 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( январь 2020 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон ) |
Конические шестерни - это шестерни, в которых оси двух валов пересекаются, а поверхности зубчатых опор самих шестерен имеют коническую форму. Конические шестерни чаще всего устанавливаются на валах, разнесенных друг от друга на 90 градусов, но могут быть разработаны и для работы под другими углами. [1] Передняя поверхность конических зубчатых колес представляет собой конус .
Введение [ править ]
Двумя важными понятиями в зубчатой передаче являются продольная поверхность и угол наклона . Шаговая поверхность шестерни - это воображаемая беззубая поверхность, которую вы получили бы, усреднив пики и впадины отдельных зубьев. Шаговая поверхность обычной шестерни имеет форму цилиндра. Угол наклона зубчатой передачи - это угол между лицевой стороной поверхности тангажа и осью.
Наиболее известные виды конических зубчатых колес имеют угол наклона менее 90 градусов и, следовательно, имеют коническую форму. Этот тип конической шестерни называется внешней, потому что зубья шестерни направлены наружу. Шаговые поверхности зацепленных наружных конических зубчатых колес соосны с валами зубчатых колес; вершины двух поверхностей находятся в точке пересечения осей валов.
Конические шестерни с углом наклона более девяноста градусов имеют зубья, обращенные внутрь, и называются внутренними коническими шестернями.
Конические шестерни с углом наклона ровно 90 градусов имеют зубья, которые направлены наружу параллельно оси и напоминают концы на короне. Вот почему коническая шестерня такого типа называется коронной .
Торцевые шестерни представляют собой сопрягаемые конические шестерни с одинаковым количеством зубьев и осями, расположенными под прямым углом.
Косые конические шестерни - это те, для которых соответствующая коронная шестерня имеет прямые и наклонные зубья .
Типы [ править ]
Конические шестерни классифицируются на разные типы по геометрии:
- Прямые конические шестерни имеют коническую продольную поверхность, а зубья прямые и сужаются к вершине.
- Спирально-конические шестерни имеют изогнутые под углом зубья, что обеспечивает плавный и плавный контакт зубьев.
- Конические шестерни Zerol очень похожи на конические шестерни, но зубья изогнуты: концы каждого зуба копланарны оси, но середина каждого зуба проходит по окружности вокруг шестерни. Конические шестерни Zerol можно рассматривать как спирально-конические шестерни, у которых также есть изогнутые зубья, но с нулевым углом спирали, поэтому концы зубьев совпадают с осью.
- Гипоидные конические шестерни похожи на конические со спиральными зубьями, но их делительные поверхности гиперболические, а не конические. Шестерня может быть смещена выше или ниже центра шестерни, что обеспечивает больший диаметр шестерни, более длительный срок службы и более гладкое зацепление. Если скошенную поверхность сделать параллельно оси вращения, такая конфигурация напоминает червячный привод . Гипоидные передачи получили широкое распространение в задних мостах автомобилей.
Шестерни митры [ править ]
Торцевые шестерни - это особый случай конических шестерен с одинаковым числом зубьев. Валы расположены под прямым углом друг к другу, а шестерни имеют совпадающие поверхности шага и углы с конической поверхностью шага. [2]
Шестерни под углом используются для передачи вращательного движения под углом 90 градусов с соотношением 1: 1.
Геометрия конической передачи [ править ]
Профиль зуба цилиндрической шестерни соответствует эвольвенте (т. Е. Треугольной волне, проецируемой на окружность круга), тогда как профиль зуба конической шестерни представляет собой восьмигранник [ необходимо определение ] (т.е. треугольная волна, проецируемая на нормальный путь окружности сфера). Все традиционные генераторы конической зубчатой передачи (например, Gleason, Klingelnberg, Heidenreich & Harbeck, WMW Modul) производят конические шестерни с восьмигранным профилем зубьев. ВАЖНО: Для 5-осевых конических зубчатых колес с фрезерованием важно выбрать тот же расчет / компоновку, что и при обычном методе производства. Упрощенные расчетные конические шестерни на основе эквивалентного цилиндрического зубчатого колеса нормального сечения с эвольвентной формой зуба демонстрируют отклоняющуюся форму зуба с уменьшенной прочностью зуба на 10-28% без смещения и на 45% со смещением [Дисс. Hünecke, TU Dresden]. Кроме того, эти «эвольвентные конические зубчатые колеса» вызывают больше шума.
Список графических символов [ править ]
Зубы [ править ]
Есть две проблемы, связанные с формой зуба. Один из них - профиль поперечного сечения отдельного зуба. Другой - это линия или кривая, на которой зуб устанавливается на лицевой стороне шестерни: другими словами, линия или кривая, вдоль которой проецируется профиль поперечного сечения, формируя фактическую трехмерную форму зуба. Основное влияние как профиля поперечного сечения, так и линии или кривой зуба заключается в плавности работы шестерен. Некоторые из них приводят к более плавному ходу передач, чем другие.
Линия зуба [ править ]
Зубья на конических зубчатых колесах могут быть прямыми, спиральными или "нулевыми".
Прямые зубья [ править ]
В прямозубых конических зубчатых колесах зубья прямые и параллельны образующим конуса. Это простейшая форма конической передачи. Он напоминает прямозубую шестерню, только коническую, а не цилиндрическую. Шестерни на изображении шлюза - прямые конические. В наборах прямых конических зубчатых колес, когда каждый зуб входит в зацепление, он ударяется о соответствующий зуб, и простое изгибание зубьев зубчатого колеса может решить проблему.
Спиральные линии зубьев [ править ]
Зубья спирально-конических зубчатых колес сформированы по спиральным линиям. Они в некоторой степени аналогичны косозубым зубчатым колесам цилиндрического типа в том, что зубья расположены под углом; однако у спиральных шестерен зубья также изогнуты.
Преимущество спирального зуба перед прямым зубом состоит в том, что они входят в зацепление более плавно. Контакт между зубьями начинается на одном конце шестерни, а затем распространяется на весь зуб. Это приводит к менее резкой передаче силы, когда в игру вступает новая пара зубьев. В прямолинейных конических зубчатых передачах резкое зацепление зубьев вызывает шум, особенно на высоких скоростях, и ударную нагрузку на зубья, из-за чего они не могут выдерживать большие нагрузки на высоких скоростях без поломки. По этим причинам прямолинейные конические зубчатые передачи обычно ограничиваются использованием при линейных скоростях менее 1000 футов / мин; или, для малых передач, менее 1000 об / мин [3]
Линии зубцов Zerol [ править ]
Конические зубчатые колеса Zerol - это промежуточный тип между прямыми и спирально-коническими зубчатыми колесами. Их зубы изогнуты, но не расположены под углом. Конические зубчатые колеса Zerol разработаны с целью дублирования характеристик прямых конических зубчатых колес, но они производятся с использованием процесса спирально-конической резки.
Изготовление конических зубчатых колес [ править ]
Материалы, используемые в процессе изготовления зубчатых колес [ править ]
Различные материалы, используемые для шестерен, включают широкий спектр чугунов, цветных металлов и неметаллических материалов. Выбор материала зубчатой передачи зависит от:
- Тип работы
- Периферийная скорость
- Требуемая степень точности
- Способ изготовления
- Необходимые габариты и вес привода
- Допустимое напряжение
- Устойчивость к ударам
Некоторые выбранные материалы включают:
- Чугун, который пользуется популярностью благодаря хорошим свойствам износостойкости, превосходной обрабатываемости и простоте изготовления сложных форм методом литья. Подходит там, где нужны большие шестерни сложной формы.
- Сталь, обладающая достаточной прочностью и устойчивостью к истиранию.
- Литая сталь, которая используется там, где нагрузка на шестерню высока, и ее сложно изготовить.
- Обычные углеродистые стали, которые находят применение в промышленных зубчатых передачах, где высокая прочность сочетается с высокой прочностью.
- Легированные стали, которые используются там, где требуется высокая прочность зуба и низкий износ зуба.
- Алюминий, который используется там, где желательна низкая инерция вращающейся массы.
- Шестерни из неметаллических материалов обеспечивают бесшумную работу на высоких окружных скоростях.
Коническая передача [ править ]
Две конические шестерни в зацеплении известны как конические шестерни. В конической передаче углы делительного конуса шестерни и шестерни должны определяться по углу вала, то есть углу между пересекающимися валами. На рисунке показаны виды конической передачи.
Приложения [ править ]
Коническая зубчатая передача имеет множество разнообразных применений, таких как локомотивы, судостроение, автомобили, печатные машины, градирни, электростанции, сталелитейные заводы, машины для контроля железнодорожных путей и т. Д.
Примеры см. В следующих статьях:
- Конические шестерни используются в дифференциальных приводах , которые могут передавать мощность на две оси, вращающиеся с разной скоростью, например, на поворотном автомобиле.
- Конические шестерни используются в качестве основного механизма ручной дрели . Когда ручка сверла поворачивается в вертикальном направлении, конические шестерни изменяют вращение патрона на горизонтальное. Конические шестерни ручной дрели имеют дополнительное преимущество, заключающееся в увеличении скорости вращения патрона, что позволяет сверлить широкий диапазон материалов.
- Шестерни в строгальном станке с конической зубчатой передачей допускают незначительную регулировку во время сборки и допускают некоторое смещение из-за прогиба при рабочих нагрузках без концентрации нагрузки на конце зуба.
- Спирально-конические шестерни являются важными компонентами приводных систем винтокрылых машин . Эти компоненты необходимы для работы на высоких скоростях, высоких нагрузках и большом количестве циклов нагрузки. В этом применении спирально-конические шестерни используются для перенаправления вала от горизонтального газотурбинного двигателя к вертикальному ротору. Конические шестерни также используются в качестве редукторов скорости.
Преимущества [ править ]
- Эта передача позволяет изменять рабочий угол.
- Различное количество зубьев (эффективный диаметр) на каждом колесе позволяет изменить механическое преимущество . Увеличивая или уменьшая соотношение зубьев между ведущим и ведомым колесами, можно изменять соотношение вращений между ними, что означает, что привод вращения и крутящий момент второго колеса могут быть изменены относительно первого, с увеличением скорости и крутящего момента. уменьшение или уменьшение скорости и увеличение крутящего момента.
Недостатки [ править ]
- Одно колесо такой передачи рассчитано на работу с дополнительным колесом, а не с другим.
- Должен быть точно установлен.
- Подшипники валов должны выдерживать значительные усилия.
См. Также [ править ]
- Корона шестерня
- Питч конус
- Передний конус
- Задний конус
Ссылки [ править ]
- ^ Фред Герберт Колвин; Фрэнк Артур Стэнли (1914). Справочник американских машиностроителей и Словарь терминов по магазинам: Справочник по математике данных о цехах и чертежах, методах и определениях . Книжная компания Макгроу-Хилл, инкорпорейтед. п. 121 . Проверено 14 августа 2014 года .
- ^ "Что такое угловая передача?" . toolingu.com . Проверено 11 марта 2014 .
- ^ Даути и Валланс, Дизайн машинных элементов .
Внешние ссылки [ править ]
 | Викискладе есть медиафайлы по теме конических шестерен . |
- Как работают конические шестерни на YouTube
