Зубчатые передачи

Зубчатой передачей называется механизм, служащий для передачи вращательного движения с одного вала на другой и изменения частоты вращения посредством зубчатых колес и реек.

В большин­стве случаев зубчатая передача служит для передачи вра­щательного движения. В некоторых механизмах зубчатую передачу применяют для преобразования вращательного движения в поступательное (или наоборот).

Зубчатые передачи — наиболее распространенный тип передач в современном машиностроении и приборострое­нии; их применяют в широком диапазоне скоростей (до 100 м/с), мощностей (до десятков тысяч киловатт) и переда­точных чисел (более десяти в одной паре).

Достоинства зубчатых передач по срав­нению с другими видами передач:

а) постоянство передаточного числа;

б) высокая нагрузочная способность;

в) высокий КПД (до 0,97—0,99 для одной пары колес);

г) малые габаритные размеры по сравнению с другими видами передач при равных условиях;

д) большая долговечность и надежность в работе, про­стота обслуживание) сравнительно малые нагрузки на валы и опоры;

ж) компактность передач.

Недостатки зубчатых передач:

а) невозможность бесступенчатого изменения передаточ­ного числа;

б) высокие требования к точности изготовления и мон­тажа;

в) шум при больших скоростях;

г) плохие амортизирующие свойства (что отрицательно влияет на компенсацию динамических нагрузок);

я) громоздкость при больших расстояниях между осями ведущего и ведомого валов;

е) потребность в специальном оборудовании и инстру­менте для нарезания зубьев;

ж) зубчатая передача не предохраняет машину от воз­можных опасных перегрузок.

Зубчатые передачи и колеса классифицируют по следующим признакам

а) по взаимному расположению осей колес:

- с парал­лельными осями (цилиндрические, рис. 3.1, а, б, в, д);

- спе­ресекающимися (конические, рис. 3.1, ж, з, и);

- со скрещи­вающимися (винтовые, рис. 3.1, е, к);

б) в зависимости от относительного вращения колес и расположения зубьев

- передача с внешним зацеплением;

- передача с внутренним зацеплением;

- реечная передача

в) по форме профиля

- эвольвентные зубья

- неэвольвентные зубья

г) по расположению зубьев относительно образующих колес

- прямозубые;

- косозубые;

- шевронные и винтовые;

д) по конструктивному оформлению

- открытые;

- за­крытые;

е) по окружной скорости

- тихоходные (до 3 м/с)

- для средних скоростей (3—15 м/с)

- быстроходные (свыше 15 м/с);

Из перечисленных выше зубчатых передач наиболь­шее распространение получили цилиндрические прямозубые и косозубые передачи, как наиболее простые в изготовлении и эксплуатации. Конические передачи применяют в тех случаях, когда это необходимо по условиям компоновки машины; винтовые — лишь в специальных случаях.

В зависимости от получения заготовки подразде­ляют зубчатые колеса на литые, кованые или штампованные, изготовленные механической обработкой, сварные.

Зубчатые колеса, у которых диаметр впадин незначи­тельно превышает диаметр вала в месте посадки зубчатого колеса, изготовляют за одно целое с валом. Такую конст­рукцию называют валом-шестерней. В остальных случаях зубчатое колесо выполняется отдельно и на­саживается на вал.

Колеса диаметром меньше 400 мм имеют форму диска с выточками или без выточек. Чаще всего эти колеса изготовляют из поковок. Колеса диаметром более 400—500 мм изготовляют со спицами различного сечения.

При конструировании колеса наиболее важным требова­нием является жесткость. Основные соотношения элементов зубчатых колес в зависимости от их конструкции приве­дены в справочниках.