Зубчатая передача: особенности конструкции, виды и сфера применения

В основе действия большой части современных устройств лежит принцип передачи усилия посредством крутящего момента. Реализовать принцип помогают зубчатые передачи, имеющие отличия в размерах, особенностях конструкции и технических параметрах.

Определение и применение

Зубчатая передача - это механизм, суть которого состоит в передаче мощности посредством вращения. Частота применения зубчатой передачи обусловлена надёжностью и простотой своего устройства, а также возможностью обслуживания (смазывания) и минимальными затратами энергии в ходе работы.

Крутящий момент и эффективность продукта зависят от комплекса факторов, к которым относятся:

1. габариты системы;
2. размер и характеристика зубьев;
3. материал изготовления;
4. точность и прочие.

Говоря в применении зубчатой передачи стоит отменить, что в основе своей её применение касается промышленных направлений. Крайне большую роль зубчатые передачи выполняют в ДВС, буровых установках, точных приборах, заводских станках, конвейерах и других механизмах. Брендовые аксессуары, такие как наручные часы также используют принцип передачи усилия методом вращения шестеренок. Но существует нюанс, заключающийся отсутствии необходимости в электрическом приводе для работы зубчатой передачи.

При выборе зубчатой передачи, важно обратить особое внимание на тот факт, что его характеристики и специфические особенности находятся в зависимости от плавности работы системы, плавности хода, скорости вращательного момента, и иных эксплуатационных особенностей. При необходимости вы можете получить помощь в выборе нужной системы, соответствующей определённым характеристикам для выполнения конкретно вашей задачи.

Обзор элементов конструкции

Большим плюсом зубчатой передачи выступает её несложная конструкция. В связи с отсутствием большого количества сложных деталей вероятность поломки становится минимальной. Таким образом получается обеспечить долгий срок использования зубчатого привода в различных условиях.

В случае более детального рассмотрения конструкции зубчатой передачи можно заметить интересные особенности. Особенно это касается того, что восприятие отходит, на задний план представленного элемента как стандартного колеса с зазубренной внешней гранью. В действительности, минимум составляющих зубчатой передачи не исключает возникновения некоторых особенностей в числе которых:

1. Наличие корпуса. За правильный расход смазки и прочную фиксацию составляющих системы отвечает корпус. Защита смазочных материалов от вытекания способствует обеспечению их экономного расхода в ходе работы системы. Достоин внимания и тот факт, что единых качественных характеристик корпус не имеет: форма и размер могут отличаться, а при подборе корпуса необходимо отталкиваться от выполняемой задачи.
2. Вал. Вал представляет собой двигатель, осуществляющий передачу импульса из привода на электрике, выступающего в качестве источника. Фиксация детали происходит на колесе, а подбор предполагает необходимость с учёта особых характеристик системы. Помимо обычной формы вала допустимо использование ступенчатых вариантов.
3. Колеса. Согласно стандарту, в зубчатой передаче убрана деталь, прежде применявшаяся на каждом шагу – ремень. При данных условиях принцип его действия заменяет сцепление между элементами. Стоит отметить, что конец использования ременной передачи принёс немало хороших результатов. В особенности, благодаря отказу от ремня появилась возможность создания более надёжной и компактной системы, а также уменьшить энергозатратность вызванную работой конструкции. Передача усилия в зубчатой передаче осуществляется через движение ведущей и ведомой шестеренок. Таким образом, получается, что ведущая шестеренка получает импульс силы и, по приходу в движение, давит на ведомую деталь, тем самым осуществляя её запуск. Характеристики сцепления между подвижными элементами оказывают влияние на то, каким будет крутящий момент.
4. Подшипники. Подшипники выступают в качестве необходимым промежуточным звеном между валом и колесами, которые ни при каких условиях не крепятся на вал напрямую. По сути дела, как раз таки подшипник создаёт условия для вращения колёс. Исходя из этого, важно понимать, что детали требуется систематическая смазка, в ином случае крутящий момент, как и время использования системы, будут значительно уменьшены, причиной чему станет работа «на сухом ходу» и условия экстремальных нагрузок.

Прочность готовой конструкции увеличивается благодаря установке элементов друг на друга методом прессования. Также исключается холостой ход, что служит причиной уменьшения затрат энергии – электрического тока, активизирующего работу вала.

Отдельно выделим особенности колес и их зубьям. Зубья в зубчатой передаче никогда не располагаются вплотную: между ними есть зазор, упрощающий их обработку смазкой, снижющий нагрузку на систему, способствующий продлению срока её службы и минимизации риска работы при чрезмерном трении.

Кроме того нужно иметь ввиду, что плотно расположенные зубы не смогут крутиться должным образом, в особенности, если взять во внимание сферу применения системы. По большей части, немалая группа производств занимается использованием продукта при повышенных температурах, воздействие которых приводит к расширению материалов, включая металл. Даже минимальное увеличение металлических зубьев, расположенные чересчур плотно, полностью лишит их возможности двигаться.

Для получения системы, отличающейся своим качеством, а также ради исключения возможных проблем с работой, стоит пользоваться услугами надёжных производителей. И, говоря о лидерах российского рынка, стоит отметить компанию «Центр приводной механики». Мы гарантируем качество работы и высокие характеристики станков, соответствующих указаниям нормативной документации.

Влияние на крутящий момент оказывают и характеристики зубьев:

1. плотность расположения;
2. высота;
3. ширина;
4. наклон.

Представленные параметры могут меняться в зависимости от рассматриваемой модели зубчатой передачи, что нужно иметь ввиду при подборе конкретного типа продукта для осуществления поставленных перед ним задач.

Классификация

На данный момент единая классификация зубчатых передач не разрабатывалась, однако существуют условные параметры, от которых можно оттолкнуться при выборе нужного продукта. В число таких характеристик входят:

1. расположение осей относительно друг друга;
2. расположение зубьев;
3. модель корпуса;
4. протяженность окружности.

В зависимости от вида расположения осей происходит разделение зубчатых передач на пересекающиеся, параллельные и перекрещивающиеся. Последние можно встретить довольно не часто, кроме того, они имеют спрос лишь в ограниченных видах производственного сектора, включая задачи узкой специализации. Чаще всего используются крепящие колёса механизмы с параллельным типом осей.

Корпуса зубчатой передачи подразделяют на закрытые и открытые. Стандартным считается вариант закрытого корпуса, предполагающий использование смазки. Вариант закрытого корпуса считается стандартным и подразумевает обязательное применение смазки. Для моделей с открытым типом оболочки необходимость смазочными материалами обработки отсутствует и способны работать «на сухом ходу».

Расположение зубьев в зубчатых передачах подразделяется на внутреннее и наружное.

Если перед вами стоит цель – добиться большей скорости, то стоит обратить внимание на протяжённость окружности. Так большая окружность совершает поворот вокруг оси значительно медленнее, в то время как малая позволит получить высокую скорость. Исходя из этого получается, что продукт может быть тихоходным или скоростным.

Но последняя деталь несколько противоречива, ведь в основном на динамику системы влияет не размер шестерёнок, а импульса, передаваемый валом.

По итогу, комплекс перечисленных характеристик отразится на мощности и производительности всей системы, а также эффективности применения в предполагаемой сфере производства.

Плюсы и минусы

В основном, самым очевидным достоинством зубчатых передач выступает их надёжность и длительное время эксплуатации. Однако, если уделить рассмотрению сильных сторон зубчатой передачи больше времени, то можно обнаружить:

1. высокий КПД;
2. затраты энергии минимальны;
3. вариативность размеров;
4. простота настройки скоростей.

Простой продукт может быть высокопроизводительным в отношении самых разной техники высокую, однако любая система, даже та, что отличается от других своей уникальной эффективностью обладает теми или иными недостатками. В зубчатых передач недостатки проявляются в следующем:

1. отсутствие возможности изменения темпа в ходе работы передачи;
2. шум, пик которого достигается на высоких скоростях;
3. сложность и высокая цена.

Компания «Центр приводной механики» сотрудничает лишь с теми производителями зубчатых передач и иной производственной техники, которые могут гарантировать лучшее качество своих товаров. В связи с этим, если планируется приобретение продукта, отличающегося надёжностью и качеством, то получить помощь можно непосредственно в нашей компании.

Типы зубчатой передачи

Рассмотрев основные черты зубчатой передачи, обратимся описанию её типов, имеющих как общую, так и узкую специализацию.

Конические

Главная особенность конической зубчатой передачи состоит в плане конструкции и её значениях её параметров:

1. коническая форма колеса;
2. перекрещивающиеся оси;
3. непрямые зубья, утолщающиеся от основания к вершине конуса.

Меньший спрос имеют модели с прямыми зубьями.

Говоря о сильных сторонах системы, в первую очередь отмечаются очень хорошие значения надёжности. Площадь соприкосновения делает форму больше, достигая прямого угла между элементами. Обеспечивают качественный зацеп форма и расположение зубьев. Мягкая работа системы сводит возможность соскальзывания к минимуму.

Тем не менее существуют и свои минусы. Так из-а угла под 90 градусов в зубчатой передачей конической формы происходит потеря примерно 15% импульса, передаваемого валом. Что делает данный тип передачи не лучшим вариантом в плане экономии.

С переменным передаточным отношением

В противовес стандартному механизма со статичным положением полюса зацепления, этот вариант предполагает изменение положения, тем самым создавая возможность адаптироваться к определённым условиям.

Планетарные или подвижные

Этот вариант предполагает появление возможности перемещения оси колеса. Иначе говоря, имеется ввиду «обкат» маленькой шестернёй окружности детали большего диаметра. Чтобы вращение происходило подобным образом ось должна двигаться по траектории, постоянно изменяя своё положение.

Виды колёс

Перед тем как произвести выбор определённой модели стоит позаботиться о том, чтобы изучить основные виды зубчатых передач по типу используемых в них колёс.

Колёса выступают в составе основных условий, необходимых к рассмотрению при выборе продукта.

Цилиндрические

Наибольшую популярность получила зубчатая передача с использованием зубьев с различными характеристиками. Главные характеристики включают в себя постоянное передаточное отношение и параллельные оси.

Варианты работы механизма: с повышающим фактором – отношение количества зубьев больше единицы, а с понижающим – меньше.

Конические

Такой вариант является наиболее подходящим для использования в скоростных системах. Нюансом выступает лишь немного уменьшенный КПД.

Червячные

Выступают в качестве подвида, для приведения в действие которого колесо меньшего диаметра делает от одного до четырёх оборотов по большому. Заходы тормозят движение, а обратный ход исключается по той причине, что силы трения довольно высока.

Оси этой системы имеют скрещенный вид, а в общий набор часто включены редукторы.

Механизмы

В дополнение к представленным разновидностям существуют и другие, более редкие и эффективные способы передачи усилия.

Одним из таких способов является реечный способ, в котором вращательное движение проходит преобразование посредством применения рейки.

Ещё одним способом выступает винтовой, отличающийся высоким уровнем надёжности и точности, из-за чего используется он в компактных приборах. Однако существует такой недостаток как просадка по сроку использования, а также быстрое стирание поверхности вызванное довольно плотным соприкосновением.

Форма и характеристика зуба

От части отличия зубьев мы затронули, но их характеристики имеют слишком большое значение, в связи с тем что качества зацепа влияет на весь технический потенциал системы.

Классификация по форме:

1. Прямые – тип, работа которого происходит без отклонений от оси.
2. Косые – имеют высокий уровнень сцепления, однако их КПД довольно низок, а срок эксплуатации несколько ограничен.
3. Шевронные – наиболее всего подходят для длительной работе. Давления оси на элемент нет, поэтому нагрузка на подшипник становится меньше.
4. Внутренние – с самым низким уровнем шума.

Материалы

Так как работа зубчатых передач выступает в качестве обязательного звена в производстве, условия к их надёжности и качества выдвигаются соответствующие. По этой причине при изготовлении системы используются такие прочные материалы как сталь различного состава. Таким образом, колёсная часть элемента получается более жёсткой, а вал и подшипники - мягкими.

Использование дорогостоящей и достаточно жёсткой стали для колёс обусловлено высокой нагрузкой на эту часть системы, не прекращающую движение. В качестве такой стали могут выступать легированные и углеродные варианты, подвергаемые дополнительной обработке методом азотирования или цементирования, создавая закалку поверхностного уровня.

С целью профилактики ломкости и снижения нагрузки на зубья их обработка осуществляется неравномерно. Таким образом зацепы поверхности получаются более твёрдыми по сравнению с серединой.

Геометрия колёс зубчатой передачи

Соприкосновение боковых сторон происходит на постоянной основе. Это главная точка поверхности, осуществляющая передачу импульса. Подбор угла А осуществляется при учёте смещения таким образом, чтобы при некорректной работе блокировки шестерней не происходило.

Обработка деталей

Зубчатые передачи применяются повстеместно, а задачи, выполнение которых обеспечивает система, подразумевают использование самых надёжных и качественных деталей, приобретение которых можно произвести, воспользовавшись услугами компании «Центр приводной механики». Разнообразные варианты обработки элементов после их производства и обкатки служат гарантом качества.

Стандартная обработка предполагает воздействие на продукт высоких температур. При необходимости последующей работы в высокоточных приборах, элементы зубчатой передачи шлифуются, благодаря чему происходит устранение всех неровностей поверхностии усовершенствование хода каждой части.