Зубчатое колесо (шестерня) цилиндрическое, коническое, прямозубое, косозубое и другие виды.
Зубчатое колесо или шестерня представляет собой деталь, которая в зависимости от применения может быть с разным количеством зубьев, выполненных в различных формах, располагающихся на цилиндрической или конической поверхности, и которая входит в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса.
Цилиндрические зубчатые колеса (шестерни)
Конические зубчатые колеса (шестерни)
Зубчатое колесо (шестерня):
Зубчатое колесо или шестерня представляет собой деталь, которая в зависимости от применения может быть с разным количеством зубьев, выполненных в различных формах, располагающихся на цилиндрической или конической поверхности, и которая входит в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса.
Зубчатые колеса или шестерни, за счет сцепления зубьев, выполняют следующие задачи: передача вращательного движения от одной детали к другой с изменением крутящего момента, увеличением или уменьшением скорости, а также преобразование вращательного движения в поступательное с помощью зубчатой рейки.
Зубчатые передачи широко применяются как в машиностроении, так и в приборостроении.
Зубчатые колеса подразделяются на виды в зависимости от применения и бывают цилиндрическими и коническими.
Цилиндрические зубчатые колеса (шестерни):
Цилиндрические зубчатые колеса используются в передачах, где оси валов располагаются параллельно относительно друг друга. При этом они могут располагаться как горизонтально, так и вертикально.
В зависимости от формы продольной линии зуба зубчатые колеса бывают: прямозубые, косозубые и шевронные.
Рис. 1. Цилиндрические зубчатые колеса: прямозубые, косозубые и шевронные
Прямозубое колесо. Этот вид шестерен ввиду своей простой конструкции является наиболее внедряемым в различных системах. В таком виде зубья шестерен располагаются в плоскости, которая перпендикулярна оси вращения. В отличии от косозубых и шевронных колес у данного вида предельный крутящий момент ниже.
Косозубое колесо. Зубья для данного вида колес выполняются под определенным углом к оси вращения шестерен, а по форме образуют часть винтовой линии. По сравнению с прямозубым колесом при работе зубьев данного вида зацепление зубьев происходит плавнее, а за счет увеличенной площади контакта предельный крутящий момент выше. Но для работы колес с косым зубом приходится применять упорные подшипники, так как возникает механическая сила, направленная вдоль оси. В основном косозубые колёса используются там, где нужны передачи большого крутящего момента на высоких скоростях.
Шевронное колесо. Этот вид имеет зубья, которые выполнены в форме буквы V на плоскости вращения колеса. Главной особенностью шевронных колес является то, что силы на осях обеих половин компенсируются, вследствие чего отпадает необходимость в использовании упорных подшипников. Различают шевронное и многошевронное цилиндрическое зубчатое колесо, состоящее соответственно из двух и более полушевронов, а также шевронное цилиндрическое зубчатое колесо со сплошным венцом и разделенными полушевронами.
В отдельные виды выделяются: цилиндрическое колесо с круговыми зубьями, цилиндрическое колесо со смещением (без смещения), циклоидальное, эвольвентное и цевочное цилиндрическое колеса.
Колесо с круговыми зубьями. Передачу с такими колесами называют передачей Новикова. При такой передаче контакт поверхностей зубьев происходит в одной точке на линии зацепления, расположенной параллельно осям колёс. Зубья данного вида колеса выполнены в виде полукруга, радиус которого подбирается под нужные требования. Колеса с круговыми зубьями в сравнении с косозубыми обладают более высокой нагрузочной способностью зацепления, высокой плавностью и бесшумностью работы, но при тех же условиях работы у них снижен КПД и ресурс работы, что не позволяет их применять широко.
Колесо со смещением либо без смещения. Это зубчатое колесо, зубья которого образованы при номинальном положении исходной производящей рейки, характеризуемом отсутствием касания (касанием) делительных поверхностей исходной производящей рейки и обрабатываемого зубчатого колеса.
Циклоидальное колесо. В данном виде профили зубьев шестерни выполнены по циклоидальной кривой. Однако при таком способе зацепления шестерен имеется большой недобор чувствительности из-за изменения расстояния между осями. Циклоидальное колесо применяется в основном в приборостроении. Колесо сложно в изготовлении, поскольку при его создании требуется использование очень многих специальных зуборезных инструментов.
Цевочное колесо. В данном случае зубья одного из колес имеют вид пальцев в форме цилиндра. Такой вид шестерен образовался на базе циклоидального колеса и получил более широкое применение как в машиностроении, так и в приборостроении.
Конические зубчатые колеса (шестерни):
Конические зубчатые колеса используются в передачах, где оси валов пересекаются либо перекрещиваются. Данный тип колес так же широко применяется в машиностроении. Конические зубчатые колеса позволяют решать многие конструкторские задачи, часто встречающиеся в разработке сложных механизмов.
Рис. 2. Конические зубчатые колеса
Различают множество видов конических зубчатых колес.
Колесо с прямыми зубьями. Данная деталь имеет зубья прямой формы, теоретические линии которых проходят через конусную вершину. Данный вид является наиболее простым по технологии изготовления. Прямозубые конические колёса используют при низких окружных скоростях. Передача с такими колесами обеспечивает передаточное отношение до 3.
Колесо с тангенциальными зубьями. Такое колесо имеет прямые зубья, теоретические линии которых расположены касательно к окружности. У данного вида колеса угол спирали различен для различных точек линии зуба. Угол спирали в средней точке зубчатого венца выступает в качестве величины, которая характеризует наклон зубьев.
Колесо с криволинейными зубьями. Такой вид колес имеет ряд преимуществ, среди которых выделяются: мягкий вход, наименьший шум при работе, наибольшая нагрузка и большие окружные скорости. Данный вид передачи встречается среди видов, перечисленных ниже.
Колесо с круговыми зубьями. В данном виде шестерни зубья нарезаны в виде дуги по окружности с определенным углом наклона, который называют углом спирали. Такие шестерни мягко входят в зацепление, вследствие чего издают минимум шума. Они отличаются большей прочностью и допустимостью больших отклонений при установке.
Колесо с нулевым углом наклона зубьев. Такое изделие представляет собой колесо с круговыми зубьями, угол наклона зубьев которого в одной из точек делительной средней линии зуба равняется нулю. Колеса с нулевым наклоном зубьев еще называют «Зерол». Данный вид колес в своей работе дает минимальные осевые нагрузки и широко применяется в передачах с большими скоростями, в том числе в авиастроении, поскольку скорость у них может достигать более 70 метров в секунду. Колеса с нулевым наклоном зубьев могут заменять передачи, в которых были установлены прямозубые шестерни.
Колесо с эвольвентной линией зубьев. В данном типе шестерни при развертке конической основы зубья будут иметь тип эвольвенты основной окружности. Передача зубьев дает непрерывный крутящий переход, который исключает возможность проскальзывания.
Колесо с прямыми зубьями кругового профиля. Данный вид колес имеет профиль зубьев приблизительно круглой формы, у которых поверхность боковин выполнена огибанием рабочей части инструмента, и совершает движение в плоскости по кругу оси инструмента, а также производит поступательное движение мимо зубьев данного типа колеса. Колеса с прямыми зубьями кругового профиля также называют колесом Ривасайкл.
Колесо с круговыми зубьями, образованными сферой. Данное колесо имеет форму зуба, образованную при помощи зацепления на станке поверхностью сферической формы. Колесо также отличается повышенной бесшумностью, плавностью хода и более высокой окружной скоростью.
Плоское колесо. У данного вида колес угол делительного конуса является 90 градусов.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com