Конические шестерни — это шестерни , в которых оси двух валов пересекаются, а опорные поверхности зубьев самих шестерен имеют коническую форму. Конические шестерни чаще всего устанавливаются на валах, расположенных под углом 90 градусов друг от друга, но могут быть рассчитаны на работу и под другими углами. [1] Делительная поверхность конических шестерен представляет собой конус , известный как делительный конус . Конические шестерни изменяют ось вращения, передают вращательную мощность и широко используются в механических устройствах.
Двумя важными понятиями в зубчатой передаче являются поверхность делителя и угол наклона . Делительная поверхность шестерни — это воображаемая беззубая поверхность, которую можно получить, усреднив пики и впадины отдельных зубьев. Делительная поверхность обычной шестерни имеет форму цилиндра. Угол наклона шестерни — это угол между лицевой стороной делительной поверхности и осью.
Наиболее распространенные виды конических передач имеют угол наклона менее 90 градусов и поэтому имеют конусообразную форму. Этот тип конической передачи называется внешним , потому что зубья шестерни направлены наружу. Делительные поверхности находящихся в зацеплении внешних конических шестерен соосны валам шестерен; вершины двух поверхностей находятся в точке пересечения осей вала.
Использование оригинальной конической шестерни имеет еще большее значение для надежности оси, чем использование любой другой запасной части. Конические шестерни с углом наклона более девяноста градусов имеют зубья, направленные внутрь, и называются внутренними коническими шестернями.
Конические шестерни с углом наклона ровно 90 градусов имеют зубья, которые направлены наружу параллельно оси и напоминают заостренные части короны, отсюда и название коронной шестерни .
Угловые шестерни — это особый случай конических шестерен, которые имеют одинаковое количество зубьев. Валы расположены под прямым углом друг к другу, а шестерни имеют совпадающие делительные поверхности и углы с делительной поверхностью конической формы. [2]
Угловые шестерни полезны для передачи вращательного движения под углом 90 градусов с соотношением 1:1.
Профиль зуба цилиндрической шестерни соответствует эвольвенте (т.е. треугольной волне, проецируемой на окружность круга), тогда как профиль зуба конической шестерни представляет собой октоид [ необходимо определение ] (т.е. треугольную волну, проецируемую на нормальную траекторию круга сфера). Все традиционные производители конических шестерен (такие как Gleason , Klingelnberg, Heidenreich & Harbeck, WMW Modul) производят конические шестерни с октоидальным профилем зубьев. ВАЖНО: Для 5-осевых фрезерованных конических зубчатых передач важно выбрать тот же расчет/схему, что и для традиционного метода изготовления. Упрощенно рассчитанные конические передачи на основе эквивалентной цилиндрической передачи нормального сечения с эвольвентной формой зуба демонстрируют отклоняющуюся форму зуба с пониженной прочностью зуба на 10-28% без вылета и на 45% со вылетом [Дисс. Хюнеке, ТУ Дрезден]. Кроме того, эти «комплекты эвольвентных конических шестерен» вызывают больше шума.
Есть два вопроса, касающихся формы зубов. Одним из них является профиль поперечного сечения отдельного зуба. Другой — это линия или кривая, на которой расположен зуб на лицевой стороне шестерни: другими словами, линия или кривая, вдоль которой проецируется профиль поперечного сечения для формирования фактической трехмерной формы зуба. Основное влияние как профиля поперечного сечения, так и линии или кривизны зубьев на плавность работы шестерен. Некоторые приводят к более плавному действию передач, чем другие.
Зубья конических шестерен могут быть прямыми, спиральными или «нулевыми».
В прямоконических передачах зубья прямые и параллельны образующим конуса. Это простейшая форма конической передачи. Он напоминает прямозубую шестерню, только коническую, а не цилиндрическую. Шестерни на изображении шлюза представляют собой прямоконические шестерни. В комплектах прямоконических шестерен каждый зуб при зацеплении воздействует на соответствующий зуб, и простое искривление зубьев шестерни может решить проблему.
Зубья спирально-конических шестерен сформированы по спиральным линиям. Они в чем-то аналогичны косозубым шестерням цилиндрического типа тем, что зубья расположены под углом; однако у спиральных шестерен зубья также изогнуты.
Преимущество спиральных зубьев перед прямыми состоит в том, что они входят в зацепление более плавно. Контакт между зубьями начинается на одном конце шестерни, а затем распространяется по всему зубу. Это приводит к менее резкой передаче усилия, когда в игру вступает новая пара зубов. В прямоконических передачах резкое зацепление зубьев вызывает шум, особенно на высоких скоростях, и ударную нагрузку на зубья, из-за чего они не могут выдерживать большие нагрузки на высоких скоростях без разрушения. По этим причинам использование прямоконических передач обычно ограничено при линейных скоростях менее 1000 футов в минуту; или, для небольших передач, менее 1000 об/мин. [3]
Конические шестерни Zerol представляют собой промежуточный тип между прямыми и спирально-коническими шестернями. Их зубы изогнуты, но не расположены под углом. Конические шестерни Zerol разработаны с целью дублировать характеристики прямоконических шестерен, но производятся с использованием процесса спирально-конической резки.
Коническая передача имеет множество разнообразных применений, таких как локомотивы, морское оборудование, автомобили, печатные станки, градирни, электростанции, сталелитейные заводы, машины для контроля железнодорожных путей и т. д.
Примеры можно найти в следующих статьях:
Как работают конические шестерни на YouTube