Что такое конические шестерни?

Что такое конические шестерни?

Конические шестерни — это шестерни с зубьями, вырезанными на конической поверхности, и каждая ось расположена под углом, а не параллельно. Они используются для передачи мощности путем изменения направления оси вращения.

Конические шестерни так называются, потому что они похожи на зонтики. Они классифицируются на прямые конические передачи, спиральные конические передачи, косозубые конические передачи, конические передачи с нулевым зубом и гипоидные передачи в зависимости от формы зуба.

Материалы, используемые для конических передач, включают углеродистую сталь для целей машиностроения, легированную сталь для целей машиностроения, прокатную сталь для общих целей конструкции, чугун, нержавеющую сталь, цветные металлы, нейлон MC и дюракон.

Применение конических передач

Конические зубчатые передачи используются для передачи мощности путем изменения направления вращающегося вала. В конических зубчатых передачах с использованием прямых, спиральных и косозубых передач оси вращения двух зубчатых передач пересекаются. Угол пересечения обычно составляет 90°, но может быть острым или тупым. Зубчатые передачи, оси которых не пересекаются, называются гипоидными.

Знакомые примеры — это ручные кофемолки, ручные миксеры и ручные дрели. Они также используются в дифференциальных передачах в автомобильной отрасли, а также в станках и печатных машинах. Они особенно полезны в дифференциальном оборудовании.

Гипоидные передачи отличаются от спиральных конических передач тем, что несколько зубьев входят в зацепление одновременно и происходит проскальзывание зубьев. Это позволяет им выдерживать большие крутящие моменты и производить мало шума. Гипоидные передачи часто используются для привода автомобилей и поездов.

Принцип конических передач

Конические зубчатые колеса — это зубчатые колеса с коническими поверхностями, которые соприкасаются друг с другом без скольжения. Зубчатые колеса определяются модулем, количеством зубьев, передаточным отношением, материалом, обработкой поверхности, формой отверстия вала, диаметром отверстия вала и точностью.

Прямые конические зубчатые колеса имеют прямой след зуба и относительно просты в изготовлении. Возможны передаточные отношения до 1:5. Если не указано конкретное зубчатое колесо, они обычно используются как конические зубчатые колеса для передачи мощности.

Спиральные конические шестерни характеризуются изогнутым следом зуба. Они обладают преимуществами высокой прочности, бесшумного вращения и высокой эффективности благодаря большой площади на зуб. Конические шестерни Zerol представляют собой спиральные конические шестерни с поперечным кручением на валу, приблизительно равным нулю, и обладают характеристиками как прямых, так и спиральных конических шестерен.

Шестерни могут точно передавать мощность и движение, но в принципе они создают шум. Чтобы уменьшить шум, необходимо принять такие меры, как правильный люфт, увеличение передаточного отношения шестерен, уменьшение профиля зуба, использование пластиковых шестерен и правильная смазка.

Для улучшения контакта зубьев можно добавить соответствующую выпуклость в направлении боковых поверхностей зубьев. Это называется коронированием.

Как выбрать конические шестерни

При выборе конических шестерен особое внимание следует уделять прочности зубьев и допустимой нагрузке на поверхность зубьев. Прочность зуба на изгиб — это допустимая окружная сила зуба, рассчитанная по прочности основания зуба во время передачи зацепления. Она увеличивается с увеличением размера модуля зуба.

Допустимая нагрузка на поверхность зуба — это окружная сила, указанная для предотвращения прогрессирующей точечной коррозии. Меньшая из двух окружных сил умножается на радиус делительной окружности шестерни, чтобы получить допустимый крутящий момент шестерни. Это значение следует выбирать так, чтобы оно было больше фактически используемого расчетного крутящего момента. Характеристики каждой шестерни описаны в технических данных производителя.

Некоторые производители также предоставляют список передач, которые соответствуют их требованиям, вводя условия использования на своем веб-сайте. Это полезно при сужении спецификаций от широких условий.

Другая информация о конических передачах

Конструкция конических передач

При проектировании конических передач важно предварительно определить передаточное отношение и угол вала, а также проверить спецификации передач, поскольку, в отличие от прямозубых передач, существуют ограничения на комбинацию количества зубьев на зацепляющихся шестернях, а размеры, такие как угол скоса, отличаются.

После предварительного определения формы и монтажного положения выполняются расчеты прочности. Если условия не выполняются, модуль увеличивается, а размерные расчеты переделываются снова. Расчеты прочности зубчатых передач и другие расчеты зацепления можно аппроксимировать с помощью прямозубых зубчатых передач.

Когда нагрузка большая, когда прикладываются повторяющиеся нагрузки или когда зубчатая передача работает непрерывно в течение длительного периода времени, можно использовать большой коэффициент безопасности, чтобы обеспечить запас против ударных нагрузок и усталости.

Для выбора материала обычно используется углеродистая сталь, и ее поверхностная твердость увеличивается за счет закалки, но для некоторых применений используются легированная сталь или другие материалы, и их твердость увеличивается за счет закалки. Обычно только боковые поверхности зубьев закаливаются высокочастотной индукционной закалкой, в то время как другие части отпускаются.

В дополнение к расчету размеров и прочности, при проектировании зубчатых передач необходимо также учитывать смазку. Смазка и смазочные системы определяются и проектируются для простоты обслуживания.