Зубчатые колеса и шестерни – основные элементы зубчатой передачи, широко используемой в разнообразных промышленных машинах и механизмах. Как правило, термины «шестерня» и «зубчатое колесо» являются синонимами, и между ними не находят особых различий. Но не все специалисты отождествляют шестерню и зубчатое колесо, считая, что между этими деталями есть существенная разница. Рассмотрим основные точки зрения по этому вопросу.
Видео:Что такое МОДУЛЬ шестерни? Ты ТОЧНО поймешь!Скачать
Особенности зубчатых колес и шестерен
И зубчатое колесо, и шестерня имеют вид диска с зубьями, расположенными на конической или цилиндрической поверхности. Эти детали используются в механизмах для преобразования и передачи крутящего момента. Изготовление шестерен и зубчатых колес возможно несколькими способами: методом обката, копированием, горячим и холодным накатыванием. Традиционно зубчатые колеса и шестерни используются парами, в зацеплении одна деталь становится ведущей, а вторая – ведомой. И вот здесь кроется главное различие элементов: ведущую деталь часто называют шестерней, а ведомую – зубчатым колесом. То есть разница основывается на роли элемента в работе механизма, но конструктивно шестерни и зубчатые колеса остаются одинаковыми деталями.
Также при парном зацеплении двух зубчатых колес шестерней называют ту деталь, которая имеет большее число зубьев. То, что зубчатые колеса и шестерни – понятия синонимичные, подтверждает и ГОСТ 16530-83: в определении шестерни указано, что она является ведущим зубчатым колесом передачи (при равном количестве зубьев на обеих деталях) или же колесом с меньшим числом зубьев.
Несмотря на это, некоторые специалисты (особенно работающие в специфических областях) считают необходимым строго разделять понятия шестерни и зубчатого колеса. Для них производство зубчатых колес и изготовление шестерен – принципиально разные процессы, а сами детали имеют свои сходства и различия.
Видео:Модуль шестерни и параметры зубчатого колесаСкачать
Сходства и различия шестерен и зубчатых колес
Придерживаясь вышеописанного мнения о разделении шестерен и зубчатых колес на два самостоятельных вида деталей, специалисты все же сходятся во мнении, что у этих элементов есть некоторые сходства:
- и шестерня, и зубчатое колесо могут выполнять функции как ведомого, так и ведущего элемента передачи (что противоречит терминологии межгосударственного стандарта);
- и та, и другая деталь может иметь коническую, либо цилиндрическую поверхность;
- оба элемента одинаково эффективны при эксплуатации в бензо- и электроинструменте;
- шестерни и зубчатые колеса можно использовать для запуска вращательных осей;
- эти виды деталей взаимозаменяемы, они схожи внешне и функционально.
Подобные сходства несколько противоречивы, но все же они встречаются в профессиональной среде. То же самое касается и различий, согласно которым:
- зубчатые колеса применяются только в сложных механизмах, в то время как шестерни являются универсальными элементами;
- шестерни используют исключительно парами, тогда как зубчатое колесо может работать без парного элемента;
- для зубчатых колес характерен больший диаметр, за счет чего эти детали чаще применяются в мощных системах.
Даже исходя из такой точки зрения можно сделать вывод, что шестерни и зубчатые колеса одинаковы по функционалу и в большинстве сфер не имеют формальной разницы.
Видео:Зубчатое колесо в Компас 3DСкачать
Вывод
Большинство мастеров, механиков и специалистов с техническим образованием сходится во мнении, что «шестерня» и «зубчатое колесо» – это разные названия одного типа детали. Эту позицию подтверждает и текст межгосударственного стандарта, в котором перечислена основная терминология и обозначения, связанные с зубчатыми передачами. Определения ГОСТа точно дают понять, что главное различие шестеренок и зубчатых колес заключается в роли, которую выполняет элемент в передаче.
Читайте также: Датчик вращения первичного вала 2170
Видео:Мастер-класс "Проектирование зубчатых колес в Компас 3D"Скачать
Валы-шестерни и зубчатые колеса
Видео:Комбинации зубчатых колесСкачать
1. Валы-шестерни
Недостатком объединенной конструкции является необходимость изготовлять вал из того же материала, что и шестерню, часто более высококачественного и дорогого, чем требуется. Кроме того, при замене шестерни, например, вследствие износа или поломки зубьев приходится заменять и вал. Несмотря на это, в редукторах шестерню часто выполняют заодно с валом и даже при толщине, значительно превышающей указанные нормы. Это объясняется большей жесткостью и прочностью, а также технологичностью вала-шестерни, что в конечном итоге оправдывает ее стоимость.
Рис. 1. Условия нарезания зубьев на вале-шестерне
В некоторых случаях зубчатый венец углубляется в тело вала. При углублении зуба в тело вала следует учитывать участки входа и выхода фрезы (табл. 1). Возможность выхода фрезы следует учитывать также при нарезании рядом расположенных венцов на вале-шестерне (рис. 1; а, б).
Таблица 1. Протяженность дорожки а, мм, для выхода фрезы (рис. 1)
| m, мм, фрезы | 2 | 3 | 4 | 5 | ≥ 6 |
| a/m | 15 | 14 | 13 | 12 | 10 |
Обычно зубья вала-шестерни располагаются на выступающем венце. В этом случае для возможности выхода фрезы рекомендуется выдержать следующее соотношение размеров внутреннего диаметра шестерни или червяка с посадочным диаметром под подшипники (рис. 2):
Остальные конструктивные элементы вала-шестерни определяют так же, как конструктивные элементы валов.
Рис. 2. Основные размеры для нарезания: вала-шестерни (а, б); червяка (в)
Видео:Уроки Компас 3D. Взаимное вращение деталей в Сборке.Сборка зубчатых колёс.Скачать
2. Зубчатые цилиндрические колеса
Форму зубчатых колес в большинстве случаев определяют в зависимости от способа получения заготовки. В свою очередь способ получения заготовки выбирают с учетом материала и размеров колес, а также объема выпуска. В единичном и мелкосерийном производстве зубчатые колеса диаметром da ≈ 200 мм изготовляют из круглого проката, поковок и сварные. При da ≈ 150 ÷ 600 мм заготовку получают ковкой в виде круглых поковок. В крупносерийном и массовом производстве заготовки колеса небольших и средних диаметров (da до 600 мм) получают штамповкой в двусторонних штампах, а больших размеров – литьем или сваркой.
Колеса больших диаметров изготовляют обычно литыми, колеса сравнительно тихоходных и малонагруженных передач – литыми и при меньших диаметрах. В индивидуальном производстве колеса больших диаметров выполняют также сварными.
В конструкции зубчатых колес различают (рис. 3) зубчатый венец или обод, ступицу и диск, который соединяет зубчатый венец со ступицей. Зубчатые колеса конструируют двух видов: зубчатый венец выполнен непосредственно на валу (вал-шестерня) и зубчатый венец выполнен совместно с диском и ступицей для соединения с валом при сборке (насадная шестерня).
Рис. 3. Элементы зубчатого колеса
Зубчатый венец шестерни обычно шире на 3…10 мм зубчатого венца колеса. На торцах зубчатого венца выполняют фаски размером f=(0,6…0,7)m. На прямозубых колесах выполняют фаски под углом αφ=45°, на косозубых колесах при твердости рабочих поверхностей НВ 350 выполняют фаски под углом αφ=15°.
При диаметрах d>500 мм тяжело нагруженные колеса могут выполняться бандажированными. Бандаж (обод) выполняется из легированной стали или бронзы, центр – из дешевой углеродистой стали литым или сварным, а также литым чугунным (рис. 3, в).
Читайте также: Secoh компрессор для пруда secoh el 60n
Толщина бандажа (мм) по впадинам зубьев: при z 150
Ступица. Наружный диаметр ступицы (рис. 4) для стальных колес – dст=(1,55…1,7)d мм и для чугунных – dст=(1,7…1,8)d мм; толщина – δст ≈ (0,3…0,4)d мм; длина – lст=(1,0…1,2)d мм.
Для обеспечения нормальной работы зубчатые и червячные колеса должны быть установлены на валах без перекосов. Если ступица колеса имеет достаточно большую длину lст≥0,8d мм (в редукторах это отношение принято lст=(1…1,5)d мм), то зубчатое или червячное колесо будет сидеть на валу без перекосов.
Рис. 4. Конструкция зубчатого колеса: а – с прямым диском; б – с наклонным диском
В приводах производственных машин и в редукторах применяются зубчатые колеса относительно небольших диаметров, насаживаемые на валы. Их изготовляют из круглого или листового проката, из поковок или сварными. В зависимости от требования конструкции зубчатый венец насадного колеса может располагаться симметрично относительно ступицы или несимметрично. В результате это определяет положение и форму диска, который должен обеспечить устойчивость зубчатого колеса к воспринимаемым нагрузкам.
Для обеспечения прочного сопряжения ступиц зубчатых колес с валами при шпоночном соединении рекомендуют применять следующие посадки (в скобках – для реверсивных передач):
- для цилиндрических прямозубых колес H7/p6 (H7/r6);
- для цилиндрических косозубых и червячных колес H7/r6 (H7/s7);
- для конических колес H7/s7 (H7/t6).
Для обеспечения возможности перемещать колесо на валу в процессе передачи вращения используют посадки H7/g6 (H7/f7).
Диск. Колеса с диаметром вершин зубьев da≤250 мм выполняют в виде дисков, со спицами и без них. У этих стальных колес выполняют углубления на 2…5 мм, чтобы выделить
обрабатываемый торец, который служит технологической базой при нарезании и монтаже колес. Литые зубчатые колеса d ≤500 ÷ 600 мм выполняют (рис. 4) с прямым (а) и наклонным (б) диском.
Рис. 5. Литые зубчатые колеса d ≥500 ÷ 1000 мм: цельное (а); с бандажом (б)
Чугунные колеса, применяемые в тихоходных малонагруженных передачах, наиболее часто открытых, изготовляют литыми. У колес литой конструкции в дисках делают 4…6 отверстий (рис. 5). Отверстия служат для крепления колеса при обработке заготовки и позволяют обрабатывать отверстие под вал и наружную поверхность обода с одной установки, а также используются при транспортировке колес. При больших размерах отверстий они служат для уменьшения массы колес, в литых колесах – для выхода литейных газов при отливке.
Форма спиц для литых колес приведена на рис. 6. Спицы эллиптического сечения применяют при малых нагрузках, крестообразного и таврового сечения – при средних нагрузках, а спицы двухтаврового сечения применяют при работе передачи в тяжелых условиях.
Рис. 6. Формы сечения спиц литых зубчатых колес: а – эллиптическая; б – тавровая; в – крестообразная; г, д – двутавровая
Конструкция кованых зубчатых цилиндрических колес приведена на рис. 7.
Рис. 7. Конструкция кованых зубчатых цилиндрических колес: а – dа≤200 мм; б – dа≤500 мм
Видео:Методы и способы изготовления зубьев зубчатых колесСкачать
3. Сварные цилиндрические зубчатые колеса
По сравнению с литыми колесами сварные колеса в обычном исполнении издают больше шума. Для уменьшения шума целесообразно снабжать колеса ребрами. Зубчатые колеса малого диаметра изготовляют со ступицей, приваренной к торцу колеса или со сквозной втулкой (рис. 8, а). Большие колеса могут быть сварены из нескольких частей – ступицы, одного или двух дисков с ребрами и венца, который может быть поковкой из нужного металла (рис. 8, б).
Читайте также: Люфт подшипника рулевого вала
Зубчатое сварное колесо обычной конструкции имеет диаметр ступицы (рис. 8, в) d1=(1,55…1,7)d мм; диаметр ступицы с бортом d1=d1+10 мм; толщину венца (da–D0)/2 мм; толщину венца с бортом (da–D0)/2+5 мм; диаметр расположения отверстий в диске D1=(D0–d1)/2 мм; диаметр отверстий в диске d2 =(D0 – d1 )/5 мм; толщину диска с ≈ 0,4d-2 мм; углубление ребра s=0,8c мм; фаску n=0,5m мм.
Рис. 8. Сварные цилиндрические зубчатые колеса
Видео:ИЗГОТОВЛЕНИЕ 4 ШЕСТЕРЕН, ЗУБЧАТЫХ КОЛЕС, ШЕСТЕРНИ РЕДУКТОРОВСкачать
4. Зубчатые конические колеса
Конструкция конических зубчатых колес (рис. 9) отличается от конструкции цилиндрических зубчатых колес соотношениями в части зубчатого венца.
Рис. 9. Конструкция конических зубчатых колес: а, б, в – точеные; в, г – штампованные; г, д – литые; е – составные (сборные)
Видео:Изготовление косозубой шестерниСкачать
5. Червячные колеса и червяки
Зубчатый венец червячного колеса, по условиям работы червячной пары, должен изготовляться из антифрикционных материалов (бронза, латунь). Обычно червячные колеса выполняют составными: диск и ступица колеса – из стали или из серого чугуна, а венец – из антифрикционного материала.
Применяют следующие способы соединения венца с диском.
Бандажированная конструкция колеса, в которой бронзовый венец посажен на стальной или чугунный диск с натягом (рис. 10, а). Конструкция проста в изготовлении и применяют ее для колес относительно небольших диаметров, а также для колес передач, не испытывающих тепловые нагрузки. При нагреве до высокой температуры вследствие большего температурного коэффициента бронзы посадка может ослабнуть из-за большего линейного расширения бронзы, чем чугуна.
Обычно применяют легкопрессовую, реже прессовую посадку:
Посадочную поверхность выполняют с упорным буртиком (исполнение 1) (рис. 10, а) или без буртика (исполнение 2) (рис. 10, б). Буртик с размерами h=(0,15…0,2)b, t=0,1b предназначен для того, чтобы фиксировать относительное положение деталей при запрессовке, но в то же время он уменьшает посадочную поверхность, усложняет конструкцию и технологию. По этим соображениям конструкцию без буртика следует признать предпочтительной. Возможные неточности сборки устраняют последующей обработкой поверхностей после сборки.
Для предотвращения взаимного смещения венца и ступицы в плоскости соединения поверхностей стопорят 3…4 винтами с последующим срезанием головок (рис. 10, в). Размеры винтов: диаметр dB=(0,8…1,0)S, длина lВ=(2…3)dB.
Рис. 10. Червячные колеса
В соединении без буртика винты ставят с двух сторон в шахматном порядке.
Червяк представляет собой вал с приложенной нагрузкой между опорами и на консоли. По конструкции на червяке, как на любом валу, необходимо выдержать расположение и размеры всех сопрягаемых элементов (заплечика, буртика, галтелей, проточек, посадок и др.), которые дадут возможность обеспечить соединение и работоспособность сопрягаемых деталей: шарикоподшипников, уплотнений, шпонок, муфт и др. для работы передачи.
Размеры выступающего из редуктора конца вала-червяка согласовывают с соответствующими размерами вала электродвигателя и соединительной муфты.
Червячные колеса, как правило, вращаются с небольшой скоростью, поэтому нерабочие поверхности обода, диска и ступицы колеса оставляют необработанными, но тщательно очищенными и делают конусными с большими радиусами закруглений.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
🔍 Видео
Выбираем степень точности шестерен и зубчатых колес.Обозначение на чертеже. ГОСТ 1643-81Скачать
6.3 Зубчатые цилиндрические передачиСкачать
Гипоидные и конические зубчатые колеса. Чем отличаются шестерни?Скачать
#SolidWorks - Зубчатые колёсаСкачать
Нарезание шевронной шестерни.Скачать
Валы и механические передачи 3D. Построение конической прямозубой передачиСкачать
Режущий инструмент для нарезания зубчатых колес и шлицевСкачать
Как читать чертежи шестерен и зубчатых колесСкачать
Как делают зубчатые колеса ➤ Читаем чертеж цилиндрической шестерниСкачать
Фрезерование зубчатого колеса фрезеровка шестерни нарезка зубаСкачать
Зубчатая рейка и шестерня. Особенности и применение зубчатых реек и зубчатых колесСкачать
