Какие типы зубчатых колес обычно используются?

С развитием производства, шестерни эксплуатации все больше и больше внимания со стороны людей, существует множество ее видов. Вы все еще не можете найти подходящую шестеренку и испытываете трудности? Эта статья поможет вам решить эти проблемы.

Что такое шестеренки?

Шестеренки представляют собой цилиндрические, круглые или конусообразные зубчатые механизмы. Зубья вырезаны в материале на равных расстояниях. Зубья шестерен также называют зубьями, а шестерни - зубчатыми колесами или зубчатыми колесами. Для производства зубчатых колес используется множество способов, таких как заготовка, ковка, порошковая металлургия, экструзия, литье и обработка. Обычно они крепятся к машинам с помощью вала. Пара шестеренок входит в зацепление с зубьями, чтобы увеличить движение и силу в механизме.

Самые распространенные типы зубчатых колес

Существует множество типов зубчатых колес, различающихся по форме, размерам (радиусу), количеству и расположению зубьев. Чаще всего используются следующие типы зубчатых колес,

• Прямозубые шестерни
• Косозубые шестерни (и винтовые шестерни)
• Двойные косозубые шестерни (и шестерни "елочка")
• Реечная передача
• Конические шестерни
• (прямые, нулевые, спиральные, гипоидные, конические и косозубые передачи)
• Червячные передачи
• Внутренние шестерни

Шестерни

Прямозубые шестерни имеют прямые зубья и цилиндрический или круглый корпус. Они являются одним из самых эффективных типов и очень просты в изготовлении. В корпусе шестерни вырезаны зубья, направленные прямо к оси вала, поэтому они относятся к группе шестерен с параллельными валами. По сравнению с другими типами зубчатых колес они способны воспринимать значительные нагрузки с высокой скоростью и точностью.

Прямозубые шестерни не создают осевой (упорной) нагрузки на вал и шумят при выполнении ускоренных операций. В зацепляющейся паре шестерен меньшая называется шестерней, а большая - передачей. В машинах цилиндрические шестерни соединяются в зацепляющиеся пары с внутренними шестернями, зубчатыми рейками и даже цилиндрическими зубчатыми колесами.

Наиболее часто используемой передачей среди всех является цилиндрическая. Они широко используются в таких отраслях, как производство напитков, пищевая и автомобильная промышленность. Они также используются в малых (часы, бытовые машины, такие как сушилки для белья, стиральные машины) и больших машинах (на электростанциях, в насосах, на фермах, в поездах, в машинах для обработки продуктов, а также в планетарных редукторах с внутренними шестернями).

Цилиндрические шестерни

Косозубые шестерни имеют цилиндрическую форму и используются с прямыми валами. Они отличаются от прямозубых шестерен тем, что их зубья расположены под углом. Косозубые шестерни способны выдерживать большую нагрузку, чем прямозубые, поскольку изогнутое расположение зубьев приводит к одновременному соединению двух зубьев каждой шестерни во время работы. Это также является причиной меньшего шума при работе на высоких скоростях и при больших нагрузках.

Использование упорных подшипников с косозубыми шестернями обязательно, так как они создают осевую нагрузку. Зубья косозубых шестерен бывают двух типов: с правым и левым витком. Поэтому для создания зацепляющей пары необходимо использовать одну косозубую шестерню с левосторонним, а другую - с правосторонним закручиванием зубьев.

Конические шестерни используются в тяжелых отраслях промышленности, таких как электростанции, производство напитков, горнодобывающая, цементная, пищевая и лесная. Они отлично переносят большие нагрузки и поэтому используются в тяжелых погрузочно-разгрузочных и транспортировочных машинах, генераторах и насосах. Благодаря своей сверхтихой природе по сравнению с прямозубыми шестернями, они также используются в системах передачи в автомобилях.

Винтовые шестерни

Винтовые передачи - это разновидность одноступенчатых косозубых передач. В отличие от косозубых передач, они используются для непересекающихся и непараллельных конфигураций. В винтовых передачах используется зацепляющаяся пара одинаковых косозубых шестерен, а не левая и правая косозубые шестерни. Они не могут идеально выполнять высокоэнергетические и высокоскоростные операции, поскольку хуже справляются с нагрузками и имеют более низкий КПД. Они нуждаются в смазке при работе и также известны как скрещенные косозубые шестерни.

Винтовые передачи используются как для параллельных, так и для смещенных валов в зависимости от направления зубьев сопряженных шестерен.

Двойные цилиндрические шестерни

Помимо одинарной спирали, косозубые шестерни также бывают двойными. В двойной косозубой передаче есть два ряда зубьев, расположенных под углом друг к другу, но противоположных по направлению. Проще говоря, на одной шестерне нарезаны два ряда зубьев, которые выглядят как зеркальное отражение друг друга. Два ряда разделены между собой промежутком. Использование пары двойных косозубых шестерен позволяет быстро устранить осевую нагрузку.

Двойные косозубые шестерни более долговечны, прочны и работают более плавно, чем одинарные. Двойные косозубые шестерни часто используются в таких машинах, как генераторы, насосы, горнодобывающая промышленность, строительство, судостроение, системы передачи в газовых турбинах и вентиляторах.

Елочные шестеренки

Елочная передача - это разновидность двойной косозубой передачи. Небольшое различие между елочкой и двойной косозубой передачей заключается в зазоре между двумя зеркальными рядами зубьев. Между двумя рядами зубьев нет промежутка, и они соединяются, образуя форму буквы "V", как у елочки.

Они меньше по размеру, чем двойные косозубые, и не так часто используются из-за их более высокой стоимости и сложности производства по сравнению с другими зубчатыми колесами. Елочные шестерни часто используются в тяжелых отраслях промышленности, таких как горнодобывающая, морская, судостроительная и паровые турбины.

Реечная передача

Зубчатая рейка и шестерня - это пара зубчатых реек с косозубой или прямозубой шестерней, называемая шестерней. Зубчатая рейка представляет собой плоский стержень с прямой линией зубьев, причем зубья, вырезанные в стержне, имеют одинаковую форму и размер на равных расстояниях. Она способна выдерживать большие нагрузки, а ее конструкция и производство довольно просты и легки.

Когда зубчатая рейка входит в зацепление с цилиндрической шестерней, зубья у нее прямые и параллельные, и вращательное движение преобразуется в линейное. А когда зубчатая рейка сопрягается с косозубой шестерней, зубья также косозубые, т. е. расположены под углом, и тогда линейное движение преобразуется во вращательное.

Реечные шестерни используются во многих видах техники, таких как оборудование для перемещения материалов, поезда и железные дороги, весы, а также реечные рулевые системы автомобилей.

Конические шестерни

В конических передачах зубья расположены на конической делительной поверхности. Конические шестерни обычно используются для передачи силы и движения между двумя пересекающимися валами (под углом 90o). В идеале она обеспечивает конфигурацию валов под углом 90o, но также может работать с валами большей или меньшей конфигурации. Конические шестерни используются не так часто из-за высокой стоимости изготовления и сложности производства.

Конические шестерни используются в автомобилях, насосах, поездах и железных дорогах, электростанциях, оборудовании для обработки продуктов и самолетах. По форме и расположению зубьев конические шестерни в основном бывают трех типов.

Прямые конические шестерни

Наиболее часто используются прямые конические шестерни всех типов. В этом типе зубья расположены параллельно на конической шестерне. Они просты и удобны в изготовлении, но из-за прямых зубьев производят много шума и менее эффективны, чем спиральные передачи. Как и прямозубые, они не создают осевой нагрузки.

Конические шестерни Zerol

Это второй тип конических передач, и именно они имеют нулевой угол закручивания. Этот тип конической передачи чем-то напоминает как спиральную, так и прямую коническую передачу. В конических передачах Zerol зубья расположены не под углом, а изогнуты, как в спиральных передачах, что означает, что кривые зубья имеют прямое расположение. Они могут выполнять те же задачи, что и прямые конические шестерни, но при этом более долговечны и менее шумны. Шестерни Zerol бывают с правыми и левыми витыми зубьями, но могут вращаться в обоих направлениях.

Спиральные конические шестерни

Характеристики спиральных конических передач во многом схожи с характеристиками косозубых передач. В этих передачах зубья на конической делительной поверхности изогнуты и, таким образом, создают нагрузку в осевом направлении. Зубья конических шестерен соприкасаются более плавно, что способствует снижению шума, вибрации и нагрузки на зубья. Они могут выполнять операции, требующие высокой точности и скорости. Как и косозубые шестерни, они бывают с правыми и левыми спиральными зубьями, дорогостоящие и сложные в производстве, но более долговечные, чем прямые конические шестерни.

Другие типы конических шестерен

Помимо трех основных типов, упомянутых выше, конические шестерни имеют множество разновидностей. Некоторые из них - гипоидные, коронные и миттерные передачи.

Гипоидные шестерни

Гипоидные передачи - это разновидность спирально-конических передач, но в отличие от них они работают на непересекающихся и непараллельных валах. Зубья закручены и расположены под углом, как и у спиральных конических шестерен. В зацеплении гипоидных передач обязательно используются подшипники, так как расположение шестерни и зубьев не совпадает. Производство гипоидных передач дороже и сложнее, чем производство спирально-конических. Из-за высокой цены эти шестерни используются нечасто.

Они используются в цементной, пищевой, горнодобывающей промышленности и производстве напитков, но основное применение гипоидные шестерни находят в автомобилестроении. Они также используются на электростанциях, в конвейерах, системах перемещения материалов и смесителях.

Коронные шестерни

Коронные шестерни - это еще одна разновидность конических шестерен, у которых делительная поверхность плоская, а корпус цилиндрический, а не конический. Название "венец" связано с его структурой, напоминающей корону. Зубья шестерни расположены под углом 90o к торцу шестерни, что делает ее похожей на корону. Их также называют "торцевыми шестернями". Пара зацепления коронных шестерен зависит от конструкции их зубьев, и они могут работать в паре с прямозубыми и коническими шестернями других типов. Венцовые шестерни широко используются в машинах для снижения шума и вибрации.

Пильные шестерни

Миттер-шестерни имеют угол наклона вала 90o, в то время как угловые миттер-шестерни могут иметь любой угол наклона вала, кроме прямого. Зубчатые колеса Miter в основном используются в машинах для изменения направления передачи силы при сохранении постоянной скорости. При использовании пары из двух зубчатых колес с одинаковым числом и формой зубьев соотношение скоростей становится 1:1. Зубчатые колеса создают осевую нагрузку, поэтому для уменьшения осевой нагрузки в паре зубчатых колес всегда используются упорные подшипники.

Червячные передачи

Червячная передача передает усилие и движение под прямым углом между непересекающимися и непараллельными валами. Это пара червяка и червячного колеса, где червяк - это винтообразный вал, а червячное колесо - цилиндрическая шестерня. Они отличаются плавностью и бесшумностью работы, но по эффективности не так хороши, как другие типы передач.

Производство червячной передачи с песочными часами сложнее. Скольжение поверхностей червяка и червячной передачи вызывает трение, что делает необходимым смазку в процессе эксплуатации. Если червяк имеет небольшой угол опережения, то червячное колесо не может провернуть червяк, что называется самоблокировкой.

Чаще всего червячные редукторы используются в системах, где необходима функция самоблокировки. Они также используются в рулевых системах автомобилей, оборудовании для перемещения материалов, лифтах и подъемниках.

Внутренние шестерни

Внутренние шестерни - это цилиндрические или конические шестерни, зубья которых расположены на внутренней стороне корпуса шестерни. Они составляют зацепляющуюся пару с внешними шестернями, причем число зубьев в обеих передачах различно из-за разницы в размерах. Разница в количестве зубьев конечна из-за проблем с обрезкой, интерференции трохоидов и эвольвент.

Чаще всего прямозубые шестерни используются в качестве внешних передач в паре с внутренними. В отличие от зацепления внешних шестерен, зацепляющаяся пара внешней и внутренней шестерен вращается в одном направлении. Фрезы с шестернями используются для формирования и изготовления внутренних зубчатых колес.

Основная причина изготовления внутренних зубчатых колес - использование их в муфтах валов и планетарных редукторах.

Заключение

Шестерни являются важнейшей частью оборудования и изготавливаются с особой тщательностью и точностью. Чтобы обеспечить эффективное функционирование машины и идеальные результаты, необходимо выбрать правильную шестерню. Выберите ту, которая, по вашему мнению, подходит лучше всего, или свяжитесь с нами, чтобы узнать больше о шестернях и правильном выборе для вас!