Шестерня и зубчатое колесо разница

Определение шестерня

Зубчатое колесо или Шестерня – это важнейшая деталь, которая применяется в механизмах зубчатой передачи и выполняет основную функцию – передает вращательное движения между валами, при помощи зацепление с зубьями соседней шестерни. Выглядит шестерня как диск с конической или цилиндрической поверхностью на которой на равном расстоянии расположены зубья. В зубчатой передаче шестерней называют малое зубчатое колесо с небольшим количеством зубьев, а большое – зубчатым колесом. В случае применения пары шестерен с одинаковым количеством зубьев, ведущую называют шестерней, а ведомую – зубчатым колесом. Но чаще всего все зубчатые колеса и малые и большие называют шестернями (шестеренками).

Заурядно используют шестерни парами с различным количеством зубьев, этот механизм зубчатой передачи позволяет преобразовать число оборотов валов и вращающий момент. Передаточное число – это отношение чисел оборотов валов в минуту, определяется отношением диаметров шестерен или отношением чисел из зубьев. К стати, число зубьев на колесах влияет на плавность хода передачи, чем их число больше, тем плавнее ход передачи. Ведущей шестерней называется та, вращение которой передается извне, а ведомой называют шестерню, с которой снимается вращающий момент. Если диаметр ведущей шестерни больше, то вращающий момент ведомой шестерни уменьшается за счёт пропорционального увеличения скорости вращения, и наоборот.

Изобретение Шестерни

Изобретатель шестерни не известен, в истории шестерни упоминаются Ктезибием он использовал древнее зубчатое колесо в своих водяных часах во II веке до нашей эры, а так же упоминает в своем сочинении о применение шестерен Архимедом в III веке до н.э. Есть данные о использовании шестерен Римлянами в начале новой эры. В работах Леонардо да Винчи, в чертежах некоторых механизмов присутствуют шестерни с формой зуба близкой к современной.

Области применения шестерен

Шестерни применяются в различных, сложных и простых механизмах в машиностроении, судостроении, в пищевой и горнодобывающей промышленности, а так же: в буровых установках, железно дорожных вагонах, в подъемных кранах, в автомобильных дифференциалах, коробке передач, танках, лебедках, шестеренных гидромашинах – насосах, часах и в прочих механизмах.

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

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)

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.

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.

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.

Читайте также:  Для чего нужен рым болт

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

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)

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.

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.

Прямозубые колёса применяют в следующих случаях:

1) при невысоких и средних окружных скоростях,

2) при большой твёрдости зубьев (когда динамические нагрузки от неточностей изготовления невелики по сравнению с полезными),

3) также применяются в открытых и планетарных передачах.

а) прямозубое колесо,

б) косозубое колесо,

в) шевронное колесо

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.

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.

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.

Читайте также:  Как заточить цепь бензопилы в домашних условиях

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 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.

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:

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.

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.

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:

– малые приведенные радиусы кривизны рабочих поверхностей;

– повышенная в связи с линейным контактом зубьев чувствительность к перекосам;

– потери на трение в зацеплении в связи с существенным скольжением.

Читайте также:  Как заблокировать счетчик воды

Арочные передачи обладают следующими преимуществами по сравнению с эвольвентными:

– малая чувствительность к перекосу осей;

– повышение прочности зубьев на изгиб.

Существуют также треугольные зубчатые зацепления.

Рисунок 10 Исходный контур передачи Новикова

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

Косозубая шестерня — усовершенствованный вариант обычной прямозубой, обеспечивающий более надежное сцепление элементов зубчатой передачи. Благодаря этому повышается плавность работы механизма, что гарантирует увеличение рабочего ресурса деталей.

Что такое косозубые шестерни?

Косозубая шестерня отличается формой нарезки зубьев. Они располагаются не параллельно, а под углом к оси вращения детали. Поверхность шестерни напоминает часть спирали. Применяется в механизмах, к которым предъявляются более жесткие требования к плавности хода и уровню создаваемого при работе шума.

Косозубые шестерни отличают следующие преимущества:

  • Способна передавать более высокий крутящий момент за счет большей площади зацепления шестерней.
  • Отсутствие рывков при запуске механизма в работу. Возможность применения в приводах и механизмах, работающих с переменной нагрузкой.
  • Меньший уровень шума даже при работе в режимах с максимально допустимой нагрузкой.

Но следует отметить и недостатки, характерные для косозубых шестерней:

  • Увеличенная площадь зацепления обуславливает возросшие значения силы трения. Исходя из этого предъявляются более жесткие требования к качеству и периодичности замены смазочных материалов.
  • Повышенный нагрев и несколько сниженный коэффициент полезного действия.
  • На вал с косозубой шестеренкой действуют более значительные силы, поэтому требуется установка на опорный подшипник.

Кроме того, производство косозубой шестерни более сложное в техническом плане, поэтому и стоит деталь несколько дороже.

Что такое модуль зуба шестерни

Модуль зуба шестерни — один из основных параметров, на который следует обращать внимание при выборе. Это универсальная линейная характеристика, позволяющая связать воедино все основные параметры шестерни — количество зубьев и их высоту, шаг, диаметр делительной окружности шестерни.

Именно от этого показателя прочность шестерни, чем большим будет модуль, тем меньше зубья подвержены износу, благодаря чему существенно увеличивается рабочий ресурс детали.

Модуль зацепления шестерни может быть рассчитан по нескольким формулам. Чаще всего используют отношение шага зубьев к числу Пи. Но это значение можно выразить и через высоту зуба, при этом модуль будет в 2,25 раз меньше высоты. Нередко для расчета определяют значение делительного диаметра и делят его на количество зубьев, увеличенное на 2.

Чем отличается зубчатое колесо от шестерни

Еще один момент, на который следует обратить внимание. Конечно, в разговорной речи эти понятия идентичны, но с технической точки зрения шестерня отличается от зубчатого колеса. И различие в основном связано не с особенностями конструкции, а функцией, выполняемой в механизме.

Согласно перечню основных терминов, приведенных в ГОСТ 16530-83, шестерня — зубчатое колесо с меньшим числом зубьев для редукторов и большим числом для мультипликаторов. Если в механизм входят детали с одинаковым количеством зубьев, то шестерней считается ведущая деталь, а зубчатым колесом — ведомая. Отметим, что на практике применяется еще одна разновидность — вал-шестерня, которая представляет собой вал с нарезанными непосредственно на нем зубьями. Все перечисленные детали являются основными элементами механических зубчатых передач.

Конструкция зубчатой передачи

Зубчатая передача представляет собой механизм для изменения скорости вращения и величины крутящего момента. Вращательно движение передается между валами, оси которых могут быть параллельными, скрещивающимися или пересекающимися. Различают несколько основных типов зубчатых передач, использующихся в различных механизмах:

Каждый из приведенных видов отличается сферой применения и техническими характеристиками. Один из самых распространенных типов зубчатой передачи — цилиндрическая. Она наиболее проста по конструкции, позволяет передавать значительный крутящий момент. Следует отметить, что цилиндрические зубчатые передачи обладают одним из самых высоких показателей КПД и широким диапазоном передаточного числа. Чтобы уменьшить диаметры используемых шестерней и зубчатых колес, используют многоступенчатую схему конструкции.

Для уменьшения негативного воздействия сил трения зубчатые передачи чаще всего монтируются в закрытом корпусе, который заполнен смазочными материалами. Это позволяет увеличить срок службы механизма.

“>

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector