Тема 12. Конічні зубчасті передачі

Особливості конічних зубчастих передач. Кінематика конічних передач. Основні параметри конічної прямозубої передачі. Сили, що діють в конічній зубчастій передачі. Проектний розрахунок конічної зубчастої передачі. Особливість конічних зубчастих передач із непрямими зубцями.

Загальні відомості

Конічна передача призначена для передачі руху під кутом. Кут між осями може бути довільним. Якщо ∑= 90⁰ , передача називається ортогональною. Початковими поверхнями є бічні поверхні кругових контурів з вершинами в точці О.

Початкові конуси перекочуються один по другому без ковзання. Профілі зубців окреслюються евольвентою.

Порівняно з циліндричними передачами, конічні передачі складніші у виготовленні і монтажі. Для виготовлення необхідно спеціальне обладнання та інструмент. Крім допусків на лінійні розміри потрібно забезпечити допуски на кути δ1,δ2,∑ , а також забезпечити збіг вершин при монтажі.

У більшості випадків одне колесо розміщується консольно на валу, звідки виникає нерівномірність розподілу навантаження по довжині зубців. В результаті несуча здатність конічної передачі складає 85% від несучої здатності циліндричної.

К.К.Д. конічної передачі 0,95...0,96 , що нижче , ніж К.К.Д. циліндричної.

За формою зубців передачі поділяються на:

1) прямозубі 2) з тангенціальним зубцем 3) з круговим зубцем.

Прямий зуб нарізається в радіальному напрямі вздовж твірної конуса. Прямозубі колеса застосовуються при колових швидкостях до 3 м/с (косозубі – до 15 м/с).

У сучасному машинобудуванні (автотракторна промисловість, верстати, авіація, швидкохідні прилади та ін.) переважне застосування мають конічні передачі з коловими зубцями. Вони допускають колову швидкість до 30 м/с, мають підвищену навантажувальну здатність. У таких передачах використовуються колеса з поверхневим хіміко-термічним зміцненням зубців.

Головні недоліки конічних передач:

1) конічні передачі складніші від циліндричних у виготовленні та монтажі, оскільки, крім допусків на розміри зубців, необхідно витримувати допуски на кути δ₁ і δ₂ , а при монтажі забезпечувати збіг вершин конусів осьовим регулюванням зубчастих коліс;

2) перетин осей валів ускладнює розміщення опор, тому одне з конічних коліс (як правило, шестірня) розміщується консольно, що зумовлює концентрацію навантаження за довжиною зубця і зниження несучої здатності (експериментально встановлено, що допустиме навантаження конічної передачі становить близько 85% еквівалентної циліндричної).

Основні геометричні параметри

Аналогами початкових і ділильних циліндрів циліндричних передач у конічних передачах є початкові і ділильні конуси з кутами δ₁ і δ₂ (рис. 9.1). При коефіцієнтах зміщення інструмента х₁ + х₂ = 0 початкові і ділильні конуси збігаються.

Зведення прямозубого конічного колеса до еквівалентного прямозубого циліндричного виконують при розрахунках конічної передачі на міцність. Форма зуба конічного колеса в нормальному перерізі додатковим конусом φ₁ така ж (див. рис. 9.1), як і в циліндричного колеса. Еквівалентне циліндричне колесо одержимо як розгортку додаткового конуса, яка обмежена кутом φ₂. Діаметри еквівалентних коліс:

(9.4)

Виразивши діаметри через число зуб’їв z і модуль m, запишемо:

тобто число зуб’їв еквівалентних коліс можна знайти із формул:

(9.5)