Чем шестерня отличается от редуктора (3 видео)

Зубчатые передачи известны несколько тысячелетий. Они встречаются как в небольших приборах, часах, так и в мощном оборудовании, например, турбине электростанции, буровой установке.

Содержание

Устройство и типы передач
Материал
Классификация
Основные группы зубчатых передач:
Зубчатые передачи и колеса классифицируют по следующим факторам:
Взаиморасположение осей колес:
По способу вращения и расположения разделяют:
По профилю зубьев:
По величине окружной скорости передачи в редукторах различают:
Плюсы и минусы
Применение зубчатых передач имеет ряд преимуществ перед другими устройствами:
У зубчатых передач существуют и отрицательные стороны:
Зубчатое колесо создают одним из способов:
Возможные неполадки
Обслуживание
Техобслуживание зубчатой передачи состоит в следующем:
Шестерня и зубчатое колесо разница
Определение шестерня
Изобретение Шестерни
Области применения шестерен
Назначение и виды зубчатых передач
Назначение и виды зубчатых передач
Цилиндрические зубчатые колёса
Корригирование цилиндрических зубчатых колёс
Конические зубчатые колёса
🔍 Видео

Устройство и типы передач

Передача получила название зубчатой, так как основные элементы в ней выполнены в виде колес с зубьями, благодаря которым они сцепляются, чтобы передать вращение и обеспечить работу оборудования. Конструкция этой передачи простейшая:

Корпус. Является основой передачи, изготавливается из коррозионностойкого материала, чаще всего из чугуна. С его помощью фиксируются все детали механизма, а также ограничивается рабочее пространство для смазочного материала. Формы и размеры корпуса могут быть самыми разнообразными в зависимости от назначения и вида оборудования. Существуют модели с открытым корпусом, для которых не требуется смазка, с так называемым сухим ходом. Стандартным считают закрытый корпус.
Колеса. Эти механические элементы осуществляют передачу мощности от одного вала к другому, от двигателя к нагрузке. В стандартной простейшей передаче их два, поэтому называются зубчатой парой. Из них колесо меньшего диаметра считают шестерней, большего — просто колесом. Диаметр деталей может колебаться от микрон до нескольких метров. Количество колес зависит от сложности и роли оборудования. Например, усложненные устройства с несколькими колесами используются, когда необходимо осуществить передачу мощности на несколько устройств или переключать скорость вращения.
Вал. Этот элемент передает нагрузку на рабочий орган исполнительного устройства. Валы бывают с параллельными, пересекающимися и непересекающимися (смещенными) осями.
Подшипники. Они нужны, чтобы обеспечить подвижность колеса. Вал крепится с помощью этих промежуточных переходников. Чтобы не допускать толчков подвижности, необходимо подшипники регулярно смазывать.

В современных редукторах и приводах встречается вал-шестерня. Эта парная конструкция выполняет функции сразу двух элементов и считается более надежной.

Материал

Для изготовления деталей зубчатой передачи подходят различные сплавы повышенной прочности, например, сталь углеродистую, при этом обязательно нужно учитывать, что шестерни должны быть более прочными. Их дополнительно подвергают поверхностной закалке, термической и/или химической обработке. Зубья выплавляют из легированного сплава, затем напыляют бронзу.

Классификация

Передачи встречаются на каждом шагу, в самых разных устройствах. Существует множество факторов для их классификации.

Основные группы зубчатых передач:

Цилиндрическая. Очень распространенная передача, применяемая в самых разных механизмах, от точных приборов до металлообрабатывающих станков.
Коническая. Наиболее подходит для установок с большими скоростями. В ней оси валов образуют небольшой угол, например 90°. В устройствах применяют косозубые колеса .
Червячная. Передача превращает вращение ведущего колеса в прямолинейно-поступательное движение. Это необходимо в машиностроении, автомобилях, телескопах и других. К недостатку относят невозможность осуществить обратный ход.
Реечная. В ней одну из шестерен заменяют зубчатой полоской (рейкой). Передача очень простая, способна обеспечить повышенные нагрузки в механизмах, создающих поступательное направление: различные станки, прессы, транспортеры с периодической загрузкой, в рулевой конструкции легкового автомобиля.

Зубчатые передачи и колеса классифицируют по следующим факторам:

Взаиморасположение осей колес:

По способу вращения и расположения разделяют:

Передачи с наружным сцеплением осуществляют движение колес в противоположных направлениях;
при внутреннем зацеплении колеса имеют одинаковое направление вращения.

По профилю зубьев:

прямозубые передачи имеют самое универсальное применение, отсутствует отклонение от оси;
косые зубья заметно усиливают сцепление, но при этом снижается КПД и уменьшается период работоспособности;
шевронные зубья снижают нагрузку на подшипник, в результате оси не оказывают давление, что снижает риск преждевременного изнашивания узлов передачи.

Косозубая передача в редукторе отличается плавностью работы, минимум вибрации и звука, поэтому рекомендованы для механизмов, обеспечивающих повышенные мощности и скорости. По внешнему оформлению различают закрытые конструкции в виде герметически выполненного корпуса, заполненного специальным смазочным материалом, и открытые, периодически орошаемые маслом или работающие без смазки, «на сухую».

По величине окружной скорости передачи в редукторах различают:

Конструкция из нескольких зубчатых колес, позволяющая ступенчато изменять скорость, называется редуктором

Рис.1. Типы зубчатых передач:

Плюсы и минусы

Применение зубчатых передач имеет ряд преимуществ перед другими устройствами:

Небольшие габаритные размеры позволяют их применять в суперкомпактных устройствах, например, в часах, фото-телекамерах, небольших насосах.
Срок эксплуатации довольно продолжительный. Механизм простой конструкции с минимальным количеством деталей из прочного материала, которые сложно сломать.
Возможность обеспечить большую скорость вращения, высокую нагрузочную способность до 50 000 кВт.
Несложная регулировка скорости, простая настройка установки, отсутствие особых требований к техническому обслуживанию.
Потери мощности минимальные, обеспечивающие максимальный показатель КПД до 99%.
Небольшие размеры. Компактная переда дает возможность экономно вмонтировать механизм в устройство, оборудование.

У зубчатых передач существуют и отрицательные стороны:

Более сложный процесс изготовления деталей по сравнению с другими передачами. Чтобы добиться необходимой высокой точности при обработке, понадобится специальное профессиональное оборудование, поэтому отсутствует возможность самостоятельного ремонта.

Работает громко, является жесткой передачей. Избавиться от шума невозможно, особенно при работе на больших скоростях.
Невозможно на ходу изменить динамический темп.
Расход смазочных материалов.
Изготовление

Зубчатое колесо создают одним из способов:

Копирование (деление). Зубья на колесах формируют с помощью обычного фрезерного станка. Затем шлифовкой исправляют неточности. Способ исчезающий, так как недостаточно производителен, применяется редко, для особых случаев.

Обкатка. Для такого способа необходим специальный зубофрезерный станок, который обеспечивает необходимую точность. Принцип работы станков может отличаться: в одних моделях режущий инструмент (долбяк) обкатывает неподвижную заготовку, создавая станочное зацепление, в других – инструмент движется поступательно, а заготовка поворачивается, в третьих – оба вращаются. Таким способом можно осуществлять непрерывное нарезание сразу нескольких зубьев. Их профиль зависит от количества зубьев колеса.
Штамповка. При горячей штамповке колеса из полосы металла волокна в зубьях будут ориентированы беспорядочно, вследствие этого зубья получаются разной прочности. В зависимости от конечной точности применяют штамповку с припусками или без припусков. Последовательность процесса: осадка, штамповка, удаление заусенцев, шлифовка, калибровка.
Накатывание. Процесс может быть холодным, горячим или комбинированным. Без разогрева получают винтовые и прямозубые колеса с небольшим модулем до 1,5 мм. Горячим методом накатывают колеса с модулем до 10 мм.

Чтобы изготовить более надежную, прочную и, следовательно, долговечную передачу, а также снизить общие затраты материала, современные производители все чаще применяют точный метод горячей штамповки с одновременным формированием зубьев на кузнечно-прессованном оборудовании.

Возможные неполадки

Заедание зубьев. Если передача используется для получения больших скоростей, возможно нагревание масла, в результате разрушается смазочная пленка. Может произойти приваривание зубьев друг к другу (микросварка).
Избежать такой неприятности поможет увеличение твердости, снижение шероховатости рабочих поверхностей зубьев, использование синтетического противозадирного масла, дополнительное охлаждение передачи.

Изнашивание зубьев. Этот вид разрушения больше характерен для открытых передач. При изнашивании зубья становятся тоньше, уменьшается ножка, в зацеплении образуются зазоры, что приводит к снижению прочности и в результате зуб ломается.
Поломка зубьев. Это самый опасный вид разрушения. Такая поломка возникает от ударных перегрузок, резкого переключения скорости, попадания пыли или грязи между зубьями. Могут возникнуть трещины, зазоры или даже внезапная и полная остановка механизма.
Смятие или выкрашивание рабочей поверхности. Такое разрушение зубьев возможно при повторно-переменной нагрузке или возникновение резкой кратковременной перегрузки. Возможно появление трещин и выкрашивание частиц материала с поверхности, образование более крупных ямок. Там накапливается масло, разрушается защитная масляная пленка, зубья быстро изнашиваются, образуются задиры.

Читайте также: Вакуумный редуктор что это

Изнашивание передачи можно избежать, если предотвратить загрязнение, повысить твердость и качество обработки рабочих поверхностей. Чтобы зубья подольше не ломались необходимо правильно учесть: модуль сцепления, величину напряжения в зубе, прочность материала, а также соблюдать инструкции при производстве и применении.

Обслуживание

Техобслуживание зубчатой передачи состоит в следующем:

Периодически проводить визуальный осмотр основных узлов механизма, убедиться в отсутствии трещин, сколов и других дефектов.
Не допускать сверхнормативной выработки рабочих поверхностей передачи.
Проверять качество зацепления. Процедуру проводят с помощью краски, которую наносят на зуб. Измеряется величина пятна в месте контакта и оценивается его расположение по высоте зуба. Отрегулировать степень зацепления можно специальными прокладками.
Контролировать количество и чистоту масла.
Главными характеристиками, влияющими на продолжительность службы передачи, являются износостойкость зубьев, прочность на изгиб. Необходимо также учитывать: диаметр и модуль колеса; количество и размеры зубьев; периодичность и частоту работы передачи. Эти параметры производители должны указывать в сопроводительных документах, они должны соответствовать нормативным требованиям.

Зубчатые передачи представляют собой набор зубчатых колес, которые используются в широком спектре преобразования и передачи энергии. Они служат для передачи мощности от двигателя на приводимый механизм, а также для увеличения или уменьшения передаваемой мощности. Преобразование энергии включает: снижение скорости, увеличение выходного крутящего момента, изменение направления вращения вала или изменение угла поворота вала.

Зубчатые передачи, работающие в паре с электродвигателем, называют мотор-редукторами. Они широко используются в промышленности, а также в сельском хозяйстве. Любая из базовых зубчатых передач может быть изготовлена в виде мотор-редуктора.

Видео:Виды шестерен редукторов китайских снегоуборщиков. Червячная шестерня снегоуборщика.Скачать

Шестерня и зубчатое колесо разница

Определение шестерня

Зубчатое колесо или Шестерня – это важнейшая деталь, которая применяется в механизмах зубчатой передачи и выполняет основную функцию – передает вращательное движения между валами, при помощи зацепление с зубьями соседней шестерни. Выглядит шестерня как диск с конической или цилиндрической поверхностью на которой на равном расстоянии расположены зубья. В зубчатой передаче шестерней называют малое зубчатое колесо с небольшим количеством зубьев, а большое – зубчатым колесом. В случае применения пары шестерен с одинаковым количеством зубьев, ведущую называют шестерней, а ведомую – зубчатым колесом. Но чаще всего все зубчатые колеса и малые и большие называют шестернями (шестеренками).

Заурядно используют шестерни парами с различным количеством зубьев, этот механизм зубчатой передачи позволяет преобразовать число оборотов валов и вращающий момент. Передаточное число – это отношение чисел оборотов валов в минуту, определяется отношением диаметров шестерен или отношением чисел из зубьев. К стати, число зубьев на колесах влияет на плавность хода передачи, чем их число больше, тем плавнее ход передачи. Ведущей шестерней называется та, вращение которой передается извне, а ведомой называют шестерню, с которой снимается вращающий момент. Если диаметр ведущей шестерни больше, то вращающий момент ведомой шестерни уменьшается за счёт пропорционального увеличения скорости вращения, и наоборот.

Изобретение Шестерни

Изобретатель шестерни не известен, в истории шестерни упоминаются Ктезибием он использовал древнее зубчатое колесо в своих водяных часах во II веке до нашей эры, а так же упоминает в своем сочинении о применение шестерен Архимедом в III веке до н.э. Есть данные о использовании шестерен Римлянами в начале новой эры. В работах Леонардо да Винчи, в чертежах некоторых механизмов присутствуют шестерни с формой зуба близкой к современной.

Области применения шестерен

Шестерни применяются в различных, сложных и простых механизмах в машиностроении, судостроении, в пищевой и горнодобывающей промышленности, а так же: в буровых установках, железно дорожных вагонах, в подъемных кранах, в автомобильных дифференциалах, коробке передач, танках, лебедках, шестеренных гидромашинах – насосах, часах и в прочих механизмах.

Назначение и виды зубчатых передач

Зубчатая передача – это механизм, который с помощью зубчатого зацепления передаёт или преобразует движение с изменением угловых скоростей и моментов.

Зубчатая пара состоит из шестерни и колеса. В большинстве случаев шестерня является ведущим элементом зубчатой пары, а колесо – ведомым, хотя встречается и обратное соотношение. Обычно шестерня имеет меньший диаметр. Как правило, при рассмотрении одинаковых параметров шестерни и колеса, шестерне присваивают индекс 1, колесу – 2. Например, Z ₁ – количество зубьев шестерни, Z ₂ – количество зубьев колеса.

Зубчатые колёса различаются по форме зубчатого венца, по взаимному расположению валов, по форме зуба относительно оси колеса, по форме профиля зуба, по различным отклонениям от стандартного профиля (корригирование) и т.д. Каждое сочетание перечисленных геометрических особенностей имеет свои особенности выбора конструкции, материала и изготовления колеса.

Форма венца зубчатого колеса

цилиндрические зубчатые колёса

конические зубчатые колёса

Форма зубьев относительно оси колеса

прямые, круговые и тангенциальные

Взаимное расположение осей валов

оси валов пересекаются (межосевой угол может быть как равен 90º; так и отличен от 90º)

Достоинством является малая чувствительно к отклонению межосевого расстояния и возможность изготовления простым инструментом

Модификация профилей зубьев (корригирование)

Смещение исходного контура: прямозубые – высотное, угловое; косозубые – высотное.

Смещение исходного контура: высотное, тангенциальное. Сочетание высотной и тангенциальной модификации.

Ф ланкирование применяют для быстроходных зубчатых передач в целях уменьшения сил удара при входе и выходе зубьев их из зацепления

Зубчатые передачи для преобразования вращательного движения в поступательное и наоборот осуществляются цилиндрическим колесом (шестерней) и рейкой.

Назначение и виды зубчатых передач

Читайте также: Редуктор муравей в москве

Форма венца зубчатого колеса

цилиндрические зубчатые колёса

конические зубчатые колёса

Форма зубьев относительно оси колеса

прямые, круговые и тангенциальные

Взаимное расположение осей валов

оси валов пересекаются (межосевой угол может быть как равен 90º; так и отличен от 90º)

Модификация профилей зубьев (корригирование)

Смещение исходного контура: прямозубые – высотное, угловое; косозубые – высотное.

Смещение исходного контура: высотное, тангенциальное. Сочетание высотной и тангенциальной модификации.

Зубчатые передачи могут отличаться по условиям работы зубчатого зацепления. Они могут быть как открытыми, так и закрытыми. Открытые передачи не защищены от попадания загрязняющих веществ и работают в условиях со скудной смазкой густой консистенции, либо вообще без смазки.

Зубчатое зацепление используется также в планетарных передачах, в которых ось хотя бы одного зубчатого колеса подвижна.

Видео:Какой мотоблок лучше. Редуктор - цепь или шестерни? Сцепление - диски или ремни?Скачать

Цилиндрические зубчатые колёса

Как видно из таблицы прямозубыми могут быть как цилиндрические, так и конические колёса.

Прямозубые колёса применяют в следующих случаях:

1) при невысоких и средних окружных скоростях,

2) при большой твёрдости зубьев (когда динамические нагрузки от неточностей изготовления невелики по сравнению с полезными),

3) также применяются в открытых и планетарных передачах.

а) прямозубое колесо,

Хотя максимальные окружные скорости прямозубых колёс могут доходить до 15 м/с, наиболее часто применяются скорости до 5 м/с. Одним из достоинств прямозубой передачи является отсутствие осевых усилий.

Косозубая передача используется обычно в следующих случаях:

1) если нельзя подобрать цилиндрическую прямозубую пару со стандартным модулем при заданных межосевом расстоянии и передаточном отношении;

2) в случае необходимости иметь малое колесо с небольшим числом зубьев при одновременно высоких требованиях к плавности и равномерности передачи;

3) при повышенных окружных скоростях колёс (при средних и высоких скоростях) и требованиях в отношении бесшумности передачи;

4) при больших передаточных отношениях

Косозубые и шевронные зубчатые колёса в зависимости от качества изготовления могут применяться при окружных скоростях до 30 м/с. Косозубые передачи иногда используются при малых окружных скоростях. Это объясняется некоторыми их преимуществами перед прямозубыми: одновременно в зацеплении находится несколько зубьев, передача вращения происходит более плавно, уменьшаются динамические нагрузки, возникающие вследствие неточности изготовления колёс. Кроме того, изготовление косозубых колёс не требует специального оборудования и оснастки. Одним из недостатков косозубых колёс является наличие осевого усилия, что вызывает необходимость усиления подшипниковых узлов и вала. Поэтому при больших осевых усилиях при передачи больших мощностей рационально применение более сложных шевронных передач, в которых осевые усилия скомпенсированы.

Цилиндрические передачи с косозубыми (винтовыми) колёсами могут быть как с параллельными осями колёс, так и с пересекающимися.

Вариант с пересекающимися осями колёс возможен в следующих случаях.

1. Оси колёс скрещиваются под углом 90º. В этом случае угол наклона зубьев ведущего колеса больше, чем у ведомого.

2. Оси скрещиваются под углом не равным 90º. В этом случае угол наклона зубьев ведущего колеса больше, чем угол наклона зубьев ведомого колеса. Возможны три сочетания колёс:

а) ведущее колесо винтовое, ведомое – прямозубое;

б) зубья обоих колес винтовые одного направления;

в) зубья обоих колес винтовые разного направления.

Цилиндрические передачи с внутренним зацеплением

По сравнению с передачами наружного зацепления цилиндрические передачи с внутренним зацеплением имеют во много раз меньшее относительное скольжение рабочих поверхностей зубьев, меньшее удельное давление между рабочими поверхностями зубьев и меньшие размеры при сравнительно большом передаточном отношении и малом межцентровом расстоянии. Однако они не получили большого распространения, поскольку они более сложны в изготовлении и при их применении не обеспечивается достаточная жесткость валов вследствие консольного расположения колеса и шестерни.

Корригирование цилиндрических зубчатых колёс

Цилиндрические зубчатые колёса могут быть как со смещением исходного контура, так и без смещения исходного контура. Эвольвентное зубчатое зацепление обладает ценным свойством: допускает успешную работу передачи и при изменении расстояния между центрами. Возможно три положения шестерни по отношению к колесу: нормальное, сближенное и раздвинутое. Таким образом, эвольвентное зацепление допускает использование для образования профиля зубьев различных участков эвольвенты, что даёт возможность осуществлять сдвиги профиля как при неизменном расстоянии между центрами (высотная коррекция), так и при раздвинутых или сближенных центрах (угловая коррекция).

Смещение исходного контура является одним из видов модификации профилей зубьев (корригирования). Преимущества эвольвентного зацепления при использовании корригирования:

– уменьшается минимально допустимое число зубьев (увеличивается модуль при том же диаметре шестерни);

– повышается прочность (особенно изгибная, так как зуб утолщается у основания);

– повышается плавность эвольвентных передач.

К недостаткам коррегирования можно отнести уменьшение коэффициента перекрытия.

Видео:Что такое МОДУЛЬ шестерни? Ты ТОЧНО поймешь!Скачать

Конические зубчатые колёса

Прямозубые конические колёса применяют при невысоких окружных скоростях (до 2. 3 м/с, допустимо до 8 м/с). При более высоких скоростях целесообразно применять колёса с круговыми зубьями, как обеспечивающие более плавное зацепление, меньший шум, большую несущую способность и более технологичные. Прямозубые конические передачи обеспечивают передаточное отношение до 3.

При окружных скоростях, больших 3 м/с, в конических редукторах применяют зубчатые передачи с косыми или криволинейными зубьями, которые благодаря постепенному входу в зацепление и меньшим изменением величины деформации зубьев в процессе зацепления работают с меньшим шумом и меньшими динамическими нагрузками. Кроме того, зубчатые колёса с косыми или криволинейными зубьями лучше работают на изгиб, чем прямозубые. Однако для полного контакта зубьев этих передач требуется прилегание зубьев не только по их ширине, но и по высоте, что повышает требования к изготовлению косозубых передач и колёс с криволинейными зубьями. Благодаря своим преимуществам такие передачи могут применяться при передаточных отношениях до 5 и даже выше.

а) с прямыми зубьями, б) с косыми зубьями,

в) с криволинейными зубьями, г) коническая гипоидная передача

источники:

https://evakuatorinfo.ru/chem-shesternya-otlichaetsya-ot-reduktora