Достоинства зубчатых передач: Особенности и преимущества зубчатой передачи — статья

Особенности и преимущества зубчатой передачи — статья

Зубчатая передача — механизм, в котором два подвижных звена являются зубчатыми колесами, образуют с неподвижным звеном вращательную или поступательную пару.

Передача зубчатая рейка-шестерня получили широкое распространение в машиностроении благодаря удачному сочетанию нагрузочных, динамических и точностных характеристик. Они отличаются надежностью, простотой конструкции и удобством монтажа.

Компания Юнитех Украина поставляет прямые зубчатые колеса и рейки с модульным шагом от 1 до 8. Все компоненты зубчатых передач изготовлены из высококачественной конструкционной стали марки С45. Угол контакта 20°.

Преимущества и недостатки зубчатых передач

При выборе зубчатой передачи перед другими типами передач нужно понимать выгоды ее использования.

Преимущества:

• высокий КПД и нагрузочная способность до 50000 кВт
• постоянное передаточного числа
• достаточная жесткость, что дает высокую скорость позиционирования осей без потери точности
• значительно небольшие габаритные размеры по сравнению с другими видами передач при равных условиях
• стабильно высокая надежность в работе и простота обслуживания
• небольшие нагрузки на валы и опоры
• минимальный люфт при использовании качественной зубчатой пары

Недостатки:

• невозможность бесступенчатого изменения передаточного числа
• высокое качество изготовления и монтажа для исключению люфта
• шум при больших скоростях; плохие амортизирующие свойства
• высокая жесткость, не позволяющая компенсировать динамические нагрузки
• зубчатая передача не предохраняет машину от возможных опасных перегрузок

Наиболее простыми в изготовлении и эксплуатации являются цилиндрические прямозубые и косозубые передачи.

Примерно в случаях 70% используют прямозубые колеса при невысоких и средних скоростях, когда динамические нагрузки от неточности изготовления невелики, в планетарных, открытых передачах, а также при необходимости осевого перемещения колес.

Косозубые колеса, около 30%, применяются для ответственных механизмов при средних и высоких скоростях, поскольку имеют большую плавность хода.
Шевронные колеса используются в передачах с высокой нагрузкой, обладают преимуществами косозубых колес плюс уравновешенные осевые силы.

Зубчатая рейка

Зубчатые рейки так же, как и другие виды реечных приводов, широко применяются в различных промышленных отраслях. Основные направления их использования:

• складские системы и сборочные линии
• откатные ворота
• промышленные роботы и станки с ЧПУ
• деревообработка и плазменный раскрой листа
• кран-балки, козловые краны и подобные конструкции

Ассортимент реек зубчатых представлен прямыми зубчатыми рейками и рейками круглого сечения. По материалу изготовления — стальные, нержавеющие и пластмассовые.

Юнитех Украина предлагает зубчатые рейки прямозубые итальянского производителя SATI. Все зубчатые рейки сделаны с высокой точностью: накопленная погрешность ±30µm на каждые 500 мм.

Как стыковать рейки без погрешности?

Стандартная длина рейки для заказа: 0,5 метра, 1, 2 и 3 метра.

В случае когда необходимо достичь нужной длины для зубчатой передачи, рейку приходится стыковать. Места стыковки могут увеличить погрешность, но этого можно полностью избежать. Отрезок этой же рейки вставить зуб в зуб стыкуемым рейкам, использовав его как кондуктор.

Зубчатое колесо или шестерня

Прямозубые шестерни являются наиболее используемым типом зубчатых колес. Зубья расположены в радиальных плоскостях, линия контакта зубьев как и оси обоих зубчатых колес (шестеренок) строго параллельны.

Шестерни представлены в двух вариантах: со ступицей и без ступицы. Материал изготовления может быть сталь С45, нержавеющая сталь или пластмасс.

Зубчатые шестерни предварительно просверлены, для соединения с валом используют шпоночный или зажимной вариант соединения.

Конические зубчатые шестерни применяют в машинах для движения механизма, где требуется передать вращение с одного вала на другой, оси которых пересекаются. Коническая зубчатая передача позволяет изменить направление движения на 90°. Например, в автомобильных дифференциалах, для передачи момента от двигателя к колесам.

Зубья конических шестерен могут быть прямыми, криволинейными, тангенциальными и круговыми. Материал изготовления колес сталь марки С45 и полимер Hostaform C (POM).

Что нужно знать для подбора зубчатой передачи?

Для расчета и подбора зубчатой передачи рейка-шестерня вам необходимо знать следующие параметры:

• тип и модуль зубчатой передачи
• тип и шаг рейки
• тип и количество зубьев шестерни
• делительный диаметр и диаметр посадочного места

Шаг зубьев	Модуль
3. 1416	1
4.7124	1.5
6.2832	2
7.8540	2.5
9.4248	3
12.5664	4
15.7080	5
18.8496	6
25.1328	8

Шаг рейки — расстояние между одноименными точками двух соседних зубьев. Шаг складывается из ширины зуба и ширины впадины.

По типу рейки зубчатые различаются сечением в разрезе на прямые и круглые.

Услуги мехобработки зубчатых колес и реек

Юнитех Украина предоставляет услуги металлообработки посадочного места зубчатых колес. Это может быть как стандартная обработка, так и дополнительные виды токарных и фрезерных работ.

Возможно изготовление зубчатых реек и шестерен по чертежам Заказчика из стали, а также из полимера с помощью 3d печати. Тонкости и технические возможности такого производства вы найдете по ссылке или связавшись с нашим техническим отделом.

Технические специалисты проконсультируют по видам работ, стоимости и срокам изготовления.

Качество и сроки — основные критерии выбора комплектующих и поставщика.

Команда Юнитех Украина обеспечит вас:

гарантированно качественными зубчатыми рейками и шестернями

своевременной поставкой товаров

высокоточной металлообработкой деталей

техническим сервисом комплектующих и оборудования

Выбирайте надежность. Компания Юнитех Украина.

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»

Gear — Energy Education

Energy Education

Меню навигации

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ

ИНДЕКС

Поиск

Рисунок 1: Зубчатая передача

[1]

Шестерня (также называемая зубчатым колесом ) представляет собой тип простого механизма, который используется для управления величиной или направлением силы. Зубчатые колеса используются в комбинации и соединяются друг с другом своими зубьями — это называется 9.0023 шестерни — для формирования «зубчатой ​​передачи» . Эти зубчатые передачи полезны для передачи энергии от одной части системы к другой. Системы, в которых используются шестерни и зубчатые передачи, включают велосипеды, автомобили, электрические отвертки и многие другие распространенные машины. ^[2]

Как они работают

Механизмы используют принцип механического преимущества, который представляет собой отношение выходной силы к входной силе в системе. Для шестерен механическое преимущество дает передаточное число , которое представляет собой отношение скорости конечной передачи к скорости начальной передачи в зубчатой ​​передаче. ^[3] Передаточное число задается уравнением: ^[4]

Рисунок 2: Анимация зубчатой ​​пары, видно, что меньшее колесо вращается быстрее, чтобы не отставать от большего числа зубьев на большей шестерне. ^[5]

[математика]MA=\frac{\omega_A}{\omega_B}=\frac{r_B}{r_A}=\frac{N_B}{N_A}[/math]

• [math]N[/math] — количество зубьев на шестерне,
• [math]\omega[/math] — это угловая скорость шестерни, а
• [math]r[/math] — радиус шестерни.

Таким образом, если механическое преимущество зубчатой ​​передачи равно 3, это означает, что радиус последней передачи в цепочке в 3 раза больше радиуса первой передачи. При таком передаточном числе входная шестерня может вращаться с усилием, в 3 раза меньшим, чем выходная шестерня, но взамен она должна вращаться в 3 раза быстрее, чем конечная шестерня.

Это соотношение для зубчатых передач принципиально зависит от закона сохранения энергии. При анализе зубчатых передач эту концепцию легче понять, используя анализ сохраняемой мощности системы. Этот анализ связывает крутящие моменты шестерен с их угловыми скоростями. Полный анализ данного типа обмена можно посмотреть здесь ССЫЛКА БОРОТА .

Использование

Шестерни служат двум основным целям: увеличение скорости или увеличение сила . Для увеличения одного из них необходимо идти на компромиссы. Например, чтобы увеличить скорость вращения колес велосипеда, необходимо увеличить усилие, прикладываемое к педалям. Точно так же, чтобы увеличить усилие на колесах, педали должны вращаться быстрее. Эта техника используется, когда гонщик пытается подняться на холм на велосипеде. Все это связано с законами сохранения энергии и мощности.

Шестерни широко используются во многих системах, но их легче всего распознать в повседневной жизни в автомобилях, на которых мы ездим. Автомобили должны использовать шестерни, чтобы эффективно и безопасно передавать энергию от двигателя к колесам. Двигатель на холостом ходу работает со скоростью около 1000 об/мин. Если бы двигатель был подключен непосредственно к колесам, это означало бы, что автомобиль должен двигаться со скоростью примерно 120 км/ч. Это означает, что если двигатель автомобиля будет включен, он немедленно разгонится до этой скорости. Когда двигатель переходил в диапазоны с высокими оборотами — около 7000 — автомобиль двигался со скоростью 840 км/ч! Хотя это кажется очень забавным, это крайне непрактично. Это непрактично из-за того, что для движения автомобиля требуется большое количество энергии, поэтому двигатель, пытающийся разогнаться до полной скорости сразу после запуска, не будет генерировать достаточной силы для движения автомобиля. Поэтому в автомобиле используются шестерни в трансмиссии или, альтернативно, «коробка передач», которая начинается с использования более низких передач, которые генерируют большую силу, чтобы заставить автомобиль двигаться, и в конечном итоге переходит на более высокие передачи, ориентированные на скорость. ^[3]

Тот же принцип передач применим к велосипедам; для подъема в гору требуются более низкие передачи, чтобы обеспечить большую силу для противодействия силе тяжести, и как только гонщик снова окажется на ровной поверхности, он может переключиться на более высокие передачи, чтобы увеличить скорость своего велосипеда.

Для дополнительной информации

Для получения дополнительной информации см. соответствующие страницы ниже:

• Механическое преимущество
• Простая машина
• Наклонная плоскость
• Шкив
• Рычаг
• Колесо и ось
• Случайная страница

Ссылки

2. ↑ HowStuffWorks, Как работают передаточные числа [Онлайн], доступно: http://auto.howstuffworks.com/gears3.htm
3. ↑ ^{3.0 3.1} Объясните это!, Gears [Онлайн], доступно: http://www.explainthatstuff.com/gears.html
4. ↑ UCSD, Передаточное отношение и механическое преимущество [онлайн], доступно: http://maelabs.ucsd.edu/mae_guides/machine_design/machine_design_basics/Mech_Ad/mech_ad.htm
5. ↑ Wikimedia Commons [в сети] Доступно: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/14/Gears_animation.gif

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 принудительная передача, 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 имеет гибкости

Причины отказа 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, называется рейкой, а шестерня — шестерней. 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 рейку как очень большую шестерню с бесконечным диаметром, так что она выглядит почти прямой, и, следовательно, шестерня, отличная от 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 шестернях остается некоторая неуравновешенная сила из-за наклонных зубьев, поэтому для компенсации этой неуравновешенной силы мы используем двойные косозубые шестерни, у которых зубья наклонены в обоих направлениях.

Следует обратить внимание на наличие зазора между двумя комплектами наклонных зубьев. 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 по валам, расположенным 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 гладкое, 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

Косозубые шестерни: Атрибуция: Пользователь: Sador – собственная работа/креативный персонал, CC BY-SA 3.