Зубчатые передачи и их классификация

В технике зубчатыми передачами называются такие механизмы, которые осуществляют передачу вращательного движения с одного вала на другой и при этом изменяют частоты вращения с помощью зубчатых колес и реек.

Зубчатые колёса имеют свои функциональные названия, в зависимости от величины и положения установки. Ведущими называются те зубчатые колеса, которые располагаются на валах, передающих вращение, а ведомыми – на валах, принимающих вращение. Те колеса сопряженной пары, которые имеют меньший диаметр, называются шестернями. Что касается термина «зубчатое колесо», то им обозначаются обе детали, составляющие такую передачу.

Все элементы зубчатого зацепления при конструировании и изготовлении подвергаются расчётам согласно стандартному модулю.

В современном машиностроении самым распространенным видом передач являются именно зубчатые. Они обеспечивают постоянное передаточное число, отличаются надежностью, компактными размерами и высоким коэффициентом полезного действия. Кроме того, с помощью зубчатых передач можно транслировать довольно значительные нагрузки, они считаются так же долговечными и простыми в эксплуатации.

У зубчатых передач есть и некоторые недостатки. К примеру, они не могут изменять передаточное число бесступенчатым образом, издают немало шума при больших скоростях вращения, а при их изготовлении и монтаже требуется соблюдать высокую точность.

Зубчатые передачи эксплуатируются в самых разнообразных условиях, и поэтому как их конструкции, так и формы элементов зубчатых зацеплений весьма различны.

Классификация зубчатых передач

Зубчатые передачи принято классифицировать по целому ряду критериев. На основе такого из них, как взаимное расположение осей колес, они подразделяются на:

• Цилиндрические передачи (с параллельными осями);

• Конические передачи (с пересекающимися осями);

• Червячные передачи и колёса с криволинейными зубьями (со скрещивающимися осями).

В зависимости от того, как расположены зубья, а также колеса друг относительно друга, зубчатые передачи подразделяются на те, что имеют внешнее и внутреннее зацепление. При внешнем зацеплении колеса вращаются в противоположных направлениях, а при внутреннем – в одном и том же.

По такому критерию, как форма профиля, различают эвольвентные и неэвольвентные зубья. Первые распространены гораздо более широко, чем вторые.

По тому, как расположена теоретическая линия зуба, различают колеса с зубьями косыми, прямыми, винтовыми и шевронными. Все непрямозубые передачи издают меньше шума, обладают меньшим износом и высокой плавностью в работе. Именно поэтому их чаще всего используют в тех механизмах, которые требуют передачи значительной мощности, а также высоких окружных скоростей.

Еще одним критерием классификации зубчатых передач является их конструктивное исполнение. Согласно которому различают закрытые и открытые зубчатые передачи. Первые размещаются в специальных корпусах, и с помощью расположенных в них масляных ванн обеспечиваются постоянной смазкой. Открытые зубчатые передачи или периодически смазываются специальными консистентными смазками, или же не смазываются вообще.

Что касается такого важного критерия классификации, как величина окружной скорости, то зубчатые передачи подразделяются на тихоходные ( до 3м/с ), среднескоростные ( 3 – 15 м/с ), быстроходные ( более 15 м/с ).

Материалы деталей зубчатых колес

Основным критерием при выборе того или иного материала для изготовления зубчатых колес и червячных передач является обеспечение необходимой стойкости против крошения и заедания рабочих поверхностей их зубьев.

Чаще всего для изготовления зубчатых колес применяются стали, обрабатываемые термически. Что касается чугунов и пластмасс то они используются редко. Зубчатые колеса, работающие в условиях средних нагрузок, обычно изготавливаются из легированных сталей 40Х, 45ХН, а также углеродистых сталей Ст 50Г, Ст 40 и Ст 35 с термической обработкой. Для малонагруженных и тихоходных передач используются чугунные зубчатые колеса, а те, что используются в самых ответственных передачах, изготавливают из стали 40ХНМА.