Зубчатые колеса, шестерни. Виды шестерен. Цилиндрические и конические шестерни. Расчет шестерни. Модуль шестерни. Смотреть что такое "Зубчатое колесо" в других словарях
Компания Gudel производит достаточно широкий ряд зубчатых реек и шестерней модульного и метрического типа. Варианты исполнения - закаленная сталь, нержавеющая сталь, спецсплавы, композитные материалы, полиамид (для скоростных перемещений небольших масс). Стандартные компоненты зубчатых передач изготавливаются методом холодной формовки с последующей доводкой - шлифовкой и полировкой. В процессе изготовления металлические детали передач могут подвергаться специальной термической или химико-термической обработке. Класс точности зубчатых передач Gudel - от 6 до 12.
Основные характеристики компонентов передачи зубчатая рейка-шестерня представлены в таблице 1.
Таблица 1. Характеристики зубчатых реек Gudel
| Серия, сечение рейки | Профиль зуба, метод обработки | Классификация модульная/метрическая | Материал, метод обработки | Класс точности | Длины, мм |
|
170, прямоугольное |
|||||
|
903, квадратное |
метрическая, p=10,0; 12,5; 16,0; 20,0; 25,0 мм |
C45E, фрезерование |
|||
|
153, прямоугольное |
прямой, прецизионная нарезка |
метрическая, p=2,0; 5,0; 7,5; 10,0 мм |
58CrMoV4, все поверхности шлифованы |
||
|
151, круглое |
прямой, прецизионная нарезка |
метрическая, p=2,0; 5,0; 7,5; 10,0 мм |
ETG88, все поверхности шлифованы |
||
|
152, квадратное |
прямой, прецизионная нарезка |
метрическая, p=2,0; 5,0; 7,5; 10,0 мм |
Ck45 K+N, все поверхности шлифованы |
||
|
244, 240, прямоугольное |
прямой, закаленный, шлифованный |
; 8,0; 10,0 |
|||
|
124, 123, квадратное |
прямой, прецизионная нарезка |
; 6,0; 8,0 |
Ck45 K+N, холодная формовка |
250, 500, 1000, 1000 |
|
|
124, квадратное |
прямой, прецизионная нарезка, закаленный |
модульная, m=1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 |
Ck45 K+N, холодная формовка |
||
|
129, квадратное |
модульная, m=1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 |
Ck45, холодная формовка |
|||
|
127, квадратное |
прямой, прецизионная нарезка |
модульная, m=1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0 |
Полиамид PA6, фрезерование |
||
|
128, квадратное |
модульная, m=0,5; 1,0; 1,25; 1,5; 2,0; 3,0 |
Полиоксиметилен, литье под давлением |
|||
|
130, квадратное |
прямой, прецизионная нарезка |
модульная, m=1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0 |
|||
|
126, круглое |
прямой, прецизионная нарезка |
модульная, m=1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0 |
ETG88, шлифовка, класс h6 |
250, 500, 1000, 2000 |
|
|
131, круглое |
прямой, прецизионная нарезка |
модульная, m=1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0 |
X10CrNiS 189, холодная формовка |
||
|
244, 246, квадратное |
косой, закаленный, шлифованный |
C45E, все поверхности шлифованы |
500, 1000, 480, 960 |
* Для реек модульной системы классификации приведены округленные значения длин
Для перечисленных зубчатых реек предлагаются шестерни для жесткой посадки на вал и шестерни с полым валом.
Шестерни с полым валом серий 154, 254, 142, 141, 146 модульного и метрического типа изготавливаются со шпоночной канавкой. Шестерни зубчатых передач совместимы с червячными редукторами Gudel. Для данного типа передач Gudel предлагает оригинальные системы смазки.
Шестерни из стальных сплавов серий SNB, SN, ST, SNE имеют класс точности 8e25 и классификацию по модульной системе (m=1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0).
Шестерни серий 102 (m=1,0), 104 (m=1,5), 106 (m=2,0), 108 (m=2,5), 110 (m=3,0), 112 (m=4,0), 114 (m=5,0) изготовлены по классу точности 9e25, зуб прямой, закаленный.
Шестерни серии LMV изготавливаются из полиамида и имеют металлическую втулку. Классифицируются по модульной системе (m=1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0). Имеют класс точности 8e25.
Шестерни серии SH производятся целиком из пластмассы методом литья под давлением. Классифицируются по модульной системе (m=0,5; 0,7; 1,0; 1,25; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0), имеют класс точности 12e28.
Шнеки и червячные колеса
Компания Gudel самостоятельно производит шнеки и червячные пары. Для типоразмеров 30 - 75 максимальная скорость вращения шнека n1=6000 об/мин, для типоразмеров от 75 и выше n1=4500 об/мин.
Характеристики изделий приведены в таблице 2.
Таблица 2. Технические характеристики червячных пар
* Указанные в таблице 4 передаточные числа возможны для всех типоразмеров червячных пар
Конические передачи
Для передачи крутящего момента под прямым углом компания Gudel предлагает пары конических шестерней и конические передачи в сборе. Характеристики передач приведены в таблице 3 и 4.
Таблица 3. Характеристики пар конических шестерней
| Серия |
Нарезка |
Материал |
Типоразмеры (в модульной системе) |
Класс точности |
Передаточное число |
|
Прямозубая |
8f24 |
1:1; 1:1,25; 1:1,5; 1:2; 1:2,5; 1:3; 1:3,5; 1:4; |
|||
|
Прямозубая |
Нержавеющая сталь |
m=1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0 |
8e25 | ||
|
Прямозубая |
Полиамид PA6 |
m=1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0 |
8e25 |
1:1; 1:2; 1:3; 1:4 |
|
|
Прямозубая |
m=0,5; 0,75; 1,0 |
8e25 | |||
|
Прямозубая |
Сплав ZnAlCu |
m=1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 |
12 | ||
|
Прямозубая |
Полиамид |
m=0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 3,5 |
12 |
1:1; 1:2; 1:3; 1:4; 1:5 |
|
|
Косозубая |
Инструментальная сталь |
m=0,5; 1,0; 1,25; 1,5; 2,0; 3,0 |
8e25 | ||
|
Спиральная |
Закаленная сталь |
m=1,0; 1,5; 1,75; 2,25; 2,5; 3,0; 4,0 |
7f24 |
Таблица 4. Характеристики конических передач в сборе
| Серия |
Передаточное число |
Класс точности |
Допустимый момент при сервис факторе Sf=1,4 |
Конструктивные особенности |
|
Пластмассовые шестерни установлены на валах, интегрированных (через втулки) в угловой профиль |
||||
|
2,8 Нм (при n1=1000 об/мин) |
||||
|
7,3 Нм (при n1=1000 об/мин) |
Косозубые шестерни выполнены из инструментальной стали. Корпус изделия выполнен из алюминия. Объем масла рассчитан на весь срок службы передачи (гарантийный срок) и не требует замены |
|||
|
25,3 Нм (при n1=1000 об/мин) |
||||
|
49,8 Нм (при n1=1000 об/мин) |
Косозубая коническая зубчатая передача. Зубья выполнены из закаленной стали, корпус из чугуна, Имеет входной и выходной валы со шпонками |
|||
|
125,7 Нм (при n1=1000 об/мин) |
Косозубая коническая зубчатая передача. Зубья выполнены из закаленной стали, корпус из чугуна, Имеет входной и выходной валы со шпонками |
Цилиндрические шестерни
Поперечный профиль зуба
Обычно шестерни имеют профиль зубьев с эвольвентной боковой формой. Так как эвольвентное зацепление имеет ряд преимуществ перед остальными: форма этих зубьев соответствует условиям их прочности, зубья легко изготовить и обработать, шестерни не чувствительны к точности установки. Тем не менее, существуют зубчатые передачи с циклоидальной формой профиля зубьев, а так же с шестернями с круговой формой профиля зубьев, например - передача Новикова. Помимо этого, применяется несимметричный профиль зуба, например в храповых механизмах.
Модуль шестерни (m ) – это основной параметр, который определяется из прочностного расчёта зубчатых передач. Чем сильнее нагрузка на передачу, тем больше значение модуля, единица измерения модуля – миллиметры.
Расчет модуля шестерни:
d - диаметр делительной окружности
z - число зубьев шестерни
p - шаг зубьев
d a - диаметр окружности вершин темной шестерни
d b - диаметр основной окружности - эвольвенты
d f - диаметр окружности впадин темной шестерни
h aP +h fP - высота зуба темной шестерни, x +h aP +h fP - высота зуба светлой шестерни
В машиностроении приняты стандартные значения модуля зубчатого колеса для удобства изготовления и замены зубчатых колёс, представляющие собой числа от 1 до 50.
Высота головки зуба - h aP и высота ножки зуба - h fP в случае, так называемого, «нулевого» зубчатого колеса соотносятся с модулем m следующим образом: h aP = m ; h fP = 1,2 m , то есть:
Отсюда получаем, что высота зуба h = 2,2m
Так же можно практически вычислить модуль шестерни, при этом, не имея всех данных для определения модуля, по следующей формуле:
Продольная линия зуба
Прямозубые шестерни - самый применяемый тип зубчатых колёс. Зубья расположены в радиальных плоскостях, линия контакта зубьев пары зубчатых колес параллельна оси вращения, как и оси обеих зубчатых колес (шестеренок) располагаются строго параллельно.
Косозубые шестерни
Косозубые шестерни – это модернизированная версия прямозубых шестерен. Зубья, в таком случае, расположены под углом к оси вращения. Зацепление зубьев этих шестерен происходит тише и плавнее, чем у прямозубых. Они применяются либо в малошумных механизмах, либо в тех которые требуют передачи большого крутящего момента на больших скоростях. К недостаткам этого типа шестерен можно отнести: увеличенную площадь соприкосновения зубьев, что вызывает значительное трение и нагрев деталей, а вследствие: потеря мощности и дополнительное использование смазочных материалов; так же механическая сила, направленная вдоль оси шестеренки, вынуждает применять упорные подшипники для установки вала.
Шевронные колёса
Шевронные шестерни решают проблему механической осевой силы, которая возникает в случае применения косозубых колес, так как зубья шевронных (елочных) колёс изготавливаются в виде буквы «V» (или же они образовываются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Осевые механические силы обеих половин шевронной шестерни взаимно компенсируются, поэтому нет нет необходимости использования упорных подшипников для установки валов. Шевронная передача является самоустанавливающейся в осевом направлении, в следствии чего, в редукторах с шевронными колесами один из валов устанавливают на подшипниках с короткими цилиндрическими роликами - плавающих опорах.
Шестерни такого типа имеют зубья, нарезанные с внутренней стороны. При их использовании происходит одностороннее вращение ведущей и ведомой шестерен. В данной зубчатой передаче меньше затрат на трение, а значит выше КПД. Применяются зубчатые колеса с внутренним зацеплением в ограниченных по габаритам механизмах, в планетарных передачах, в шестеренных насосах, в приводе башни танка.
Шестерни имеют форму цилиндра с расположенными на нем зубьями по винтовой линии. Эти шестеренки используются на непересекающихся валах, которые располагаются перпендикулярно друг друга, угол между ними 90°.
Секторные шестерни
Секторная шестерня – это часть (сектор) шестерни любого типа, она позволяет сэкономить в габаритах полноценной шестерни, так как применяется в передачах, где не требуется вращение этого зубчатого колеса (шестеренки) на полный оборот.
Шестерни этого типа имеют линию зубьев в виде окружности радиуса, за счет этого контакт в передаче происходит в одной точке на линии зацепления, которая располагается параллельно осям шестерен. Передачи с круговыми зубьями «Передача Новикова» имеет лучшие ходовые качества, чем косозубые – высокую плавность хода и бесшумность, высокую нагрузочную способность зацепления, но при одинаковых условиях их ресурс работы и КПД ниже, к прочему изготовление этих шестерен значительно сложнее. Поэтому применение таких шестеренок ограниченно.
Конические шестерни имеют различные виды, отличаются они по форме линий зубьев, с прямыми, с криволинейными, с тангенциальными, с круговыми зубьями. Применяются конические зубчатые передачи в машинах для движения механизма, где требуется передать вращение с одного вала на другой, оси которых пересекаются. Например, в автомобильных дифференциалах, для передачи момента от двигателя к колесам.
Зубчатая рейка является частью зубчатого колеса с бесконечным радиусом делительной окружности. Вследствие этого ее окружности представляют собой прямые параллельные линии. Эвольвентный профиль зубчатой рейки тоже имеет прямолинейное очертание. Это свойство эвольвенты является наиболее важным при изготовлении зубчатых колёс. Передачу с применением зубчатой планки (рейки) называют - реечная передача (кремальера), она используется для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот. Состоит передача из зубчатой рейки и прямозубого зубчатого колеса (шестеренки). Применяется такая передача в зубчатой железной дороге.
Звездочка
Шестерня-звезда - это основная деталь цепной передачи, которая используется совместно с гибким элементом - цепью для передачи механической энергии.
Коронная шестерня – это особый тип шестерен, их зубья находятся на боковой поверхности. Такая шестерня работает, как правило, в паре с прямозубой или с барабаном (цевочное колесо), состоящим из стержней. Такая передача используется в башенных часах.
|
Форма венца зубчатого колеса |
|
конические зубчатые колёса |
Примечания |
|
|
|
Прямые, косые и шевронные |
винтовые |
||
|
|
оси валов параллельны |
оси валов скрещены |
||
|
Профиль зубьев |
в основном эвольвентный |
|||
|
|
Фланкирование |
Ф ланкирование |
||
Назначение и виды зубчатых передач
Зубчатая передача - это механизм, который с помощью зубчатого зацепления передаёт или преобразует движение с изменением угловых скоростей и моментов.
Зубчатая пара состоит из шестерни и колеса. В большинстве случаев шестерня является ведущим элементом зубчатой пары, а колесо - ведомым, хотя встречается и обратное соотношение. Обычно шестерня имеет меньший диаметр. Как правило, при рассмотрении одинаковых параметров шестерни и колеса, шестерне присваивают индекс 1, колесу - 2. Например, Z 1 - количество зубьев шестерни, Z 2 - количество зубьев колеса.
Зубчатые колёса различаются по форме зубчатого венца, по взаимному расположению валов, по форме зуба относительно оси колеса, по форме профиля зуба, по различным отклонениям от стандартного профиля (корригирование) и т.д. Каждое сочетание перечисленных геометрических особенностей имеет свои особенности выбора конструкции, материала и изготовления колеса.
|
Форма венца зубчатого колеса |
цилиндрические зубчатые колёса |
конические зубчатые колёса |
Примечания |
|
|
Форма зубьев относительно оси колеса |
Прямые, косые и шевронные |
винтовые |
Прямые, круговые и тангенциальные |
|
|
Взаимное расположение осей валов |
оси валов параллельны |
оси валов скрещены |
оси валов пересекаются (межосевой угол может быть как равен 90º; так и отличен от 90º) |
|
|
Профиль зубьев |
в основном эвольвентный |
Достоинством является малая чувствительно к отклонению межосевого расстояния и возможность изготовления простым инструментом |
||
|
Модификация профилей зубьев (корригирование) |
Смещение исходного контура: прямозубые - высотное, угловое; косозубые - высотное. Фланкирование |
Смещение исходного контура: высотное, тангенциальное. Сочетание высотной и тангенциальной модификации. |
Ф ланкирование применяют для быстроходных зубчатых передач в целях уменьшения сил удара при входе и выходе зубьев их из зацепления |
|
Зубчатые передачи для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот осуществляются цилиндрическим колесом (шестерней) и рейкой.
Зубчатые передачи могут отличаться по условиям работы зубчатого зацепления. Они могут быть как открытыми, так и закрытыми. Открытые передачи не защищены от попадания загрязняющих веществ и работают в условиях со скудной смазкой густой консистенции, либо вообще без смазки.
Зубчатое зацепление используется также в планетарных передачах, в которых ось хотя бы одного зубчатого колеса подвижна.
Цилиндрические зубчатые колёса
Как видно из таблицы прямозубыми могут быть как цилиндрические, так и конические колёса.
Хотя максимальные окружные скорости прямозубых колёс могут доходить до 15 м/с, наиболее часто применяются скорости до 5 м/с. Одним из достоинств прямозубой передачи является отсутствие осевых усилий.
Косозубая передача используется обычно в следующих случаях:
1) если нельзя подобрать цилиндрическую прямозубую пару со стандартным модулем при заданных межосевом расстоянии и передаточном отношении;
2) в случае необходимости иметь малое колесо с небольшим числом зубьев при одновременно высоких требованиях к плавности и равномерности передачи;
3) при повышенных окружных скоростях колёс (при средних и высоких скоростях) и требованиях в отношении бесшумности передачи;
4) при больших передаточных отношениях
Косозубые и шевронные зубчатые колёса в зависимости от качества изготовления могут применяться при окружных скоростях до 30 м/с. Косозубые передачи иногда используются при малых окружных скоростях. Это объясняется некоторыми их преимуществами перед прямозубыми: одновременно в зацеплении находится несколько зубьев, передача вращения происходит более плавно, уменьшаются динамические нагрузки, возникающие вследствие неточности изготовления колёс. Кроме того, изготовление косозубых колёс не требует специального оборудования и оснастки. Одним из недостатков косозубых колёс является наличие осевого усилия, что вызывает необходимость усиления подшипниковых узлов и вала. Поэтому при больших осевых усилиях при передачи больших мощностей рационально применение более сложных шевронных передач, в которых осевые усилия скомпенсированы.
|
Рисунок 2 |
Рисунок 3 |
Цилиндрические передачи с косозубыми (винтовыми) колёсами могут быть как с параллельными осями колёс, так и с пересекающимися. Вариант с пересекающимися осями колёс возможен в следующих случаях. 1. Оси колёс скрещиваются под углом 90º. В этом случае угол наклона зубьев ведущего колеса больше, чем у ведомого. 2. Оси скрещиваются под углом не равным 90º. В этом случае угол наклона зубьев ведущего колеса больше, чем угол наклона зубьев ведомого колеса. Возможны три сочетания колёс: а) ведущее колесо винтовое, ведомое - прямозубое; б) зубья обоих колес винтовые одного направления; в) зубья обоих колес винтовые разного направления. |
|
Рисунок 4 |
||
Цилиндрические передачи с внутренним зацеплением
По сравнению с передачами наружного зацепления цилиндрические передачи с внутренним зацеплением имеют во много раз меньшее относительное скольжение рабочих поверхностей зубьев, меньшее удельное давление между рабочими поверхностями зубьев и меньшие размеры при сравнительно большом передаточном отношении и малом межцентровом расстоянии. Однако они не получили большого распространения, поскольку они более сложны в изготовлении и при их применении не обеспечивается достаточная жесткость валов вследствие консольного расположения колеса и шестерни.
Корригирование цилиндрических зубчатых колёс
Цилиндрические зубчатые колёса могут быть как со смещением исходного контура, так и без смещения исходного контура. Эвольвентное зубчатое зацепление обладает ценным свойством: допускает успешную работу передачи и при изменении расстояния между центрами. Возможно три положения шестерни по отношению к колесу: нормальное, сближенное и раздвинутое. Таким образом, эвольвентное зацепление допускает использование для образования профиля зубьев различных участков эвольвенты, что даёт возможность осуществлять сдвиги профиля как при неизменном расстоянии между центрами (высотная коррекция), так и при раздвинутых или сближенных центрах (угловая коррекция).
Смещение исходного контура является одним из видов модификации профилей зубьев (корригирования). Преимущества эвольвентного зацепления при использовании корригирования:
Уменьшается минимально допустимое число зубьев (увеличивается модуль при том же диаметре шестерни);
Повышается прочность (особенно изгибная, так как зуб утолщается у основания);
Повышается износостойкость;
Повышается плавность эвольвентных передач.
К недостаткам коррегирования можно отнести уменьшение коэффициента перекрытия.
Конические зубчатые колёса
Прямозубые конические колёса применяют при невысоких окружных скоростях (до 2...3 м/с, допустимо до 8 м/с). При более высоких скоростях целесообразно применять колёса с круговыми зубьями, как обеспечивающие более плавное зацепление, меньший шум, большую несущую способность и более технологичные. Прямозубые конические передачи обеспечивают передаточное отношение до 3.
|
При окружных скоростях, больших 3 м/с, в конических редукторах применяют зубчатые передачи с косыми или криволинейными зубьями, которые благодаря постепенному входу в зацепление и меньшим изменением величины деформации зубьев в процессе зацепления работают с меньшим шумом и меньшими динамическими нагрузками. Кроме того, зубчатые колёса с косыми или криволинейными зубьями лучше работают на изгиб, чем прямозубые. Однако для полного контакта зубьев этих передач требуется прилегание зубьев не только по их ширине, но и по высоте, что повышает требования к изготовлению косозубых передач и колёс с криволинейными зубьями. Благодаря своим преимуществам такие передачи могут применяться при передаточных отношениях до 5 и даже выше. |
 Рисунок 5 а) с прямыми зубьями, б) с косыми зубьями, в) с криволинейными зубьями, г) коническая гипоидная передача |
 Рисунок 6 - Основные элементы зубьев конических колёс |
Конические зубчатые колёса с косыми зубьями могут работать с окружной скоростью до 12 м/с, а колёса с криволинейными зубьями - до 35-40 м/с. Наибольшее распространение получили передачи с криволинейными зубьями, нарезанными по спирали, эвольвенте (паллоидные) или окружности (круговые).Конические колёса с криволинейными зубьями могут иметь различное направление спирали. Зубчатое колесо называется правоспиральным, если со стороны вершины конуса зубья наклонены наружу в сторону движения часовой стрелки, в противном случае колесо называется левоспиральным. |
Корригирование конических зубчатых колёс
Применяют в основном высотную коррекцию (корригирование) конических колёс. Также для конических колёс применяется тангенциальная коррекция, заключающаяся в утолщении зуба шестерни и утонении зуба колеса. Тангенциальная коррекция конических колёс не требует специального инструмента. Для цилиндрических колёс тангенциальную коррекцию не применяют, так как для она требует специального инструмента. На практике для конических колёс часто применяют высотную коррекцию в сочетании с тангенциальной.
Зубья конических колёс по признаку изменения размеров сечений по длине выполняют трех форм:
|
Рисунок 7 |
1.Нормально понижающие зубья. Вершины делительного и внутреннего конусов совпадают. Эту форму применяют для конических передач с прямыми и тангенциальными зубьями, а также ограниченно для передач с круговыми зубьями при mn>2 и Z = 20...100. |
Рисунок 8 |
2. Вершина внутреннего конуса располагается так, что ширина дна впадины колеса постоянна, а толщина зуба по делительному конусу растёт с увеличением расстояния до вершины. Эта форма позволяет обрабатывать одним инструментом сразу обе поверхности зубьев колеса. Поэтому она является основой для колес с круговыми зубьями. |
Рисунок 9 |
3. Равновысокие зубья. Образующие делительного и внутреннего конуса параллельны. Эту форму применяют для круговых зубьев при Z>40, в частности при средних конусных расстояниях 75-750 мм. |
Передачи с неэвольвентным профилем
Существуют и альтернативные эвольвентной системе зацепления передачи. К ним можно отнести зацепление Новикова и арочные передачи . В зацеплении Новикова уменьшены следующие недостатки эвольвентного зацепления:
Звездочки, валы, шестеренки, металлообработка Ремонт шестерен в Екатеринбурге, шестерни, Любая шестерня от изготовителя, звездочки, звездочка, шестерня, стоимость шестерни, Шестерни с круговым зубом, ремонт шестерни, коническая пара, зубчатая передача, нарезка зуба шестерни, производство шестерен, Зубчатое колесо круговой зуб, нарезка кругового зуба
круговые зубъя, производство шестерен, крановое колесо, Коническое колесо, Вал шестерни, Шестерни, производство шестерен,
червяк, зубчатая пара, зубчатые колеса, венец червячный, звездочки, шестеренки, червячная пара, колесо червячное, вал червяк, маленькая шестерня,
колесико, пластиковая шестерня, шестеренка, шестеренки
Информация:
Погрешность шага ± 0,02 мм.
Класс точности 9.
Изготовление в соответствии DIN 3962/63/67.
Угол зацепления 20°.
Материал изготовления: сталь С45
Преимуществами предлагаемых зубчатых шестерен являются:
- точность геометрии и размеров;
- прочность и износостойкость;
- высококачественная обработка поверхности;
- сниженный уровень шума;
- полное соответствие стандартам;
- длительный срок службы.
В ассортименте предлагаются наиболее востребованные прямозубые и цилиндрические зубчатые шестерни. Продукция востребована в машиностроении, а также применяется в различных промышленных и бытовых механизмах. Зубчатые шестерни изготавливаются со ступицей из износостойких сплавов в различных типоразмерах в соответствии с ГОСТ и международными стандартами.
Разновидности зубчатых шестерен и их особенности
Основные элементы зубчатой передачи представляют собой цилиндрические или конические детали с зубчатой поверхностью. В механизмах взаимодействует несколько зубчатых шестерен, зацепляясь зубьями между собой и обеспечивая преобразование вращающего момента.
Элементы также классифицируются в зависимости от геометрии зуба на прямозубые, косозубые и шевронные. Зубчатые колеса с прямым зубом относятся к наиболее востребованному виду шестерен. В этом случае линия контакта параллельна оси вращения. Такая продукция дешевле в изготовлении, но имеет более низкий крутящий момент по сравнению с другими видами. Косозубые колеса характеризуются более тихим и плавным ходом, но требуют тщательной смазки.
Работа цилиндрической зубчатой передачи Зубчатое колесо (шестерня) - основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое ведущее зубчатое колесо независимо от числа зубьев называть шестернёй , а большое ведомое - колесом. Однако часто все зубчатые колёса называют шестернями.
Зубчатые колёса обычно используются парами с разным числом зубьев с целью преобразования вращающего момента и числа оборотов вала на выходе. Колесо, к которому вращающий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается - ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то вращающий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение - механическая работа - останется неизменным. Данное соотношение справедливо для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.
Поперечный профиль зуба
Профиль зубьев колёс как правило имеет эвольвентную боковую форму. Однако, существуют передачи с круговой формой профиля зубьев (передача Новикова с одной и двумя линиями зацепления) и с циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.
Параметры эвольвентного зубчатого колеса:
- m - модуль колеса, тёмное и светлое колёсо имеют одинаковый модуль. Самый главный параметр, стандартизирован, определяется из прочностного расчёта зубчатых передач. Чем больше нагружена передача, тем выше значение модуля. Через него выражаются все остальные параметры. Модуль измеряется в миллиметрах, вычисляется по формуле:
- z - число зубьев колеса
- p - шаг зубьев (отмечен фиолетовым цветом)
- d - диаметр делительной окружности (отмечена жёлтым цветом)
- d a - диаметр окружности вершин тёмного колеса (отмечена красным цветом)
- d b - диаметр начальной окружности (отмечена зелёным цветом)
- d f - диаметр окружности впадин тёмного колеса (отмечена синим цветом)
- h aP +h fP - высота зуба тёмного колеса, x+h aP +h fP - высота зуба светлого колеса
Прямозубые колёса Прямозубые колёса - самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья являются продолжением радиусов, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.
- При работе косозубого колеса возникает механический момент, направленный вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;
- Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.
Двойные косозубые колёса (шевроны)
Двойные косозубые колёса решают проблему осевого момента. Зубья
таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются
стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев).
Осевые моменты обеих половин такого колеса взаимно компенсируются,
поэтому отпадает необходимость в установке осей и валов в специальные
подшипники. Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно
называют «шевронными».
Зубчатые колёса с внутренним зацеплением
При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, применяют колёса с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Вращение ведущего и ведомого колеса совершается в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, то есть выше КПД.
Секторные колёса
Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого
типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется
вращение звена на полный оборот, и поэтому можно сэкономить на его
габаритах.
Колёса с круговыми зубьями
Передача на основе колёс с круговыми зубьями (Передача Новикова) имеет ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые - высокую нагрузочную способность зацепления, высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования. Контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс.
Конические зубчатые колёса
Реечная передача (кремальера)
Коронные колёса
Коронное колесо - особый вид колёс, зубья которых располагаются на боковой поверхности. Такое колесо обычно стыкуется с обычным прямозубым, либо с барабаном из стержней (цевочное колесо), как в башенных часах. Изготовление зубчатых колёс
Метод обкатки
В настоящее время является наиболее технологичным, а поэтому и самым распространённым способом изготовления зубчатых колёс. При изготовлении зубчатых колёс могут применяться такие инструменты, как гребёнка, червячная фреза и долбяк.
Метод обкатки с применением гребёнки
Помимо гребёнки в качестве режущего инструмента применяют червячную фрезу. В этом случае между заготовкой и фрезой происходит червячное зацепление.
Метод обкатки с применением долбяка
Зубчатые колёса также долбят на зубодолбёжных станках
с применением специальных долбяков. Зубодолбёжный долбяк представляет
из себя зубчатое колесо, снабжённое режущими кромками. Поскольку
срезать сразу весь слой металла обычно невозможно, обработка
производится в несколько этапов. При обработке инструмент совершает
возвратно-поступательное движение относительно заготовки. После каждого
двойного хода, заготовка и инструмент поворачиваются относительно своих
осей на один шаг. Таким образом, инструмент и заготовка как бы
«обкатываются» друг по другу. После того, как заготовка сделает полный
оборот, долбяк совершает движение подачи к заготовке. Этот процесс
происходит до тех пор, пока не будет удалён весь необходимый слой
металла.
Метод копирования (Метод деления)
Дисковой или пальцевой фрезой нарезается одна впадина зубчатого
колеса. Режущая кромка инструмента имеет форму этой впадины. После
нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один угловой шаг
при помощи делительного устройства, операция резания повторяется.
Метод применялся в начале XX века. Недостаток метода состоит в низкой точности: впадины изготовленного таким методом колеса сильно отличаются друг от друга.
Изготовление конических колёс
Технология изготовления конических колёс теснейшим образом связана с
геометрией боковых поверхностей и профилей зубьев. Способ копирования
фасонного профиля инструмента для образования профиля на коническом
колесе не может быть использован, так как размеры впадины конического
колеса изменяются по мере приближения к вершине конуса. В связи с этим
такие инструменты, как модульная дисковая фреза, пальцевая фреза,
фасонный шлифовальный круг, можно использовать только для черновой
прорезки впадин или для образования впадин колёс не выше восьмой
степени точности.
Для нарезания более точных конических колёс используют способ
обкатки в станочном зацеплении нарезаемой заготовки с воображаемым
производящим колесом. Боковые поверхности производящего колеса
образуются за счёт движения режущих кромок инструмента в процессе
главного движения резания, обеспечивающего срезание припуска.
Преимущественное распространение получили инструменты с прямолинейным
лезвием. При прямолинейном главном движении прямолинейное лезвие
образует плоскую производящую поверхность. Такая поверхность не может
образовать эвольвентную коническую поверхность со сферическими
эвольвентными профилями. Получаемые сопряжённые конические поверхности,
отличающиеся от эвольвентных поверхностей, называют квазиэвольвентными.
Ошибки при проектировании зубчатых колёс
Подрезание зуба
Согласно свойствам эвольвентного зацепления, прямолинейная часть исходного производящего контура зубчатой рейки и эвольвентная часть профиля зуба нарезаемого колеса касаются только на линии станочного зацепления. За пределами этой линии исходный производящий контур пересекает эвольвентный профиль зуба колеса, что приводит к подрезанию зуба у основания, а впадина между зубьями нарезаемого колеса получается более широкой. Подрезание уменьшает эвольвентную часть профиля зуба (что приводит к сокращению продолжительности зацепления каждой пары зубьев проектируемой передачи) и ослабляет зуб в его опасном сечении. Поэтому подрезание недопустимо. Чтобы подрезания не происходило, на конструкцию колеса накладываются геометрические ограничения, из которых определяется минимальное число зубьев, при котором они не будут подрезаны. Для стандартного инструмента это число равняется 17. Также подрезания можно избежать, применив способ изготовления зубчатых колёс, отличный от способа обкатки. Однако и в этом случае условия минимального числа зубьев нужно обязательно соблюдать, иначе впадины между зубьями меньшего колеса получатся столь тесными, что зубьям большего колеса изготовленной передачи будет недостаточно места для их движения и передача заклинится.
Заострение зуба
При увеличении смещения инструмента толщина зуба будет уменьшаться.
Это приводит к заострению зубьев. Опасность заострения особенно велика
у колёс с малым числом зубьев (менее 17). Для предотвращения скалывания
вершины заострённого зуба смещение инструмента ограничивают сверху.