зубчатая передача не создает осевого усилия. Таким образом, зубчатые валы могут быть легко установлены с помощью шарикоподшипников.
• Могут использоваться для передачи большой мощности (порядка 50 000 кВт)

Недостатки прямозубых передач

• Цилиндрические передачи — тихоходные передачи
• Зубья шестерни испытывают большую нагрузку
• Они не могут передавать мощность между непараллельными валами
• Их нельзя использовать для передачи электроэнергии на большие расстояния.
• Цилиндрические шестерни производят много шума при работе на высоких скоростях.
• по сравнению с другими типами шестерен они не такие прочные как они

Косозубая шестерня имеет профиль зубьев, срезанных под углом по отношению к оси вращения шестерни, как показано выше. Он используется для плавной передачи мощности на параллельных валах с очень низким уровнем шума.

Преимущества и недостатки косозубой шестерни

Преимущества косозубой шестерни

• Угловые зубья входят в зацепление более плавно, чем прямозубые зубья, что обеспечивает более плавный и тихий ход
• Косозубые шестерни очень долговечны и идеально подходят для работы с высокими нагрузками.
• В любой момент времени их нагрузка распределяется на несколько зубьев, что приводит к меньшему износу
• Может передавать движение и мощность между параллельными или прямоугольными валами

Недостатки косозубых зубчатых колес

• Очевидным недостатком косозубых зубчатых колес является результирующая нагрузка вдоль оси зубчатого колеса, которую необходимо компенсировать соответствующими упорные подшипники и большая степень трения скольжения между зацепляющимися зубьями, часто устраняемая добавками в смазку. Таким образом, можно сказать, что косозубые передачи вызывают потери из-за уникальной геометрии вдоль оси вала косозубого колеса.
• КПД косозубых передач меньше, поскольку косозубые зубчатые передачи имеют скользящие контакты между зубьями, которые, в свою очередь, создают осевое усилие валов зубчатых колес и выделяют больше тепла. Таким образом, больше потери мощности и меньше эффективность

Коническая шестерня — это шестерня, профиль зубьев которой вырезан на конической поверхности, параллельной оси шестерни, как показано выше. Он используется для передачи мощности в перпендикулярных валах (валы, которые встречаются под углом 90 градусов).

Преимущества и недостатки

Коническая шестерня

Преимущества из Коническая шестерня

• Эта шестерня позволяет изменять рабочий угол.
• Различное количество зубьев (эффективный диаметр) на каждом колесе позволяет изменить механическое преимущество. Увеличивая или уменьшая передаточное отношение зубьев ведущего и ведомого колес, можно изменить соотношение оборотов между ними, а это означает, что привод вращения и крутящий момент второго колеса могут быть изменены по отношению к первому, с увеличением скорости и крутящего момента. уменьшается или скорость уменьшается, а крутящий момент увеличивается.

Недостатки из Коническая шестерня
• Одно колесо такой шестерни предназначено для работы со своим дополнительным колесом и никаким другим.
• Должен быть точно установлен.
• Подшипники валов должны выдерживать значительные усилия.

Червячная передача имеет профиль с одинарными зубьями, который больше похож на винт, как показано выше. Он используется для передачи мощности в перпендикулярных валах (валы, которые встречаются под углом 90 градусов). Колесная передача представляет собой простую прямозубую передачу.

Преимущества и недостатки червячных передач (червячных и червячных)

Преимущества червячных передач
• Червячные передачи работают бесшумно и плавно.
• Они самоблокирующиеся.
• Они занимают меньше места.
• Обладают хорошей эффективностью создания сетки.
• Их можно использовать для снижения скорости и увеличения крутящего момента.
• Высокое отношение скоростей порядка 100 может быть получено за один шаг
Недостатки червячной передачи
• Материалы червячной передачи дорогие.
• Червячные передачи имеют высокие потери мощности
• Недостатком является возможность значительного скольжения, что приводит к низкой эффективности
• Они производят много тепла.

Шестерня представляет собой прямозубую цилиндрическую шестерню, профиль зубьев которой срезан параллельно оси шестерни, как показано выше, в то время как рейка представляет собой прямой стержень с насечками зубьев, такими же, как у используемой шестерни.

Преимущества и недостатки зубчатой ​​рейки

Преимущества зубчатой ​​рейки
• Дешевые
• Компактный
• Прочный
• Самый простой способ преобразовать вращательное движение в линейное
• Рейка и шестерня обеспечивают более легкое и компактное управление транспортным средством
Недостатки Реечная шестерня
• Поскольку колесо является самым древним, оно также является наиболее удобным и несколько более емким с точки зрения энергии. Из-за кажущегося трения вы бы уже догадались, сколько входной мощности дает выход, большая часть силы, приложенной к механизму, сжигается при преодолении трения, если быть более точным, около 80% силы. общая сила сжигается, чтобы преодолеть один.
• Зубчатая рейка может работать только с определенным уровнем трения. При слишком высоком трении механизм будет изнашиваться сильнее, чем обычно, и для его работы потребуется большее усилие.
• Самый неблагоприятный недостаток зубчатой ​​рейки также связан с присущим ей трением, той самой силой, которая фактически заставляет вещи работать в механизме. Из-за трения он постоянно изнашивается и, возможно, требует замены через определенное время

Поскольку на рынке доступно пять основных типов зубчатых колес, и типы зубчатых колес, используемые для конкретного применения, зависят от того, какая мощность требуется для быть переданы. Преимущества и недостатки различных типов зубчатых колес показаны выше, и на их основе можно решить, с какими типами зубчатых колес вам нужно работать.

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ ОСНОВЫ, ПРЕИМУЩЕСТВА, НЕДОСТАТКИ И ПРИМЕНЕНИЕ

Прежде чем понять концепцию цилиндрического зубчатого колеса, мы должны понимать каждый термин, используемый в механизме зубчатой ​​передачи, и мы уже обсуждали это различная терминология, используемая в снаряжении в нашем предыдущем посте, т.е. терминология снаряжения. Поэтому, прежде чем идти дальше, я попрошу своих читателей выяснить терминология передач в нашем предыдущем посте.

Так давайте начнем обсуждение основ цилиндрических зубчатых колес

Цилиндрическое зубчатое колесо будет иметь цилиндрическую форму, как показано на рис. на следующем рисунке, с прямыми зубьями, выполненными параллельно оси шестерни. шпора зацепление зубьев шестерни будет не постепенным, а также одним зубом ведущей шестерни каждый раз будет зацепляться с зубом ведомой шестерни и будет производить шум, а также передавать ударную нагрузку на зубья зацепления.

Следовательно, прямозубые шестерни не предпочтительно в приводном механизме транспортного средства, такого как автомобиль. Используются косозубые шестерни. в приводном механизме транспортного средства для уменьшения ударной нагрузки, шума и нагрузка на зубья шестерни.

В промышленности используются два типа прямозубых зубчатых колес. то есть внешнее цилиндрическое зубчатое колесо и внутреннее цилиндрическое зубчатое колесо. В случае внешнего цилиндрического зубчатого колеса зубья будут нарезаны по внешней поверхности цилиндра параллельно ось, и такой тип цилиндрического зубчатого колеса широко используется в различных приложениях в отрасли, о которых мы поговорим позже.

Читайте также

В случае внутреннего цилиндрического зубчатого колеса зубья будут срезаны. по внутренней поверхности цилиндра параллельно оси и такого типа прямозубые шестерни можно было легко увидеть в планетарном механизме, мы также обсудите применение внутренних цилиндрических зубчатых колес в этом посте.

Для обеспечения равномерного движения и передача мощности между ведущим и ведомым звеном, поверхность зуба цилиндрического зуба Зубья шестерни будут иметь эвольвентный профиль.

Следующее изображение, взятое из arrowgear, указывает эвольвентный профиль зубчатого зацепления друг с другом, где показано левое зубчатое колесо как ведущий элемент, а правая передача отображается здесь как ведомый элемент.

Цилиндрические шестерни в зацеплении друг с другом, Источник: Аррогир

Попробуем понять эвольвентный профиль механизм, предположим, что мы намотали одну струну на внешнюю поверхность одного круга и теперь сматываем нить с круга. Во время разматывания струны из круга, рассмотрим путь, созданный одной фиксированной точкой нити, и что путь, созданный неподвижной точкой струны, будет считаться эвольвентой окружности. А прямозубая шестерня будет иметь аналогичную эвольвентную окружность или профиль, который мы поняли. выше.

Изображение предоставлено: Google

Преимущество цилиндрических шестерен

Существуют следующие преимущества использования цилиндрического зубчатого колеса: упомянутые здесь

1. Цилиндрические зубчатые колеса просты, их легко проектировать и установить в приводной механизм
2. Цилиндрические шестерни подходят для использования в условиях ограниченного пространства. есть
3. Эффективность силовой передачи в случае цилиндрического зубчатого колеса система вождения будет неплохой
4. Как мы уже говорили выше, зубья прямозубых цилиндрических шестерен и параллельно оси шестерни, поэтому проблем не будет. осевой тяги, и мы можем использовать шарикоподшипники для установки цилиндрических шестерен в наших приводной механизм.
5. Если сравнить прямозубую шестерню с аналогичным размером косозубой передач, мы заметим, что прямозубые шестерни гораздо более эффективны по сравнению с косозубая шестерня
6. Цилиндрические шестерни будут иметь постоянное передаточное отношение и они вполне надежны
7. Цилиндрические шестерни считаются частью положительных трансмиссии, так как не будет проскальзывания, а ременный привод будет иметь проблемы проскальзывания.
Недостаток цилиндрических шестерен

Существуют следующие недостатки использования цилиндрического зубчатого колеса. как упоминалось здесь

1. Зацепление зубьев цилиндрической шестерни будет не постепенным, а также один зуб ведущей шестерни будет зацепляться с зубом ведомой шестерни каждый раз
2. Цилиндрические шестерни будут издавать шум, а также обеспечивать ударная нагрузка на зацепляющие зубья
3. Цилиндрические шестерни нельзя было использовать между непараллельными валы
Механизм привода цилиндрических шестерен
4. дороже по сравнению с с ременным приводом
5. Будет дополнительная нагрузка на зубья цилиндрической шестерни
6. Цилиндрические шестерни не рекомендуется использовать на высоких оборотах. так как это создаст более ненормальный звук и, следовательно, если ограничение шума является основным критерии конструкции, то мы не предпочтем использовать цилиндрическую шестерню
7. Цилиндрические шестерни не могут быть предпочтительными для мощности трансмиссия для большего расстояния
приложений цилиндрических шестерен

Цилиндрические зубчатые колеса имеют широкое применение, т. указанные ниже

1. Используются прямозубые шестерни Шестеренчатый насос и мотор-редуктор
2. Металлургический сектор, прокатный стан, энергоблок и цемент ед.
3. Цилиндрические шестерни также используются в судовых двигателях
4. Механизм управления воротами в секторах порта
5. Механизм реечного привода
Зубчатые колеса
6. также используются в оборудовании для намотки пленки, оборудование для резки пленки, автоматическое упаковочное оборудование, полиграфическое оборудование, пленка уплотнительное оборудование и гидравлический пресс.

Существует множество других применений прямозубых зубчатых колес. и я попрошу своих читателей высказать свою точку зрения в отношении приложения, оставив комментарий в поле для комментариев.

Есть ли у вас предложения? Пожалуйста, предоставьте, предоставив комментарий в поле для комментариев

Читайте также

Крупные и мелкие потери в трубах

сообщить об этом объявлении

Новое сообщение Старый пост Главная

Подписаться на: Опубликовать комментарии (Atom)

Преимущества редукторов — и когда выбирать интегрированные мотор-редукторы

Автор: Джефф Наззаро, менеджер по продукту Parker Hannifin Corp. , Мэйфилд Хайтс, Огайо Под редакцией Элизабет Эйтель, [email protected] Ресурсы: Parker Hannifin Corp. Отсканируйте этот QR-код или перейдите на страницу http://bit.ly/10dNywX, чтобы получить дополнительную информацию о редукторах и мотор-редукторах.

Только около одной трети систем перемещения с моторным приводом используют зубчатые передачи, даже несмотря на то, что редукторы выгодны для приложений с ограниченными размерами и для тех, которые работают со скоростью 1000 об/мин или меньше. Существует множество других преимуществ использования редуктора с серводвигателем.

Увеличение крутящего момента: Редукторы обеспечивают механическое преимущество при установке на выходной вал двигателя. Количество шестерен и количество зубьев на каждой создают механическое преимущество, определяемое передаточным числом. Если двигатель генерирует 100 фунт-дюйм. крутящего момента, присоединение редуктора 5: 1 создает выходной крутящий момент, приближающийся к 500 фунтам-дюймам. в зависимости от эффективности редуктора.

Редуктор скорости: Редукторы часто называют редукторами, потому что большинство из них увеличивает выходной крутящий момент при снижении выходной скорости. Двигатель, работающий со скоростью 1000 об/мин, оснащенный редуктором с передаточным числом 5:1, выдает 200 об/мин. Такое снижение скорости улучшает производительность системы, поскольку многие двигатели неэффективно работают на низких оборотах.

Рассмотрим механизм для шлифовки камней, который должен работать со скоростью 15 об/мин. На этой скорости зубчатое зацепление двигателя делает вращение шлифовального круга непостоянным. Переменное сопротивление перемалываемого камня также делает вращение колеса непредсказуемым. Напротив, установка на двигатель редуктора 100:1 позволяет последнему работать со скоростью 1500 об/мин. Комбинация двигатель-редуктор обеспечивает более стабильное выходное усилие и плавное вращение колеса, несмотря на трение и колебания нагрузки.

Соответствие инерции : За последние 20 лет производители серводвигателей представили легкие материалы, плотные медные обмотки и высокоэнергетические магниты для двигателей, которые генерируют больший крутящий момент для данного размера корпуса. Хотя эта тенденция и полезна, она увеличила риск несоответствия инерции между серводвигателями и нагрузками, которыми они управляют.

Если инерция нагрузки значительно превышает инерцию двигателя, это приводит к чрезмерному перерегулированию или увеличению времени стабилизации — и то, и другое снижает производительность производственной линии. С другой стороны, двигатель, слишком большой для приложения, имеет высокую начальную стоимость и потребляет больше энергии для ускорения собственной инерции.

В этом случае редуктор может помочь согласовать инерцию двигателя с инерцией нагрузки, в результате чего система становится более чувствительной. Двигатель испытывает отраженную инерцию, равную инерции нагрузки, деленной на квадрат передаточного числа редуктора. Применения с быстрым пуском и остановом больше всего выигрывают от хорошо подобранных моментов инерции двигателя и нагрузки.

Экономия средств: Использование редуктора для увеличения крутящего момента, снижения скорости и согласования с моментом инерции также помогает снизить стоимость системы за счет использования двигателей и приводов меньшего размера. Рассмотрим приложение, требующее 200 фунтов на дюйм. при 300‚об/мин. Привод этой нагрузки только с помощью серводвигателя (при стандартных рабочих характеристиках) требует типоразмера 142 мм и привод, обеспечивающий непрерывный ток 30 А. Такая система стоит около 6000 долларов. Напротив, включение редуктора уменьшает размер корпуса двигателя и редуктора до 90‚мм — и получающееся в результате механическое преимущество также позволяет использовать меньший привод. Такая система стоит около 3300 долларов.

Опции конфигурации
Если зубчатая передача имеет смысл, инженер должен определить, подходит ли линейная или прямоугольная передача для занимаемой площади конструкции. Затем необходимо выбрать между встроенным мотор-редуктором или более распространенной парой редуктор-мотор.

Прямоточные редукторы обычно используются для управления движением, поскольку они имеют более высокий выходной крутящий момент и меньший люфт, чем прямоугольные редукторы. Они также стоят меньше, чем прямоугольные типы. Как следует из названия, рядные редукторы имеют выходной вал, который находится на одной линии (по центру) с валом двигателя.

С другой стороны, прямоугольный редуктор часто используется, когда серводвигателю необходимо разместиться в ограниченном пространстве. Здесь выходной вал углового редуктора расположен под углом 90° к валу приводного двигателя. Зубчатые передачи, такие как червячные передачи, имеют прямоугольную конструкцию, поскольку ось привода червяка (винт) расположена под углом 90° к оси червячной передачи.

Еще одно соображение заключается в том, следует ли использовать отдельный узел редуктора или узел, встроенный в двигатель. В большинстве конструкций движения, включающих зубчатую передачу, используются отдельные узлы. Это позволяет инженерам выбрать лучший двигатель и редуктор для применения, даже если они от разных производителей. Типовые редукторы можно монтировать практически на любой серводвигатель с помощью фланцев и стандартных винтов. Механизм с разъемным кольцом на входной шестерне крепит ее к валу двигателя. Эта конфигурация более гибкая, чем встроенный мотор-редуктор. Кроме того, редукторы изнашиваются быстрее, чем двигатели, и когда это происходит, необходимо заменить только редуктор, а не двигатель, что снижает затраты на техническое обслуживание.

Тем не менее, для некоторых применений лучше всего подходит встроенный мотор-редуктор (с редуктором и двигателем в одном корпусе). Общая длина может быть на дюйм или более меньше, чем у узла редуктор-двигатель. Использование встроенного мотор-редуктора также избавляет от необходимости учитывать рабочие характеристики двух отдельных продуктов. Вместо этого одна кривая скорость-момент показывает, может ли мотор-редуктор обеспечить достаточную мощность для приложения. Наконец, встроенные мотор-редукторы упрощают сборку, предотвращая возможные ошибки при монтаже редуктора на двигатель.

К недостаткам мотор-редуктора относится необходимость снимать весь узел для обслуживания. Если при первоначальном проектировании допущена ошибка, переход на другой мотор-редуктор обходится дорого, особенно по сравнению со стоимостью перехода только на другой редуктор.

Эволюция зубчатой ​​передачи
Появляющиеся в последние годы области применения предъявляют новые требования к редукторам и мотор-редукторам. Например, в пищевой промышленности в настоящее время требуются продукты, устойчивые к жестким мойкам и экстремальным температурам. Интегрированные мотор-редукторы здесь превосходны, потому что они исключают стык мотор-редуктор, в котором задерживаются вода и продукты. В отличие от стандартных серводвигателей с квадратным корпусом, корпуса моющихся мотор-редукторов имеют цилиндрическую форму, изготовлены из нержавеющей стали марки 300 и соответствуют стандарту IP69. К требованиям устойчивости к высоким температурам и воде высокого давления.

Новые области применения также стимулируют использование фланцевых редукторов и мотор-редукторов, которые обеспечивают прямое крепление к вращающемуся выходному валу через ряд резьбовых отверстий. Это устраняет необходимость в гибкой муфте, повышая жесткость на кручение и динамическую реакцию системы.

S спецификация редукторов
Подтипы Gear по-разному влияют на приложения.
• Цилиндрические зубчатые колеса компактны, экономичны и способны работать с высокими передаточными числами. Их зубья проходят перпендикулярно поверхности шестерни, поэтому они шумны и подвержены износу.
• Червячные передачи, как правило, являются более дешевым решением для выхода под прямым углом. Их простота позволяет использовать различные конфигурации, включая выходы с полым валом и двойным валом. Преимущества включают высокую точность, низкий уровень шума и низкие эксплуатационные расходы; недостатки включают относительно низкую эффективность и необратимость.
• Планетарная передача включает в себя центральную солнечную шестерню, которая приводит в движение окружающие планетарные шестерни. Планетарные шестерни вращаются внутри зубчатого венца и, в свою очередь, вращают выходной вал редуктора. Преимущества включают компактный размер, высокую эффективность, низкий люфт и высокое отношение крутящего момента к весу; недостатки — сложная и затратная конструкция.
• Приводы с гармоническими зубчатыми колесами содержат генератор волн, гибкую ось и круговой стержень. Преимущества включают малый вес, компактную конструкцию, отсутствие люфта, высокие передаточные числа, высокие крутящие моменты и коаксиальные вход и выход. Недостатки могут включать более низкую жесткость на кручение и больший механический износ в результате предварительной нагрузки, вызванной гибким шлицем.
• Циклоидные приводы имеют входной вал, который приводит в движение эксцентриковый подшипник, который затем приводит в движение циклоидальный диск. Выходной вал привода имеет ролики, которые проходят через отверстия в торце циклоидального диска. Циклоидные редукторы скорости имеют большие передаточные числа и небольшие размеры. Недостатки включают повышенную вибрацию, вызванную циклоидальным движением, что может вызвать износ зубьев циклоидального диска.

© 2013 Penton Media, Inc.

Типы передач -поездов — Преимущества и ограничения передачи

Советы по образованию

• Образование
• Mechanical

13, 2021

A Gear Train зубчатые колеса работают вместе, зацепляя свои зубья и вращая друг друга в системе, чтобы генерировать мощность и скорость. Он снижает скорость и увеличивает крутящий момент. Чтобы создать большое передаточное число, шестерни соединяются вместе, образуя зубчатые передачи. Они часто состоят из нескольких передач в поезде.

Зубчатые передачи состоят из:

1. Привод, прикрепленный к входному валу;
2. Ведомая шестерня/мотор-шестерня, прикрепленная к выходному валу; и
3. Промежуточные шестерни, которые размещаются между ведущей и ведомой шестернями, чтобы сохранить направление выходного вала таким же, как у входного вала, или увеличить расстояние между ведущей и ведомой шестернями. Составная зубчатая передача относится к двум или более зубчатым колесам, используемым для передачи движения.

Зубчатые колеса, используемые в зубчатых передачах, могут быть прямозубыми, косозубыми, коническими или спиральными в зависимости от требуемого типа движения и областей применения.

Применение

Зубчатые передачи используются для отображения фаз луны на часах или циферблате, токарных станках, автомобилях и т. д. недельный вал календаря.

Шестерни

Шестерни представляют собой зубчатые колеса, используемые для передачи движения и мощности от одного вала к другому, когда они не слишком далеко друг от друга и когда требуется постоянное передаточное число. По сравнению с ременными, цепными и фрикционными передачами зубчатые передачи более компактны, могут работать на высоких скоростях и могут применяться там, где требуется точная синхронизация. Также зубчатые передачи используются, когда необходимо передать большую мощность. Сила, необходимая для удержания шестерен на месте, намного меньше, чем в эквивалентном фрикционном приводе.

Преимущества и ограничения зубчатого привода по сравнению с цепным и ременным приводом Преимущества

1. Поскольку нет проскальзывания, достигается точное соотношение скоростей.
2. Способен передавать большую мощность, чем ременная и цепная передачи.
3. Более экономичное (до 99%) и эффективное средство передачи энергии.
4. Занимает меньше места по сравнению с ременными и канатными приводами.
5. Может передавать движение с очень низкой скоростью, что невозможно с ременными приводами.

Ограничения

• Для изготовления зубчатых колес требуются специальные инструменты и оборудование.
• Затраты на производство и техническое обслуживание сравнительно высоки.
• Ошибка при нарезании зубьев может вызвать вибрацию и шум во время работы.

Типы зубчатых передач

В зависимости от конструкции и расположения зубчатые устройства могут передавать силы с различной скоростью, крутящим моментом или в другом направлении от источника энергии. Шестерни в целом классифицируются следующим образом:
Классификация на основе взаимного расположения осей валов
Параллельные валы
Примеры: Цилиндрические, косозубые, реечные, шевронные и внутренние шестерни.
Пересекающиеся валы
Примеры: Конические и спиральные шестерни.
Непараллельные непересекающиеся валы
Примеры: Червячные, гипоидные и спиральные передачи.

Классификация по положению зубьев на колесе

1. Straight Gears
2. Спиральные зубчатые колеса
3. Герригбонея
4. Изогнутые зубчатые зубчатые передачи
. с нашей объективной точки зрения, зубчатые колеса можно разделить на четыре группы, а именно: прямозубые, косозубые, конические, червячные и реечные.
• Цилиндрические шестерни: В цилиндрических зубчатых колесах зубья прямые и параллельны оси колеса, как показано на рисунке (а). Образованная таким образом передача называется цилиндрической передачей. Они служат для передачи вращательного движения между параллельными валами. Зубчатые колеса — самый простой и распространенный тип зубчатых колес.
• Косозубые шестерни: Косозубые шестерни являются простой модификацией прямозубых шестерен. Косозубая шестерня имеет зубья в виде спирали вокруг шестерни, как показано на рисунке (b). Угловые зубья входят в зацепление более плавно, чем зубья цилиндрической шестерни. Это приводит к тому, что косозубые шестерни работают более плавно и тихо, чем прямозубые. Использование косозубых передач наиболее распространено в автомобилях, турбинах и высокоскоростных устройствах.
• Двойные косозубые зубчатые колеса, также известные как зубчатые колеса типа «елочка», решают проблему осевого усилия, характерную для «одинарных» косозубых зубчатых колес, благодаря зубьям, установленным в форме буквы «V». Каждую шестерню в двойной косозубой передаче можно представить как две стандартные, но зеркально отраженные косозубые шестерни, сложенные друг с другом. Это уравновешивает тягу, поскольку каждая половина шестерни действует в противоположном направлении. На рисунке (b) показан этот тип шестерни.
• Зубчатые колеса конические: Зубчатые колеса конические образованы нарезанием зубьев по элементам усеченного конуса. То есть делительные поверхности в конических зубчатых колесах представляют собой усеченный конус, один из которых накатывает на другой, как показано на рисунке (г). Конические шестерни используются для передачи мощности между двумя пересекающимися валами. Конические шестерни обычно используются в автомобильных дифференциалах. Когда зубья, сформированные на конусах, являются прямыми, шестерни известны как прямые конические, а когда наклонные, они известны как спиральные или винтовые конические. Шестерни с нулевой конической передачей имеют зубья, изогнутые по длине, но не под углом.
• Червячная передача: Червяк — это шестерня, похожая на винт. Это своего рода косозубая передача, но ее угол подъема обычно несколько велик (несколько близко к 90°), а тело обычно длинное в осевом направлении и поэтому похоже на винт. Червяк обычно входит в зацепление с обычной на вид дискообразной шестерней, которую называют «червячной передачей» или «червячным колесом». Главной особенностью червячно-зубчатой ​​передачи является то, что она позволяет достичь высокого передаточного отношения с помощью небольшого количества деталей на небольшом пространстве.
• Рейка и шестерня: Рейка представляет собой зубчатый стержень или стержень, который можно рассматривать как секторную шестерню с бесконечно большим радиусом кривизны, как показано на рисунке (а). Крутящий момент можно преобразовать в линейную силу, зацепив рейку с шестерней: шестерня поворачивается; стойка движется прямолинейно. Такой механизм используется в автомобилях для преобразования вращения рулевого колеса в движение поперечной рулевой тяги слева направо.
• Внешний редуктор: Если два зубчатых колеса находятся в зацеплении друг с другом снаружи, как показано на рисунке (а), они называются внешними зубчатыми колесами. Большая из этих двух шестерен называется шестерней, а меньшая — шестерней. Из-за внешнего контакта между двумя шестернями вращение двух шестерен будет противоположно друг другу.
• Внутреннее зацепление: Если две шестерни находятся в зацеплении друг с другом внутри, как показано на рисунке (b), они называются внутренними шестернями. Внешнее называется кольцевым колесом, а внутреннее — шестерней. При этом вращение двух шестерен всегда происходит в одном направлении.

Типы зубчатых передач

1. Простая зубчатая передача
2. Составная зубчатая передача
3. Планетарная зубчатая передача
4. Реверсивная зубчатая передача . Зубы этого типа могут быть шпорцами, спиральными или елочкой. Угловая скорость просто обратна передаточному числу зубьев. Основное ограничение простой зубчатой ​​передачи заключается в том, что максимальное передаточное число составляет 10:1. Для большего передаточного отношения требуется большой размер зубчатых передач.