Зубчатое колесо представляет собой элемент механического оборудования, в которые зубцы расположены вокруг цилиндрических или конусообразных поверхностей с равным интервалом. Сцепление двух зубчатых колес служат для передачи вращений и крутящего момента от ведущего вала к ведомому. Любые шестерни можно классифицировать по форме как эвольвентные и циклоидальные. Кроме того, они могут быть классифицированы по положениям валов: параллельные, пересекающиеся, не параллельные и не пересекающиеся. История зубчатых колес началась с древних времён. О применении зубчатых колес мы знаем из истории древней Греции еще до н.э., пример тому колёса Архимеда.
Существует много типов зубчатых колес, таких как: цилиндрические, косозубые, конические, червячные, зубчатые рейки. Их можно классифицировать по расположению осей в пространстве: параллельные, пересекающиеся и не пересекающиеся валы.
Необходимо точно понимать различия между типами зубчатых колес для дальнейшего их применения в механических конструкциях. Выбирая зубчатые колёса важно учитывать такие факторы, как: размеры (модуль, количество зубьев, угол наклона спирали, ширина поверхности), Стандарт точности (ISO, AGMA, DIN), точность шлифования зубов и термообработка, допустимый крутящий момент и КПД.
Помимо информации на странице, мы можем отправить на электронную почту более подробную техническую информацию в формате PDF. В каталогах указана подробная информации о червячных, реечных и конических передачах, а также расчёты и примеры их применения. Также в них дополнительно есть объяснение относительно соответствующего типа шестерни.
Зубчатые колеса с цилиндрическим расположение зубов называются - цилиндрическими зубчатыми колесами. Цилиндрические зубчатые колеса относятся к группе зубчатых колес с параллельным расположением валов в пространстве и представляют собой зубчатые колеса с прямым профилем зубов, параллельных валу. Цилиндрические зубчатые колеса имеют огромную популярность и применяются в большинстве случаев. Фактором такой популярности является высокая точность при относительно простых производственных процессах. Применяются такие передачи в цилиндрических редукторах.
Также у них отсутствует нагрузка в осевом направлении (осевая нагрузка). В зубчатой паре обычно большое колесо имеет название - шестерня, а малое – шестеренка.
Винтовые зубчатые колеса используются с параллельными валами, также, как и цилиндрические зубчатые колеса они представляют собой колеса профильными зубами. Они имеют лучшее зацепление зубьев, чем колеса с цилиндрическим расположением зубов, не шумят в процессе эксплуатации и могут передавать более высокие нагрузки, что делает их пригодными для применений на высоких скоростях вращения.
Эксплуатация винтовых зубчатых колес подразумевает высокая осевое усилие, что требует использования упорных подшипников. Винтовые зубчатые колеса поставляются с правым и левым изгибом зубов, требующим противоположных зубчатых колес для пары зацепления.
Зубья одинакового размера и формы, вырезанные на равных расстояниях вдоль плоской поверхности или прямого стержня, называются зубчатой рейкой.
Зубчатая рейка - это цилиндрическая шестерня с радиусом шага цилиндра. В зацепление с цилиндрической шестерней, она преобразует вращательное движение в линейное движение. Зубчатые рейки можно разделить на прямые и винтовые зубчатые, но оба варианта имеют прямые зубчатые линии.
Конические зубчатые колеса имеют конусообразную форму и используются для передачи усилия между двумя валами, которые пересекаются в одной точке (пересекающимися валами). Коническое зубчатое колесо имеет форму конуса, а его зубья расположены равномерно вдоль конуса.
Конические зубчатые колёса бывают: прямые, косозубые, спиральные, угловые, коническо-угловые, коронные, конические с нулевой частотой и гипоидные. Применяются такие передачи в конических редукторах.
Спиральные конические зубчатые колеса - это колеса с изогнутыми коническими зубьями. Благодаря большой площади соприкосновения зубьев они превосходят прямые конические зубчатые колеса по эффективности и прочности, выдерживают большие вибрации и издают меньше шума. Однако, их сложнее производить и поэтому они дороже.
Кроме того, поскольку зубья изогнуты, увеличивается осевая нагрузка на весь вал. Зубчатые колеса, имеющие нулевой угол скручивания, называется - нулевой конической передачей.
Винтовые зубчатые колеса представляют собой винтовые колеса с углом закручивания под 45° установленных на скрещивающихся валах. Поскольку контакт между зубами имеет небольшую площадь, их перегрузочная способность низкая, и они не подходят для передачи большой мощности.
Поскольку вращение передается при скольжении поверхностей зубьев, при использовании винтовых передач необходимо обращать внимание на смазку. У таких передач нуту ограничений по количеству зубов.
Ступенчатые шестерни - это конические зубчатые колеса с передаточным отношением 1/1. Они используются для изменения направления передачи мощности без изменения скорости. Есть прямая и спиральная форма шестерни.
При использовании спирально-наклонных зубчатых колес необходимо рассмотреть возможность применения упорных подшипников, поскольку они создают осевую нагрузку. Помимо обычных зубчатых передач с углами валов 90 °, зубчатые колеса другими углами вала называются - угловыми зубчатыми колесами.
Вал с нарезанной резьбой называется - червяк, сопряженное с ним зубчатое колесо - это червячное колесо. Оба этих элемента находится на перекрещивающихся валах и называются - червячной передачей. Червяки и червячные колеса не всегда имеют цилиндрическую форму.
Существует червячная передача в форме, песочных часов которая имеет увеличенную площадь контакта, но производство таких передач очень сложное и дорогостоящее. Из-за непосредственного контакта поверхностей зубчатой передачи необходимо уменьшить трение. Поэтому в качестве материалов для червяка обычно используется твердый материал, а для червячного колеса - мягкий материал. Несмотря на низкую эффективность червячной передачи, скользящий контакт работает плавно и не шумит. Также следует отметить функцию самоторможения - это когда угол опережения червяка достаточно мал. Применяются такие передачи в червячных редукторах.
Внутренние зубчатые колеса имеют зубчатую поверхность на внутренней стороне цилиндрического колеса. Основное использование внутренних зубчатых колес - это планетарные редукторы. Существуют ограничения в количестве различий между внутренними и внешними зубчатыми колесами, поэтому для получения высоких передаточных чисел могут применяться несколько зубчатых пар.
Направление вращения внутренних и внешних зубчатых колес в единой системе одинаковы. Когда применяются два внешних зубчатых колеса, направление вращения внутренних и внешних зубчатых колес противоположное.
Конфигурация:
Обычно, шестерня зацепляется с другой шестерней, а звездочка зацепляется с цепью и поэтому не является шестерней. Помимо звездочек, бывают элементы похожие на шестеренку и называются они - трещотками. Основное их отличие - это ограничение движения в одном направлении.
Точность шлифовки зубов положительно влияет на последующую работоспособность зубчатых колес. Поэтому при выборе типов зубчатых колес шлифовка зубов является важным элементом, который необходимо всегда учитывать. Шлифовка поверхности зубьев шестерни позволяет значительно снизить показатели шума, увеличивает перегрузочную способность и в целом влияет на класс точности. С другой стороны, дополнительная шлифовка зубьев увеличивает финальную стоимость и подходит не для всех зубчатых колес. Для достижения высокой точности, кроме шлифования, существует еще и фрезеровка с применением специальных фрез.
Зубчатые колеса представляют собой механические элементы, с помощью которых происходит передача вращения и мощности от одного вала к другому. Условием сцепления является наличие на обоих валах выступов соответствующей формы (зубьев), равномерно распределенных по всей окружности, так что при вращении каждый зубец входит в пространство между зубьями другого вала. Таким образом, это элемент механизма, в котором крутящий момент передается зубцами от двигателя к нагрузке.
Существует много различных способов передачи вращения и момента от одного вала к другому, например, посредством трения, качения, трансмиссии и т. д. Однако, несмотря на простую конструкцию и относительно небольшой размер, зубчатые колеса имеют много преимуществ, таких, как высокая точность передачи, оптимальный коэффициент угловой скорости, большой срок службы и минимальные потери мощности.
