Коническая шестерня

редактировать

Коническая шестерня - это шестерня, где оси двух валов пересекаются, а опорные поверхности зуба 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. Наклон конической шестерни представляет собой конус.

Коническая шестерня на двери рольставни. Независимо от рабочего угла оси шестерен должны пересекаться (в точке O) Подъемы конической шестерни заслонка с помощью центрального винта. Коническая коронная шестерня на заднем колесе велосипеда с приводом от вала Спирально-коническая шестерня
Содержание
  • 1 Введение
  • 2 типа
  • 3 Угловые шестерни
  • 4 Геометрия конической шестерни
    • 4.1 Список обозначений на чертежах
  • 5 Зубья
  • 6 Линия зуба
    • 6.1 Прямые зубья
    • 6.2 Спиральные линии зубьев
    • 6.3 Линии зубьев Zerol
  • 7 Производство конических зубчатых колес
    • 7.1 Материалы, используемые в процессе производства зубчатых колес
  • 8 Конические зубчатые колеса
  • 9 Области применения
  • 10 Преимущества
  • 11 Недостатки
  • 12 См. Также
  • 13 Ссылки
  • 14 Внешние ссылки
Введение

Двумя важными понятиями в зацеплении являются делительная 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 наклона 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 этот тип конической шестерни называется зубчатой ​​передачей корона .

Торцевые шестерни представляют собой сопрягаемые конические шестерни с равным количеством зубьев и осями под прямым углом.

- это те, для которых соответствующая коронная шестерня имеет прямые зубья и наклонные.

Типы

Конические шестерни классифицируются на разные типы в зависимости от геометрии. :

  • Прямые конические шестерни имеют коническую поверхность шага, а зубья прямые и сужаются к вершине.
  • Спиральные конические шестерни имеют изогнутые зубья под углом, позволяющим 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 аналогичны спиральным скошенная, но наклонные 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 параллельной оси вращения, эта конфигурация напоминает червячный привод . Гипоидные шестерни широко использовались в автомобильных задних мостах.
Гипоидные конические шестерни
Угловые шестерни
Угловые шестерни

Угловые шестерни - это особый случай конических шестерен с одинаковым количеством зубьев. Валы расположены под прямым углом друг к другу, а шестерни имеют совпадающие поверхности шага и углы с конической поверхностью шага.

Торцевые шестерни полезны для передачи вращательного движения под углом 90 градусов к соотношение 1: 1.

Геометрия конической шестерни
Коническая шестерня с двойным винтом, изготовленная Citroen в 1927 году для гидроэлектростанции в Миржеёвице

Профиль зуба цилиндрической шестерни соответствует эвольвенте (т.е. треугольной волне, проецируемой на окружность круга), тогда как профиль зуба конической шестерни представляет собой восьмигранник (т.е. треугольную волну, проецируемую на нормальный путь окружности сферы). Все традиционные генераторы конических шестерен (такие как 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 передачи» вызывают больше шума.

Список графических обозначений

Зубья

Есть две проблемы, касающиеся формы зуба. Один из них - профиль отдельного зуба в поперечном сечении. 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 зубьев

Зубья конических шестерен могут быть прямыми, спиральными или "нулевыми".

Прямые зубья

В 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 с прямыми коническими зубчатыми колесами, когда каждый зуб входит в зацепление, он ударяется о соответствующий зуб, и простое изгибание зубьев шестерни может решить проблему.

Линии спиральных зубьев

Зубья конических спиральных шестерен сформированы по спиральным линиям. Они в некоторой степени аналогичны косозубым шестерням 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 усилия, когда в игру вступает новая пара зубьев. В прямых конических зубчатых передачах резкое зацепление зубьев вызывает шум, особенно на высоких скоростях, и ударную нагрузку на зубья, которая не позволяет им выдерживать большие нагрузки на высоких скоростях без поломки. По этим причинам прямолинейные конические зубчатые передачи обычно ограничиваются линейными скоростями менее 1000 футов / мин; или, для малых передач, менее 1000 об / мин.

Зубчатые зубья Zerol

Конические зубчатые колеса Zerol являются промежуточным типом между прямыми и спирально-коническими зубчатыми колесами. Их зубы изогнутые, но не угловатые. Конические зубчатые колеса Zerol разработаны с целью дублирования характеристик прямой конической зубчатой ​​передачи, но они производятся с использованием процесса спиральной конической резки.

Производство конических зубчатых колес

Материалы, используемые в процессе производства зубчатых колес

Различные материалы, используемые для зубчатых колес, включают широкий спектр чугуна, цветных и неметаллических материалов. Выбор материала шестерни зависит от:

  • типа работы
  • периферийной скорости
  • требуемой степени точности
  • способа изготовления
  • требуемых размеров и вес привода
  • Допустимое напряжение
  • Ударопрочность

Некоторые выбранные материалы включают:

  • Чугун, популярный благодаря своим хорошим износостойким свойствам, отличной обрабатываемости и простоте изготовление сложных форм методом литья. Он подходит там, где требуются большие шестерни сложной формы.
  • Сталь, которая является достаточно прочной и обладает высокой устойчивостью к истиранию.
  • Литая сталь, которая используется там, где нагрузка на шестерню высокие, и их сложно изготовить.
  • Простые углеродистые стали, которые находят применение в промышленных зубчатых передачах, где высокая прочность сочетается с высокой прочностью.
  • Легированные стали, которые используются там, где высокая прочность зубьев и требуется низкий износ зубьев.
  • Алюминий, который используется там, где требуется низкая инерция вращающейся массы.
  • Шестерни, изготовленные из неметаллических материалов, обеспечивают бесшумную работу на высоких окружных скоростях.
Коническая зубчатая передача
Коническая зубчатая передача

Две конические зубчатые колеса в зацеплении известны как конические зубчатые колеса. В конической передаче углы делительного конуса ведущей шестерни и шестерни должны определяться по углу вала, то есть углу между пересекающимися валами. На рисунке показаны виды конической передачи.

Области применения

Коническая зубчатая передача находит множество разнообразных применений, таких как локомотивы, судостроение, автомобили, печатные машины, градирни, электростанции, сталелитейные заводы, машины для контроля железнодорожных путей и т.>

Примеры см. В следующих статьях:

  • Конические шестерни используются в дифференциальных приводах, которые могут передавать мощность на две оси, вращающиеся с разной скоростью, например те, что на движущемся по повороту автомобиле.
  • Конические шестерни используются в качестве основного механизма для ручной дрели . Когда рукоятка дрели 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 спектр материалов.
  • Шестерни конической шестерни строгальный станок допускает незначительную регулировку во время сборки и допускает некоторое смещение из-за прогиба под действием рабочих нагрузок без концентрации нагрузки на конце зуба.
  • Спиральные конические шестерни являются важными компонентами на винтокрылый аппарат приводные системы. 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
Конические шестерни на зерновой мельнице в Дордрехте. Обратите внимание на деревянные зубчатые вставки на одной из шестерен.
Преимущества
  • Эта шестерня позволяет изменять рабочий угол.
  • Различное количество зубьев (эффективный диаметр) на каждом колесе позволяет изменять механическое преимущество. Увеличивая или уменьшая соотношение зубьев между ведущим и ведомым колесами, можно изменять соотношение вращений между ними, что означает, что крутящий момент и второго колеса может быть изменен по отношению к первому, с увеличение скорости и уменьшение крутящего момента или уменьшение скорости и увеличение крутящего момента.
Недостатки
  • Одно колесо такой передачи предназначено для работы со своим дополнительным колесом и никаким другим.
  • Требуется точная установка.
  • Подшипники валов должны выдерживать значительные нагрузки.
См. Также
Литература
Внешние ссылки
Викискладе есть материалы, связанные с коническими шестернями.
Последняя правка сделана 2021-05-12 14:47:50
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте