Виды зубчатых передач и отличительные особенности

Механическая передача — механизм, превращающий кинематические и энергетические параметры двигателя в необходимые параметры движения рабочих органов машин и предназначенный для согласования режима работы двигателя с режимом работы исполнительных органов. [1]

Типы механических передач:

  • зубчатые (цилиндрические, конические);
  • винтовые (винтовые, червячные, гипоидные);
  • с гибкими элементами (ременные, цепные);
  • фрикционные (за счёт трения, применяются при плохих условиях работы).

В зависимости от соотношения параметров входного и выходного валов передачи разделяют на:

  • редукторы (понижающие передачи) — от входного вала к выходному уменьшают частоту вращения и увеличивают крутящий момент;
  • мультипликаторы (повышающие передачи) — от входного вала к выходному увеличивают частоту вращения и уменьшают крутящий момент.

Зубчатая передача — это механизм или часть механизма механической передачи, в состав которого входят зубчатые колёса. При этом усилие от одного элемента к другому передаётся с помощью зубьев. [2]

Зубчатые передачи предназначены для:

  • передачи вращательного движения между валами, которые могут иметь параллельные, пересекающиеся или скрещивающиеся оси;
  • преобразования вращательного движения в поступательное, и наоборот (передача «рейка-шестерня»).

Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев называется шестернёй, второе колесо с большим числом зубьев называется колесом.

Зубчатые передачи классифицируют по расположению валов:

  • с параллельными осями (цилиндрические с внутренним и внешним зацеплениями);
  • с пересекающимися осями (конические);
  • с перекрестными осями (рейка-шестерня).

Цилиндрические зубчатые передачи (рисунок 1) бывают с внешним и внутренним зацеплением. В зависимости от угла наклона зубьев выполняют прямозубые и косозубые колёса.

С увеличением угла повышается прочность косозубых передач (за счёт наклона увеличивается площадь контакта зубьев, уменьшаются габариты передачи).

Однако в косозубых передачах появляется дополнительная осевая сила, направленная вдоль оси вала и создающая дополнительную нагрузку на опоры. Для уменьшения этой силы угол наклона ограничивают 8-20°. Этот недостаток исключён в шевронной передаче.

Виды зубчатых передач и отличительные особенности

Рисунок 1 — Основные виды цилиндрических зубчатых передач

Конические зубчатые передачи (рисунок 2) применяют в тех случаях, когда оси валов пересекаются под некоторым углом, чаще всего 90°. Конические передачи более сложны в изготовлении и монтаже, чем цилиндрические.

Нагрузочная способность конической прямозубой передачи составляет приблизительно 85% цилиндрической. Для повышения нагрузочной способности конических колёс применяют колёса с непрямыми (тангенциальными, круговыми) зубьями.

Виды зубчатых передач и отличительные особенности

Рисунок 2 — Конические зубчатые передачи

Достоинства зубчатых передач:

  • компактность;
  • возможность передавать большие мощности;
  • большие скорости вращения;
  • постоянство передаточного отношения;
  • высокий КПД.

Недостатки зубчатых передач:

  • сложность передачи движения на значительные расстояния;
  • жёсткость передачи;
  • шум во время работы;
  • необходимость в смазке.

Червячные передачи (рисунок 3) применяют для передачи движения между перекрещивающимися осями, угол между которыми, как правило, составляет 90°. Движение в червячных передачах передается по принципу винтовой пары.

Виды зубчатых передач и отличительные особенности

Рисунок 3 — Червячная передача

В отличие от большинства разновидностей зубчатых в червячной передаче окружные скорости на червяке и на колесе не совпадают. Они направлены под углом и отличаются по значению. При относительном движении начальные цилиндры скользят.

Большое скольжение является причиной низкого КПД, повышенного износа и заедания. Для снижения износа применяют специальные антифрикционные пары материалов: червяк — сталь, венец червячного колеса — бронза (реже — латунь, чугун).

Достоинства червячных передач:

  • большие передаточные отношения;
  • плавность и бесшумность работы;
  • высокая кинематическая точность;
  • самоторможение.

Недостатки червячных передач:

  • низкий КПД;
  • высокий износ, заедание;
  • использование дорогих материалов;
  • высокие требования к точности сборки.

Для передачи движения между сравнительно далеко расположенными друг от друга валами применяют механизмы, в которых усилие от ведущего звена к ведомому передаётся с помощью гибких звеньев. В качестве гибких звеньев применяются: ремни, шнуры, канаты разных профилей, провода, стальную ленту, цепи различных конструкций.

Передачи с гибкими звеньями могут обеспечивать постоянное и переменное передаточное отношения со ступенчатым или плавным изменением его величины.

Для сохранности постоянства натяжения гибких звеньев в механизмах применяются натяжные устройства: ролики, пружины, противовесы и т.п.

Различают следующие разновидности передач с гибкими звеньями:

  • по способу соединения гибкого звена с остальными:
    • фрикционные;
    • с непосредственным соединением;
    • с зацеплением;
  • по взаимному расположению валов и направлению их вращения:
    • открытые;
    • перекрёстные;
    • полуперекрёстные;

Ременная передача (рисунок 4) состоит из двух шкивов, закреплённых на валах, и ремня, охватывающего эти шкивы. Нагрузки передается за счёт сил трения, возникающих между шкивами и ремнём вследствие натяжения последнего.

В зависимости от формы поперечного перереза ремня различают передачи:

  • плоскоременную;
  • клиноременную (получили наиболее широкое применение);
  • круглоременную.
    Виды зубчатых передач и отличительные особенностиРисунок 4 — Ременная передача

Наибольшие преимущества наблюдаются в передачах с зубчатыми (поликлиновыми) ремнями.

Достоинства ременных передач:

  • возможность передачи движения на значительные расстояния;
  • плавность и бесшумность работы;
  • защита механизмов от колебаний нагрузки вследствие упругости ремня;
  • защита механизмов от перегрузки за счёт возможного проскальзывания ремня;
  • простота конструкции и эксплуатации (не требует смазки).

Недостатки ременных передач:

  • повышенные габариты (при равных условиях диаметры шкивов в 5 раз больше диаметров зубчатых колёс);
  • непостоянство передаточного отношения вследствие проскальзывания ремня;
  • повышенная нагрузка на валы и их опоры, связанная с большим предварительным натяжением ремня (в 2-3 раза больше, чем у зубчатых передач);
  • низкая долговечность ремней (1000-5000 часов).

Цепная передача (рисунок 5) основана на принципе зацепления цепи и звёздочек. Цепная передача состоит из:

  • ведущей звёздочки;
  • ведомой звёздочки;
  • цепи, которая охватывает звёздочки и зацепляется за них зубьями;
  • натяжных устройств;
  • смазывающих устройств;
  • ограждения.
    Виды зубчатых передач и отличительные особенностиРисунок 5 — Цепные передачи: а) с роликовой цепью; б) с зубчатой пластинчатой цепью

Область применения цепных передач:

  • при значительных межосевых расстояниях;
  • при передаче от одного ведущего вала нескольким ведомым;
  • когда зубчатые передачи неприменимы, а ременные недостаточно надёжны.

По типу применяемых цепей бывают:

  • роликовые;
  • втулочные (лёгкие, но большой износ);
  • роликовтулочные (тяжёлые, но низкий износ);
  • зубчатые пластинчатые (обеспечивают плавность работы).

Достоинства цепных передач (по сравнению с ременной передачей):

  • большая нагрузочная способность;
  • отсутствие скольжения и буксования, что обеспечивает постоянство передаточного отношения и возможность работы при кратковременных перегрузках;
  • принцип зацепления не требует предварительного натяжения цепи;
  • могут работать при меньших межосевых расстояниях и при больших передаточных отношениях.

Недостатки цепных передач связаны с тем, что звенья располагаются на звёздочке не по окружности, а по многоугольнику, что влечёт:

  • износ шарниров цепи;
  • шум и дополнительные динамические нагрузки;
  • необходимость обеспечения смазки.

Фрикционная передача — кинематическая пара, использующая силу трения для передачи механической энергии (рисунок 6). [3]

Виды зубчатых передач и отличительные особенности Виды зубчатых передач и отличительные особенности

Трение между элементами может быть сухое, граничное, жидкостное. Жидкостное трение наиболее предпочтительно, так как значительно увеличивает долговечность фрикционной передачи.

Фрикционные передачи делятся:

  • по расположению валов:
    • с параллельными валами;
    • с пересекающимися валами;
  • по характеру контакта:
    • с внешним контактом;
    • с внутренним контактом;
  • по возможности варьирования передаточного отношения:
    • нерегулируемые;
    • регулируемые (фрикционный вариатор);
  • при наличии промежуточных тел в передаче по форме контактирующих тел:
    • цилиндрические;
    • конические;
    • сферические;
    • плоские.

Перечень ссылок

Вопросы для контроля

  1. Что называют механической передачей, их основные разновидности?
  2. Что представляют собой зубчатые передачи: описание, назначение, классификация, достоинства и недостатки?
  3. Каков принцип работы червячных зубчатых передач, их основные достоинства и недостатки?
  4. Что представляют собой передачи с гибкими звеньями: описание, назначение, классификация?
  5. Какие основные достоинства и недостатки ременных передач в сравнении с цепными?
  6. Что представляют собой фрикционные передачи: описание, назначение, классификация?

4.1 15 голоса

Рейтинг статьи

Зубчатые передачи: виды и сферы применения — достоинства и недостатки

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.

Читайте также:  Почему нет зарядки на аккумулятор в машине: причины, диагностика и ремонт

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.

Читайте также:  Фрикционные диски (фрикционы): назначение, устройство, принцип работы и частые неисправности

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».

3.1 Классификация зубчатых передач

Зубчатые передачи
и колеса классифицируют

по следующим признакам:

1) по взаимному
расположению осей колес:

– с параллельными
осями (цилиндрические – рис. 3.1., а –д);

— с пересекающимися
осями (конические, рис. 3.1, ж-и);

— со скрещивающимися
осями (винтовые, рис. 3.1, е,к).

  • 2) по расположению
    зубьев относительно образующих колес:
  • -прямозубые;
  • -косозубые;
  • -шевронные;
  • -с криволинейным
    зубом.
  • 3) по конструктивному
    оформлению – открытые и закрытые.
  • 4) по окружной
    скорости:
  • -тихоходные (до 3
    м/с);
  • -для средних
    скоростей (3-15 м/с);
  • -быстроходные (св.
    15 м/с)/
  • 5) по числу ступеней
    – одно и многоступенчатые.
  • 6) по расположению
    зубьев в передаче и колесах – внешнее,
    внутреннее и реечное зацепление.
  • 7) по форме профиля
    зуба – с эвольвентными, круговыми;

8) по точности
зацепления. Стандартом предусмотрено
12 степеней точности. Практически передачи
общего машиностроения изготовляют от
шестой до десятой степени точности.
Передачи, изготовленные по шестой
степени точности, используют для наиболее
ответственных случаев.

Из перечисленных
выше зубчатых передач наибольшее
распространение получили цилиндрические
прямозубые

и косозубые
передачи,
как наиболее простые в изготовлении и
эксплуатации. Конические передачи
применяют только в тех случаях, когда
это необходимо по условиям компоновки
машины; винтовые – лишь в специальных
случаях.

3.2. Конструкции зубчатых колес

В зависимости от
способа получения заготовки зубчатые
колеса подразделяют на литые, кованные
или штампованные, изготовленные
механической обработкой, сварные.
Сварные конструкции зубчатых колес
применяют при их больших габаритных
размерах, а также в целях снижения массы
и экономии высокопрочных дорогостоящих
материалов.

Зубчатые колеса,
у которых диаметр впадин незначительно
превышает диаметр вала в месте посадки
зубчатого колеса, изготовляют за одно
целое с валом. Такую конструкцию (рис.
3.12) называют валом-шестерней. В остальных
случаях зубчатое колесо выполняется
отдельно, после чего насаживается на
вал.

Читайте также:  Гидротрансформатор в АКПП: что это такое, устройство, принципы работы

Вопрос:
Назовите наиболее распространенные в
машиностроении конструкции зубчатых
колес.

-Наиболее
распространенные в машиностроении
конструкции зубчатых колес литые,
кованые или штампованные.

    1. Материалы для изготовления зубчатых колес.

  1. Для изготовления
    зубчатых колес применяют следующие
    материалы:
  2. -сталь углеродистую
    обыкновенного качества марок Ст5, Ст6;
  3. — качественную
    сталь марок 35, 40, 45, 50, 55;
  4. -легированную
    сталь марок 12ХН3А, 30ХГС, 40Х, 35Х, 40ХН, 50Г;
  5. -сталь для литья
    35Л; 45Л: 55Л;
  6. -серый чугун марок
    СЧ10, СЧ15, СЧ20, СЧ25, СЧ30, СЧ40;
  7. -высокопрочный
    чугун марок ВЧ50-2, ВЧ45-5;

-неметаллические
материалы (текстолит марок ПТК, ПТ, ПТ-1,
лигнофоль, бакелит, капрон и др.).

Правильный выбор
материала может быть сделан на основе
расчетов, а также сопоставления
механических характеристик материалов
нескольких вариантов деталей-аналогов.

Вопрос: Можно
ли применить для изготовления пары
зубчатых колес разный материал, например,
текстолит и сталь?

-Можно. Колеса
из неметаллических материалов в паре
с металлическими работают с малым шумом.
Такую конструкцию целесообразнее
применять при передаче незначительных
мощностей ( и при больших окружных
скоростях).

  1. Элементы зацепления зубчатой передачи.

Одноступенчатая
зубчатая передача состоит из двух
зубчатых колес – ведущего и ведомого.
Меньшее по числу зубьев из пары колес
называется шестерней,
а большее –
колесом.Термин
«зубчатое колесо» является общим.
Параметрам шестерни (ведущего колеса)
приписывают при обозначении нечетные
индексы (1,3,5 и т.д.), а параметрам ведомого
колеса – четные (2,4,6 и т.д.)

Зубчатое зацепление
характеризуется следующими основными
параметрами:

Делительная
окружность

– окружность, по которой обкатывается
инструмент при нарезании. Делительная
окружность связана с колесом и делит
зуб на головку и ножку.

Основные элементы
зубчатых колес представлены на рис.
3.15, с. 56.

Модулем зубьев


называется часть диаметра делительной
окружности, приходящаяся на один зуб.

Модуль является
основной характеристикой размеров
зубьев. Для пары зацепляющихся колес
модуль должен быть одинаковым.

Линейную величину,
в раз меньшую окружного шага зубьев,
называютокружным
модулем зубьев

и обозначают :

Высота зуба
— радиальное расстояние между окружностями
вершин и впадин зубчатого колеса:

  • Головка зуба
    – его часть, расположенная между
    делительной окружностью цилиндрического
    зубчатого колеса и окружностью вершин
    зубьев; —
    высота головки зуба.
  • Ножка зуба
    – часть зуба, расположенная между
    делительной окружностью и окружностью
    впадин (высота ножки зуба ).
  • Радиальный
    зазор
    – расстояние между поверхностями вершин
    зубьев и впадин шестерни и колеса:
  1. Ширина венца

    наибольшее расстояние между торцами
    зубьев цилиндрического зубчатого колеса
    по линии, параллельной его оси.
  2. Межосевое
    расстояние

    — расстояние между осями зубчатых колес
    передачи.
  3. Вопрос:
    Как определяется модуль зубьев?
  4. -Окружной модуль

    .

Могут ли иметь
разный модуль шестерня и колесо в одной
паре зубчатых колес? А у двух пар?

— Шестерня и
колесо одной и той же пары не могут иметь
разный модуль. А у двух пар могут.

Правильно
спроектированная и изготовленная
передача при выполнении всех правил
эксплуатации не должна перегреваться
и производить при работе сильного шума.

Появление
значительного перегрева и чрезмерного
шума свидетельствует о недостатках в
работе передачи
,
связанных с ее конструкцией, изготовлением,
неправильным выбором смазочного
материала или возможными повреждениями
зубьев.

Наблюдаются следующие виды
разрушений зубьев: пластическая
деформация рабочих поверхностей, их
поломка, изнашивание, заедание,
выкрашивание рабочих поверхностей.

Вопрос:
Перечислите основные внешние признаки,
характеризующие нарушение нормального
работоспособного состояния зубчатой
передачи.

-Значительный
перегрев передач и чрезмерный шум.

5.1 Поломка
зубьев.

Этот вид разрушения зубьев полностью
выводит передачу из строя. Чаще поломка
наблюдается у основания зуба (рис. 3.25,
с.

65) вследствие периодического действия
переменной нагрузки F,
а также в результате значительной
кратковременной перегрузки (ударной
нагрузки). Если зуб работает одной
стороной, то первоначальная трещина,
как правило, образуется в зоне растяжения.

Трещина распространяется вдоль основания
ножки зуба, а иногда к его вершине или
по какой-то рабочей части зуба.

  • Долговечность
    зубьев можно повысить, увеличив прочность
    основания зуба и уменьшив концентрацию
    напряжений в опасном сечении, увеличив
    модуль передачи.
  • Вопрос:
    К какому виду
    разрушения может привести действие на
    зуб переменной нагрузки?
  • -Вследствие
    периодического действия нагрузки могут
    возникнуть усталостные трещины у
    основания зуба, приводящие в конечном
    итоге к его поломке.
  • Вопрос:
  • — Сопротивление
    зубьев излому можно повысить, например,
    с помощью коррекции, механических
    свойств материала колес, жесткости всей
    передачи, увеличив модуль передачи.

5.2. Выкрашивание
рабочих поверхностей зубьев.

Этот вид повреждений зубьев нарушает
нормальную работу всей передачи, но не
выводит ее из строя полностью. Чаще это
повреждение наблюдается в закрытых
передачах, работающих при обилии
смазочного материала.

Выкрашивание
поверхности зубьев возникает на ножках
зубьев колес вблизи полюсной линии
(рис. 3.26, с. 66). Смазочный материал, который
заходит в микротрещины, находясь под
действием внешнего давления (при работе
передачи), расклинивает трещины.
Повторяясь, такие действия приводят к
откалыванию части металла (рис. 3.

27).
Диаметр ямок выкрашивания (оспинок)
доходит до 2…5 мм. Установлено, что чем
тверже поверхности зубьев и чем меньше
шероховатость их поверхностей, тем
большую нагрузку они могут выдерживать
без опасности возникновения выкрашивания.

Более вязкое масло способно лучше гасить
динамические нагрузки на зубья и тем
самым уменьшать выкрашивание поверхности
зубьев.

  1. В открытых передачах
    выкрашивание наблюдается очень редко,
    так как поверхностный слой, в котором
    возникают начальные трещины, истирается
    раньше, чем в нем успевает произойти
    усталостное выкрашивание.
  2. Вопрос:
    Как увеличить сопротивляемость зубьев
    выкрашиванию рабочих поверхностей?
  3. — Способность
    сопротивляться выкрашиванию можно
    повысить, создав более гладкую и прочную
    поверхность зубьев, увеличив радиус
    кривизны профилей зубьев в зоне контакта
    и правильно подобрав смазочный материал,
    увеличить твердость поверхности зубьев
    методом поверхностного упрочнения.

5.3 Изнашивание
зубьев
чаще
наблюдается в открытых передачах, чем
в закрытых, заключается в истирании
рабочих поверхностей (рис. 3.28) вследствие
попадания в зону зацепления металлических
частиц, пыли, грязи (абразивное
изнашивание).

Изнашивание может
начаться также в результате недостаточно
гладкой поверхности у новой передачи
и продолжаться до сглаживания неровностей
рабочих поверхностей зубьев.

Вопрос:
Выходит ли из строя передача по причине
изнашивания зубьев? Как уменьшить
изнашивание зубьев
?

  • -Вид поверждения
    зубьев – изнашивание их рабочих
    поверхностей в какой-то степени нарушает
    нормальную работу передачи, но не выводит
    ее из строя до тех пор, пока величина
    износа не достигнет значения, недопускаемого
    правилами технической эксплуатации.
  • Вопрос:
    Как уменьшить изнашивание зубьев?
  • — Изнашивание
    зубьев можно понизить, уменьшив скольжение
    профилей и контактные напряжения, а
    также увеличив износостойкость рабочих
    поверхностей и правильно подобрав
    смазочный материал.

5.4 Заедание
зубьев.

Наблюдается как в открытых, так и в
закрытых тихоходных, тяжелонагруженных
передачах.

  1. Этот вид повреждения
    зубьев заключается в том, что под
    действием высоких давлений сопряженные
    поверхности зубьев сцепляются одна с
    другой настолько сильно, что частицы
    металла с поверхности зубьев в зоне
    раздавленной масляной пленки открываются
    и прихватываются к поверхности зубьев
    парного колеса; при последующем
    относительном движении зубьев эти
    частицы отрываются и делают на рабочих
    поверхностях борозды, задиры.
  2. Вопрос:
    Можно ли предупредить заедание зубьев?
  3. — Заедание можно
    предупредить: в тихоходных передачах
    применением очень вязких смазочных
    материалов, а в быстроходных –
    противозадирных смазочных материалов.

Правильно
спроектированные передачи должны быть
рассчитаны так, чтобы любая из возможных
причин повреждения зубьев была исключена.
Общепринятой методики расчета зубьев
на изнашивание и заедание в настоящее
время нет. Все передачи рассчитывают
одинаково по контактным напряжениям.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector