Типи зубчастих передач

Залежно від розміщення осей валів, між якими здійснюється передача обертового руху, зубчасті передачі поділяються на три типи:

• передачі циліндричними зубчастими колесами між пара­лельними валами;

• передачі конічними зубчастими колесами між валами, осі яких перетинаються;

• передачі гіперболоїдними зубчастими колесами між вала­ми, осі яких схрещуються.

1. При паралельних осях зубчастих коліс маємо плоский зуб­частий механізм. Якщо зуби в циліндричних колесах розміщені паралельно осі колеса, то такі зуби називають прямими, а саме колесо — прямозубим (Рис.13.5, а). Це найпростіший і найпоширеніший вид зубчастих коліс. Проте їх слід використовува­ти при малих колових швид­костях коліс (v < 3—6 м/с) і не дуже великих навантажен­нях. Це пояснюється тим, що зуби в такій передачі входять у контакт відразу по всій своїй довжині. Тому незначні помилки при виготовленні ко­ліс та деформації деталей пере­дачі супроводжуються шумом, що часто призводить до по­рушення рівномірного лінійного контакту і погіршення плав­ності роботи передачі. Отже, такі передачі працюють із шу­мом, мають невисоку плавність роботи і малу несучу здатність.

При великих колових швидкостях (v > 3 м/с) і великих на­вантаженнях використовують косозубі (тангенціальні) колеса (Рис.13.5, б). , в яких зуби розміщені по гвинтовій лінії, тобто під кутом до твірної початкового циліндра. Передачі з косозубими колесами характеризуються високою плавністю зачеплення і меншим шумом при роботі, мають високу несучу здатність. Це пояснюється тим, що зубці входять у зачеплення поступово, і в зачепленні перебуває кілька пар зубів. Основним недоліком косозубих передач є наявність осьових сил, які діють як на самі колеса, так і на опори їхніх валів або осей. Як видно з рис. 13.6, а, величина осьової F_z залежить від кута нахилу зуба ( , де F — колова сила — складова нормальної сили F_n що діє на зуб при передачі руху).

Рис. 13.5

Для того, щоб позбутися осьових навантажень на зубчасті колеса, використовують шевронні зубчасті колеса (Рис.13.5, в). , в яких гвинтові лінії зубів спрямовано в протилежні боки симетрично середині колеса. При такому розміщенні зубів осьові си­ли F_z взаємно зрівноважуються всередині колеса (рис. 13.6, б). Проте треба зазначити, що виробництво шевронних коліс знач­но складніше та дорожче, ніж простих косозубих, а тому їх ви­користовують лише в дуже відповідальних випадках.

Рис. 13.6

Внутрішнє та рейкове зачеплення (Рис.13.5, г-д). — це різновиди передач циліндричними зубчастими колесами. У першому випадку зуби одного колеса нарізані на внутрішній поверхні циліндричного тіла, у другому — колесо перетворилось у рейку. При цьому рейку можна розглядати як зубчасте колесо діаметром, що прямує до нескінченності. Рейкове зачеплення використовують для перетворення обертового руху в поступаль­ний або навпаки.

2. Для передачі обертання між валами, осі яких перетина­ються, використовують конічні колеса (Рис.13.5, е-ж). . Най­частіше їх використовують із кутом перетину між осями валів (міжосьовим кутом) = 90°. Таку передачу називають ортого­нальною. Якщо поверхні зубців паралельні твірним початкових конусів, то такі зубчасті колеса називають прямозубими. Вони мають усі переваги та недоліки, властиві прямозубим циліндричним зубчастим передачам. Для забезпечення кращих умов роботи за великих швидкостей і навантажень у конічних колесах доцільно використовувати гвинтові або косі зуби. Такі передачі працюють більш плавно і без­шумно. Шевронні конічні зубчасті колеса не використовують через їх нетехнологічність. На практиці широке розповсюджен­ня одержали конічні колеса з криволінійним зубом, лінії зуба яких — дуга кола, евольвента, циклоїдні криві. Такі колеса нарізати простіше, ніж косозубі.

3. Для передачі обертання між валами, осі яких схрещу­ються, можна використовувати гіперболоїдні зубчасті колеса, в основу цих коліс покладені гіперболоїди обертання (Рис.13.5, з). , твірні яких — прямі лінії.

Внаслідок того, що такі зубчасті колеса важко виготовляти, на практиці розповсюджені їх спрощені варіанти, одержані вирізанням різних ділянок гіперболоїдів. Якщо вирізати з гіперболоїда частину його горловини, дістанемо циліндричні зубчасті колеса 1—2, на віддаленні від горловини — конічні зубчасті колеса 3—4. Такі зубчасті пере­дачі називають у першому випадку гелікоїдними або гвинто­вими (Рис.13.5, і). , у другому — гіпоїдними (Рис.13.5, і). .

Окре­мим випадком передач гвинтовими колесами є черв'ячна пере­дача (Рис.13.5, й). . На черв'яку кут нахилу зубів дуже вели­кий, тому зуб встигає кілька разів обвити тіло черв'яка; на черв'ячному колесі цей кут відповідно малий, і таке колесо нагадує звичайне косозубе колесо. Черв'як може бути циліндричним або глобоїдним.