Зубчатые передачи. Механизм и виды зубчатых передач. Типы зубчатых передач

Для работы разнообразного промышленного оборудования необходимы узлы, целью которых является обеспечение вращательного движения. Чаще всего для этого применяют различные разновидности передающих механических процессов, которые перемещают вращательное движение с вала на вал. Кроме того путём смены специальных колёсных приспособлений, можно регулировать параметры вращения.

Совершенно резные и заземленные механизмы не рассеиваются при трении более 1% или не более 2% передаваемой механической энергии. Они столь же многочисленны, как разнообразные, и большую часть времени они не ограничены парой колес, а более многочисленными комбинациями в виде зубчатой ​​передачи. Любое изменение скорости может быть получено. Если, как показано на рисунке ниже, звездочка двигателя тянет большее колесо на той же оси, зацепляется другая звездочка, которая, в свою очередь, ударяет по другому колесу и т.д. Число оборотов уменьшается в соответствии с приведенной выше формулой.

Применение зубчатых передач

Колесо зубчатого типа, является обобщенным термином и может относиться к каждому колесу, задействованному в обеспечении необходимых перемещений. Именно по этой причине введена их дополнительная классификация. Механическое колесное приспособление, от которого передаётся вращение, называют ведущим, соответственно, колесо принимающее вращение именуется ведомым. Кроме того, колесо зубчатого типа, имеющее меньший диаметр в паре носит название-шестерня, соответственно, колесо большего диаметра называют просто колесом.

Но если тот же самый поезд работает в обратном направлении, при движении колеса 4 и перемещении колес, передаваемых на звездочки, скорость, передаваемая в 4, будет умножена на 1 в тех же пропорциях. Четные колеса вращаются в обратном направлении к оси двигателя, а нечетные колеса - в том же направлении, что и последний. Однако можно передавать движение без изменения его направления, принимая ведомое колесо внутренней шестерни, то есть в виде короны, которая несет зубы на внутренней поверхности обода.

Дифференциал одного и того же транспортного средства является еще одним примером многих возможностей, предлагаемых шестернями, поскольку в дополнение к передаче движения ведущего вала между осями, которые образуют угол 90 °, позволяет колесо автомобиля находиться внутри поворотного ролика с чем на внешнем колесе. В железнодорожной стойке зубчатые шестерни локомотивной сетки в стойке, закрепленной в шпалах; таким образом, поезда могут подниматься на более высокие наклоны, чем простое сцепление колес позволило бы перейти на обычный поезд.

Наиболее активно применяют зубчатые передачи в машиностроении, во многом это обусловлено их великолепными рабочими качествами. Они надёжны, эргономичны, удобны и просты в использовании и обслуживании. Кроме того, КПД зубчатой передачи имеет достаточно большое значение, а величина мощностей, которые они могут передавать, практически не ограничена.

Во многих случаях для одной и той же передачи полезно одновременно приводить в движение несколько механических элементов, и, например, в некоторых электрических бритвах вал двигателя вращает три лопасти за один раз. Одним из самых ценных качеств зубчатых колес является полное отсутствие скольжения между первым и последним колесами поезда, что позволяет получить в любой части механизмов скорости или угловые перемещения строгости.

Все более жесткие требования, предъявляемые новыми технологиями, позволяют рассчитывать и разрабатывать наиболее подходящие механизмы для каждого использования, а оборудование, необходимое для их изготовления, является одной из фундаментальных и сложных задач современного машиностроения.


Конечно, подобные передаточные механизмы не лишены своих функциональных недостатков, однако они не столь значительны, учитывая эксплуатационную производительность приспособлений. Так, среди явных минусов можно выделить: отсутствие бесступенчатых систем регулировки переключения скоростных режимов зубчатой передачи, шумовые эффекты, производимые действующими колёсными компонентами, а также высокие требования к технологической точности их производства и проведения установочных операций.

Различают следующие основные типы. Сверла - стипендиаты: для шлифования цилиндрических, прямых или винтовых передач с наружными или внутренними зубьями. Дюбели - Маагские косилки: для шлифования цилиндрических, прямых или винтовых передач с наружными зубьями. Они являются простейшей формой передач, стрелки которых не перехватываются с сопряженным действием, действие состоит в основном из винта или клина. Контакт в точке между соединенными зубьями ограничивает пропускную способность нагрузки для этого типа передачи.

Они могут быть изготовлены любой машиной, которая производит винтовые шестерни. Осевая тяга, которая поглощает подшипники или подшипники винтовых передач, является их недостатком, и это устраняется реакцией равной и противоположной тяги симметричной ветви двойной спиральной шестерни.


Колесные компоненты зубчатого типа имеют множество разновидностей, что позволяет подбирать их исходя из условий отдельного рабочего момента и согласно установленным техническим и производительным параметрам, придерживаясь технологических требований.

Виды и расчет зубчатых передач

Согласно соотношению осевых колёсных соединений, виды зубчатой передачи подразделяются на несколько категорий: зубчатая цилиндрическая передача (оси расположены параллельно); конические зубчатые передачи (оси колесных элементов пересекаются); винтовая зубчатая передача, а также червячный тип образования перемещений (при этом колесные оси перекрещиваются).

Двойная спиральная передача имеет только половину ошибки скольжения одиночного пропеллера или прямой передачи. Они сделаны из ствола конуса, образуя зубы путем фрезерования его наружной поверхности. Эти зубы могут быть прямыми, спиральными или изогнутыми. Это семейство передач решает передачу между пересекающимися и пересекающимися осями. Данные расчета этих передач приведены в конкретных графиках обработки. Существуют различные типы конических шестерен.

Это механизм, предназначенный для передачи больших усилий, а также уменьшения скорости передачи мощности передачи. В конструкциях самого высокого качества корона изготовлена ​​из бронзы и червя, изготовлена ​​из закаленной стали, чтобы уменьшить трение. Этот механизм, если он прилагает большие усилия, должен быть очень хорошо смазан, чтобы квалифицировать износ трения. Количество записей червя обычно составляет от одного до восьми. Данные расчета этих передач приведены в диаграммах обработки. Винты без концевых лифтов.

Колёса классифицируются по нарезки зубьев (внутреннее или внешнее зацепление) и направлению относительного вращения. Если же работа оборудования требует преобразования энергии вращения в поступательное движение, то возникает необходимость использовать реечное устройство для активного воздействия на механические узлы. Зубчатые ременные передачи служат для использования силы трения. Конструкция такого узла состоят из 2 шкивов имеющих соединение в виде ремня. Во время работы узла возникает сила трения, за счёт чего и передаётся нагрузка.

Чтобы преобразовать точку контакта в контактную линию и, таким образом, лучше распределить передаваемую силу, принято изготавливать бесконечные винты, которые зацепляются с глыбовидной кроной. Другой способ распределения передаваемой силы - использовать в качестве коронки спиральное колесо и сделать шнек для червяков, таким образом, можно увеличить количество контактов, которые находятся в контакте. Наконец, существует и другая форма сцепления, где и червь, и коронка имеют глибную форму, обеспечивая лучший контакт между поверхностями.

Этот механизм является очень используемым способом передачи, поскольку он позволяет передавать вращающееся движение между двумя параллельными осями, которые полностью разделены. Это механизм передачи, используемый велосипедами, мотоциклами, а также во многих машинах и промышленных объектах. Он также используется для замены редукторов скорости на шкивы, когда важно избегать скольжения между ведущим колесом и механизмом передачи. Механизм состоит из бесконечной цепи, звенья которой связаны с зубчатыми колесами, которые прикреплены к осям управляемых и приводимых в движение механизмов.

Относительно формы профиля различают зубья эвольвентных зубчатых передач и, соответственно, неэвольвентных. Кроме того колесные элементы подобного устройства могут быть: прямозубые, косозубые, шевронные и винтовые. Зубчатые, передающие усилия на перемещение устройства, с использованием непрямозубых колес, работают с меньшим уровнем шума, а также с достаточно низким износом. Так например гипоидные зубчатые передачи имеют большую устойчивость к износу, а так же способны переносить достаточно большие нагрузки, подобный эффект достигнут более толстым основанием зубьев.

Передачи представляют собой системы, образованные двумя или более зубчатыми передачами, которые подходят друг к другу. Они называются системами круговой передачи, поскольку они способны передавать круговое движение, мощность и силу от одного двигателя к другому элементу, называемому приемником. Передача, которая прикреплена непосредственно к двигателю, называется входной шестерней, а колесо, прикрепленное к приемнику, называется выходной шестерней.

Как и в случае с фрикционными колесами, в простейшем случае, образованном двумя шестернями, входная шестерня вращается, нажимая на выходную шестерню, заставляя ее вращаться и в противоположном направлении. Если промежуточные шестерни вставлены между входными и выходными шестернями, мы будем вызывать чередование при вращении каждого из колес. Эти промежуточные шестерни называются сумасшедшими передачами.


Для выхода механических колес из строя существует 2 основных причины, а именно поломка и износ зубьев. Наиболее часто износ возникает вследствие неправильной установки зубчатой пары (как правило, это происходит из-за неполного сцепления). Кроме того радиальный износ зубчатой пары может возникнуть как следствие выхода из строя .

Скорость вращения зубчатых колес, также известная как угловая скорость, обычно выражается в двух единицах.

  • Оборотов в минуту.
  • Количество оборотов, заданных колесом за одну минуту. оборотов в секунду.
  • Количество оборотов, заданных колесом за одну секунду.
На рисунке показаны три передачи, соединенные вместе. Передача, прикрепленная к двигателю, называется входной шестерней, а передача, которая подключена к приемнику движения, называется выходной шестерней. Промежуточные шестерни известны как холостые передачи.

Обратите внимание, что две непосредственно связанные передачи имеют разные направления вращения. Передачи часто используются для передачи больших сил, потому что они не скользят друг с другом, как с фрикционными колесами или шкивами. Существуют различные типы зубчатых колес, которые позволяют осям входных и выходных передач оставаться перпендикулярными, параллельными или косыми. Для этой цели могут использоваться цилиндрические или косые зубцы, сопровождаемые параллельными или винтовыми зубьями.

Если расчет зубчатой передачи передаётся в сторону обратную вращению колёс, то, как следствие, может возникнуть уменьшение радиального зазора. В противоположных условиях работы радиальный зазор, может быть увеличен. В любом из этих случаев замена вкладышей поможет устранить все проблемы касающиеся радиального зазора.

ТИПЫ ЗУБЧАТЫХ ПЕРЕДАЧ

По сути, шестерни это устройства, которые передают вращательное движение от одной оси к другой. Некоторые типы передач могут осуществлять и поступательные движения. Существуют десятки различных типов передач в промышленности, лишь некоторые из которых показаны здесь.

Коэффициент передачи передач

Цилиндрическая шестерня со спиральными зубцами. Цилиндрическая шестерня с параллельными зубьями. Коническая шестерня с параллельными зубьями. В общем, в этом типе механизмов отношение передачи между двумя передачами будет зависеть от количества зубьев входных и выходных передач.

Скорость вращения выходной шестерни будет намного больше, чем скорость входного сигнала. Скорость вращения выходной шестерни будет намного меньше скорости входного сигнала. Это то, что известно как система снижения скорости. . Математически мы можем выразить зависимость между числом зубьев передач и отношением передачи через следующее выражение.

ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ ШЕСТЕРНИ

Цилиндрические зубчатые колеса работают на валах оси которых параллельны

Одним из побочных эффектов пар цилиндрических зубчатых колес является то, что выходные оси вращается в противоположном направлении, от входной оси, эффект, который можно ясно увидеть в анимации

КОНИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ КОЛЕСА

Зубья зубчатой ​​передачи обрабатываются фрезерованием, чисткой или формованием с помощью шнека и могут быть закончены чисткой, полировкой, шлифованием или полировкой колесом. Обработки, которые практикуются на зубчатых передачах, даются главным образом в зубах, наиболее распространенными являются.

Азотирование: это затвердевающая поверхность, которая прикладывается к зубчатым колесам из сплава. Зубчатая передача, которая должна быть азотированной, получает бонусную обработку, чтобы придать ей среднее затвердевание. Азотирование осуществляется с помощью аммиака, который разлагается в атомарном азоте и на поверхности стали. Атомный азот медленно проникает в поверхность работы и в сочетании с другими элементами образует нитриды необычайной твердости. Углеродистая сталь не может быть азотирована.

Конические шестерни работают на осях, которые не являются параллельными. Конические шестерни могут быть сделаны специально для осей практически под любым углом


ЧЕРВЯЧНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Червячных передач (или винт) можно рассматривать как передачу одного зуба

Процесс состоит из намотки индукционной катушки вокруг детали, обычно часть вращается внутри катушки, через несколько секунд зубцы приводят выше температуры, после этого процесса шестерня удаляется из катушки и дает контролируемый характер с помощью ванны для росы, наносимой верхним распылителем, или погружается в ванну с перемешиванием. Пламя закаленное: Обеспечивает мелкое затвердевание, с помощью оксациациетленового пламени с использованием специальных горелок. Зубчатая передача является полужесткой, а зубы опускаются и перед окончанием окончательной отделкой дается окончательная отделка.

  • Индукционное упрочнение: сетка затвердевает при помощи переменного тока частоты.
  • Перед индукционным упрочнением зубчатый диск подвергается термической обработке.
  • Чтобы получить равномерный нагрев, шестерня обычно вращается в пламени.
Все шестерни, независимо от типов или материалов, будут иметь больший шанс на долгий срок службы при надлежащей смазке.

Червячные передачи имеют некоторые особые свойства, которые делают их отличимых от других передач. Во-первых, они могут достичь очень высоких передач произведенных за одну движение. Потому что большинство червячных передач имеет только один нагруженный зуб, передаточное отношение это просто число зубьев на соединение передач. Например, червячных пара передач в паре с 40- зубый цилиндрический редуктор имеет соотношение 40:1. Во-вторых, червячные передачи имеют гораздо более высокие трения (и ниже эффективность), чем другие типы передач. Это потому, что профиль зуба червячных передач постоянно скользят по зубам сопряженных передач. Это трение становится выше, тем больше нагрузка на передачу. Наконец, червячая передача не может работать с обратным эффектом. В анимации ниже, червячные передачи на зеленой оси ведет синие зубчатое колесо на красной оси. Но если вы включите красную ось в качестве ведущей, то червячных передач не получится. Это свойство передачи может применяться для остановки -блокировки вещи на определенном месте, без скатывания назад, например ворота гаража.

Смазка шестеренок является основным требованием конструкции, столь же важным, как долговечность поверхности или передач. Системы и способы смазки зубчатых колес, методы, используемые для смазки зубьев зубчатых колес, различаются по типу передачи, передаче, чистоте поверхности, твердости и комбинации материалов.

Одним из способов смазки является палитры или щетки, которые используются исключительно в зубчатых передачах очень низкой скорости и очень большого прохода, другой, используемый главным образом в коробках с редуктором, - всплеск; высокоскоростные шестерни наиболее трудно смазывать эффективно, так как нелегко опустить шестерни в шестерни.


ЛИНЕЙНЫЕ ПЕРЕДАЧИ

Это средство преобразования вращательного движения от оси вращения или шестерни в поступательное движение зубчатой рейки. Шестерня вращается, и толкает рейку вперед, поскольку в ней перемещаются зубы шестерни. Регулируется например меньшим количеством зубов на ведущей шестерни и большим на рейке. движение в рейки будет пропорционально количеству зубьев на шестерне


ДИФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ПЕРЕДАЧА

Дифференциал - это механическое устройство, которое передает крутящий момент с одного источника на два независимых потребителя таким образом, что угловые скорости вращения источника и обоих потребителей могут быть разными относительно друг друга. Такая передача момента возможна благодаря применению так называемого планетарного механизма. В автомобилестроении, дифференциал является одной из ключевых деталей трансмиссии. В первую очередь он служит для передачи момента от коробки передач к колёсам ведущего моста.


Почему для этого нужен дифференциал? В любом повороте, путь колеса оси, двигающегося по короткому (внутреннему) радиусу, меньше, чем путь другого колеса той же оси, которое проходит по длинному (внешнему) радиусу. В результате этого, угловая скорость вращения внутреннего колёса должна быть меньше угловой скорости вращения внешнего колеса. В случае с не ведущим мостом, выполнить это условие достаточно просто, так как оба колеса могут не быть связанными друг с другом и вращаться независимо. Но если мост ведущий, то необходимо передавать крутящий момент одновременно на оба колеса (если передавать момент только на одно колесо, то возможность управления автомобилем по современным понятиям будет очень плохой). При жесткой же связи колёс ведущего моста и передачи момента на единую ось обоих колёс, автомобиль не мог бы нормально поворачивать, так как колеса, имея равную угловую скорость, стремились бы пройти один и тот же путь в повороте. Дифференциал позволяет решить эту проблему: он передаёт крутящий момент на раздельные оси обоих колёс (полуоси) через свой планетарный механизм с любым соотношением угловых скоростей вращения полуосей. В результате этого, автомобиль может нормально двигаться и управляться как на прямом пути, так и в повороте.

ПЕРЕДАЧА С ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ШЕСТЕРЕН

Движущей кольцо, в сочетании с парой промежуточных шестерен, которые не зафиксированы на своей оси, обладают функцией, включать и выключать шестерни в работу.

Анимация показывает, работу шестерни, на отключение или или для того что бы обеспечить сцепление шетерен с помощью промежуточной шестерни. Движущееся кольца показаны красным цветом. , оси соединены с серой осью с белыми дисками которые скользит по пазам основной оси. Движущей белое кольцо вращается вместе с осями. Сначала , движущиеся кольцо отключено так как темно-серая и зеленая передача не зацеплены. Движущиеся кольцо, приходит в зацепление с зеленым и тем самым приводит в движение синюю передачу. Движущиеся кольцо не использует зубьев, а использует четыре конических пальца, существует значительный зазор между кольцом и пальцами. Что позволяет подключать кольцо на холостом ходу или когда шестерни вращаются с разными скоростями

РЕГУЛИРУЕМЫЙ РОТОР