Конические шестерни — это шестерни , в которых оси двух валов пересекаются, а зубчатые поверхности самих шестерен имеют коническую форму. Конические шестерни чаще всего устанавливаются на валах, которые находятся под углом 90 градусов друг к другу, но могут быть спроектированы для работы и под другими углами. [1] Поверхность делительной окружности конических шестерен представляет собой конус , известный как делительный конус . Конические шестерни изменяют ось вращения вращательной мощности и широко используются в механических установках.
Два важных понятия в зубчатой передаче — это поверхность шага и угол шага . Поверхность шага шестерни — это воображаемая беззубая поверхность, которую вы получили бы, усреднив пики и впадины отдельных зубьев. Поверхность шага обычной шестерни имеет форму цилиндра. Угол шага шестерни — это угол между поверхностью поверхности шага и осью.
Наиболее известные виды конических зубчатых колес имеют углы наклона менее 90 градусов и поэтому имеют форму конуса. Этот тип конических зубчатых колес называется внешним, потому что зубья шестерен направлены наружу. Поверхности наклона зацепленных внешних конических зубчатых колес соосны с валами шестерен; вершины двух поверхностей находятся в точке пересечения осей валов.
Использование подлинной конической шестерни имеет даже большее значение для надежности оси, чем любая другая запасная часть. Конические шестерни, которые имеют углы наклона более девяноста градусов, имеют зубья, направленные внутрь, и называются внутренними коническими шестернями.
Конические зубчатые колеса с углом наклона точно 90 градусов имеют зубья, направленные наружу параллельно оси и напоминающие вершины короны, отсюда и название « коронная шестерня» .
Конические шестерни являются особым случаем конических шестерен, которые имеют одинаковое количество зубьев. Валы расположены под прямым углом друг к другу, а шестерни имеют совпадающие поверхности и углы наклона, с конической поверхностью наклона. [2]
Конические зубчатые передачи используются для передачи вращательного движения под углом 90 градусов с передаточным отношением 1:1.
Профиль зуба цилиндрической шестерни соответствует эвольвенте (т. е. треугольной волне, спроецированной на окружность круга), тогда как профиль зуба конической шестерни является октаидом [ требуется определение ] (т. е. треугольной волной, спроецированной на нормальную траекторию окружности сферы). Все традиционные генераторы конических шестерен (такие как Gleason , Klingelnberg, Heidenreich & Harbeck, WMW Modul) изготавливают конические шестерни с октаидальным профилем зуба. ВАЖНО: Для 5-осевых фрезерованных конических шестерен важно выбрать тот же расчет/компоновку, что и для обычного метода производства. Упрощенные расчетные конические шестерни на основе эквивалентной цилиндрической шестерни в нормальном сечении с эвольвентной формой зуба показывают отклоняющуюся форму зуба с уменьшенной прочностью зуба на 10-28% без смещения и на 45% со смещением [Diss. Hünecke, TU Dresden]. Кроме того, эти «эвольвентные конические шестерни» вызывают больше шума.
Есть два вопроса, касающихся формы зуба. Один из них — это профиль поперечного сечения отдельного зуба. Другой — это линия или кривая, по которой зуб устанавливается на поверхности шестерни: другими словами, линия или кривая, вдоль которой профиль поперечного сечения проецируется для формирования фактической трехмерной формы зуба. Основное влияние как профиля поперечного сечения, так и линии или кривой зуба заключается в плавности работы шестерен. Некоторые из них приводят к более плавному действию шестерни, чем другие.
Зубья конических шестерен могут быть прямыми, спиральными или «нулевыми».
В прямозубых конических передачах зубья прямые и параллельны образующим конуса. Это простейшая форма конической передачи. Она напоминает прямозубую шестерню, только коническую, а не цилиндрическую. Шестерни на картинке шлюза — это прямые конические передачи. В прямозубых конических передачах, когда каждый зуб входит в зацепление, он ударяет по соответствующему зубу, и простое искривление зубьев шестерни может решить проблему.
Зубья конических зубчатых колес со спиральными зубьями сформированы вдоль спиральных линий. Они в некоторой степени аналогичны цилиндрическим косозубым зубчатым колесам, в которых зубья расположены под углом; однако, в случае спиральных зубчатых колес зубья также изогнуты.
Преимущество спирального зуба перед прямым зубом заключается в том, что они входят в зацепление более постепенно. Контакт между зубьями начинается с одного конца шестерни, а затем распространяется по всему зубу. Это приводит к менее резкой передаче силы, когда в игру вступает новая пара зубьев. В случае с прямыми коническими зубчатыми передачами резкое зацепление зубьев вызывает больше шума, особенно на высоких скоростях, и ударное напряжение на зубьях, что делает их неспособными выдерживать большие нагрузки на высоких скоростях без поломки. По этим причинам прямые конические шестерни обычно ограничены для использования на линейных скоростях менее 1000 футов/мин; или, для небольших передач, менее 1000 об/мин. [3]
Конические шестерни Zerol являются промежуточным типом между прямыми и спиральными коническими шестернями. Их зубья изогнуты, но не наклонены. Конические шестерни Zerol разработаны с целью дублирования характеристик прямой конической шестерни, но они производятся с использованием процесса спиральной конической резки.
Коническая зубчатая передача имеет множество различных применений, таких как локомотивы, морская техника, автомобили, печатные станки, градирни, электростанции, сталелитейные заводы, машины для проверки железнодорожных путей и т. д.
Примеры см. в следующих статьях:
Как работают конические шестерни на YouTube