Зубчатой называют передачу, осуществляемую с помощью зубчатого зацепления. Она является давним способом для передачи вращения между валами, хотя используется и в настоящее время, особенно тогда, когда необходимы стабильные отношения частот вращения. Зубчатые колеса производят путем нарезания зубьев в заготовках дисков. В целях обеспечения их плавной работы и нормальной передачи энергии вращения с помощью зубчатого зацепления нужно, чтобы зубья располагали определенной формой. Эта форма зубьев, которую называют эвольвентной, используется практически на всех колесах с зубьями. Эвольвента является по сути кривой, которую сможет прочертить карандаш, привязанный к концу хорошо натянутой нити, разматываемой с неподвижного цилиндра.
Чаще всего зубчатые колеса делают из стали, но нередко используются такие материалы, как чугун, алюминий, пластмассы, латунь. Стальные зубчатые колеса для обеспечения высокой долговечности и поверхностной прочности обрабатывают с помощью науглероживания и термообработки. Этот способ обязательно требуется для всех важных зубчатых передач, например, автомобильных и дифференциальных. Зацепление колес с зубьями может быть цилиндрическим, при котором оси зубчатых колес, зацепляющихся друг с другом, расположены параллельно, а также коническим, если они пересекаются. При гипоидном зацеплении оси скрещиваются.
Цилиндрические колеса
Зубчатые колеса, предназначенные для валов, расположенных параллельно, называются цилиндрическими. При этом передающее движение, входящее в данное зацепление зубчатых колес, будет ведущим, а второе – ведомым. Если одно колесо меньше по размеру, чем другое, то это будет шестерня. Если отношение частоты вращения главного ведущего колеса к частоте вращения второго ведомого колеса равняется единице, то они оба располагают абсолютно одинаковыми размерами.
Передаточное отношение зависит от количества зубьев, имеющихся в двух колесах. Поэтому, шестерня, в которой находится 10 зубьев, будет производить вращение в 4 раза быстрее соединенного с ней зубчатого колеса, в котором располагается 40 зубьев. При этом зубья могут находиться не только на наружной, но и на внутренней поверхности такого колеса. При наружном зацеплении колеса производят вращение в разном направлении, а при внутреннем сцеплении - в одном. Чтобы преобразовать вращение в линейное, колесо, которое является ведомым, заменяется на зубчатую «рейку» и превращается практически в зубчатое колесо с большим диаметром.
Прямозубые шестерни
Прямозубые шестерни являются чаще всего используемым типом подобных зубчатых колёс. Зубья в них находятся в радиально расположенных плоскостях, а линия контакта зубьев, принадлежащих паре зубчатых колес, располагается при этом параллельно оси вращения. Точно также оси зубчатых колес или шестеренок имеют строго параллельное положение.
Косозубые шестерни
Косозубые шестерни принадлежат к усовершенствованной версии шестерен с прямыми зубьями. Зубья в них находятся под определенным углом к оси вращения. Зацепление зубьев этих шестеренок осуществляется намного спокойнее и плавнее по сравнению с прямозубыми. Такие шестерни используются в малошумных механизмах или в тех, где нужна передача значительного крутящего момента, к тому же, на высоких скоростях. Недостатками данного типа шестерен является большая площадь соприкосновения всех зубьев, что приводит к повышенному трению и одновременно сильному нагреванию деталей. В результате этого теряется мощность и требуется использовать смазочные материалы. При этом механическая сила, действующая вдоль оси шестерни, заставляет использовать упорные подшипники, чтобы установить вал.
Шевронные колёса
Шевронные шестерни предназначены для решения проблемы механической осевой силы, возникающей при использовании косозубых колес. Зубья шевронных или, иначе говоря, «елочных» колёс имеют вид буквы «V» Они также появляются в результате стыковки двух колёс с косыми зубьями со встречным расположением. Осевые механические силы, исходящие от двух половин данной шевронной шестерни уравновешивают друг друга, поэтому не требуется использовать упорные подшипники для установки валов. Шевронная передача самоустанавливается в направлении оси, поэтому в редукторах, имеющих шевронные колеса, один из установленных валов находится на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами, то есть практически на плавающих опорах.
Шестерни, имеющие внутреннее зацепление
Шестерни данного вида снабжены зубьями, имеющими нарезку с внутренней стороны. Во время их использования ведущая и ведомая шестерни вращаются в одном заданном направлении. В такой зубчатой передаче уменьшаются затраты на трение, что приводит к повышению КПД. Зубчатые колеса с внутренним зацеплением используются в механизмах с небольшими габаритами, в шестеренных насосах, а также планетарных передачах и приводе башенной части танка.
Винтовые шестерни
Подобные шестерни представляют собой цилиндр, с расположенными по винтовой линии зубьями. Такие шестеренки применяются в непересекающихся валах, расположенных перпендикулярно друг друга с углом 90 градусов.
Секторная шестерня
Секторная шестерня является частью или сектором любой шестерни и дает возможность экономить на габаритах полноценной шестерни. Она используется в передачах, где нет необходимости в полном обороте вращения шестеренки.
Шестерни, имеющие круговые зубья
В шестернях подобного типа линия зубьев представляет собой радиус окружности. Контакт в передаче наблюдается в одной точке на линии зацепления, расположенной также параллельно осям шестерен. Передачи с круговыми зубьями, например, «Передача Новикова», отличаются лучшим ходом, чем у косозубых. Также они имеют более высокую плавность хода, отличную нагрузочную способность зацепления, работают без шума, но ресурс их работы и КПД намного меньше. К тому же производить подобные шестерни гораздо сложнее. Это приводит к ограниченному использованию таких шестеренок.
Конические шестерни
Конические шестерни выпускаются в разных видах. Они имеют отличия по форме зубьев, которые бывают прямыми, криволинейными, тангенциальными или круговыми. Конические зубчатые передачи используются для приведения в движение механизма в тех машинах, где нужно передать вращение с одного вала на другой, оси валов при этом пересекаются. Чаще всего они применяются в автомобильных дифференциалах, для выполнения передачи крутящего момента от двигателя машины к колесам.
Зубчатая рейка
Зубчатая рейка представляет собой отдельную часть зубчатого колеса. Ее окружности являются прямыми и параллельными линиями. Эвольвентный профиль зубчатой рейки также выглядит прямолинейным. Эта особенность эвольвенты считается определяющей при производстве зубчатых колёс. Передачу, где используется зубчатая планка, называют реечной или кремальерой. Она требуется для преобразования движения вращения в поступательное и поступательного движения во вращательное. Передача имеет зубчатую рейку и зубчатое колесо с прямыми зубьями. Она используется в железной дороге, где применяются зубья.
Шестерня-звезда
Шестерня-звезда представляет собой главную деталь передачи, которая применяется вместе с гибким элементом – цепью, необходимой для передачи механической энергии.
Коронная шестерня
Коронная шестерня относится к особому типу шестерен, зубья которых расположены на боковой поверхности. Эта шестерня выполняет свою работу чаще всего в паре с прямозубой шестерней или с барабаном из стержней. Подобная передача применяется в башенных часах.
Опубликовано: 2014.10.17 Обновлено: 2014.10.31 |
