Типы конических зубчатых колес

Существуют различные типы конических зубчатых колес в зависимости от их профиля зубьев и ориентации. Более сложные типы, такие как спиральные и гипоидные конические шестерни, стали результатом дальнейшего развития производственных процессов, таких как обработка с ЧПУ.

Токарный станок с ЧПУ

Прямые конические шестерни

Это самая простая форма конической передачи. Зубья расположены по прямой линии, которая при выдвижении пересекается на оси шестерни. Зубья сужаются по толщине, что делает внешнюю или пяточную часть зуба больше, чем внутреннюю часть или носок. Прямые конические шестерни имеют мгновенные линии контакта, что обеспечивает больший допуск при монтаже. Недостатком при использовании этого типа является вибрация и шум. Это ограничивает использование прямых конических зубчатых колес для низкоскоростных передач и статических нагрузок. Обычное применение прямых конических передач - дифференциальные системы в автомобилях.

Прямые конические шестерни проще всего изготовить. Самым ранним способом изготовления прямой конической передачи является использование строгального станка с индексирующей головкой. Более эффективные методы производства были разработаны после внедрения систем Revacycle и Coniflex, используемых Gleason Works.

Набор прямых конических передач

Спиральные конические шестерни

Это самая сложная форма конических передач. Зубья спиральных зубчатых колес изогнуты и наклонны, в отличие от ориентации зубьев прямых конических зубчатых колес. Это приводит к большему перекрытию между зубьями, что способствует постепенному зацеплению и расцеплению при контакте зубьев. Улучшенная плавность хода приводит к минимальной вибрации и шуму, создаваемым во время работы. Кроме того, из-за более высокого распределения нагрузки от большего количества контактирующих зубьев спиральные конические шестерни имеют лучшую грузоподъемность. Это позволяет им быть меньшего размера по сравнению с прямыми коническими зубчатыми колесами с той же производительностью.

Набор спиральных конических зубчатых колес

Недостатком спиральных конических передач является большая осевая нагрузка, которая требует более дорогих подшипников. Для спиральных конических зубчатых колес обычно требуется упорный подшипник качения. Кроме того, спиральные конические шестерни изготавливаются в соответствующих наборах. Различные наборы передач с одинаковой конструкцией не являются взаимозаменяемыми, если они специально не сконструированы. Наборы спиральных конических передач изготавливаются либо правосторонними, либо левосторонними.

Зубья спиральной конической шестерни обычно формируются машинами, производящими зубчатые передачи, которые будут подробно рассмотрены позже. Этот процесс обеспечивает высокую точность и чистоту. Кроме того, притирка выполняется для обработки зубьев и дальнейшего получения желаемого подшипника зуба.

Конические шестерни Zerol

Этот тип является модификацией прямой конической передачи, торговой маркой которой является Gleason Works. Конические шестерни Zerol имеют зубья, изогнутые в продольном направлении. Эти шестерни также в чем-то похожи на спиральные конические шестерни с точки зрения их профиля. Их разница заключается в угле спирали; у нулевых типов углы спирали 0 °, а у спиральных типов - 35 °.

Коническая передача Zerol

Как и прямые конические шестерни, типы Zerol не создают чрезмерных осевых нагрузок. Таким образом, можно использовать подшипники скольжения. Типы Zerol могут быть заменены прямыми коническими шестернями без замены корпуса или подшипников. Кроме того, из-за своей кривизны зубья конической шестерни Zerol имеют небольшое перекрытие, аналогичное спиральным зубчатым колесам. Это обеспечивает более плавный ход зубчатых колес по сравнению с прямыми коническими передачами.

Зубья конической шестерни Zerol образуются с помощью фрезы вращающейся фрезы. Кривизна этой фрезы создает продольную кривизну зуба. Конические шестерни Zerol режутся с высокой точностью, часто обрабатываются притиркой или шлифованием.

Гипоидные конические шестерни

Это особый тип конических передач, в которых оси валов не интересны и не параллельны. Расстояние между двумя осями шестерни называется смещением. Зубья гипоидных конических зубчатых колес имеют винтовую форму, аналогичную спиральным коническим зубчатым колесам. Гипоидная коническая передача, разработанная без смещения, представляет собой просто спиральную коническую передачу. Изготовление и формовка гипоидных типов аналогичны спиральным коническим шестерням.

Из-за смещения угол наклона спирали меньшей шестерни (шестерни) гипоидного конического зубчатого колеса может быть больше диаметра спирали большей шестерни. Соотношение количества зубьев шестерен не прямо пропорционально отношению их диаметра шага или теоретическому рабочему диаметру шестерни. Это позволяет подбирать шестерни большего размера к определенному размеру ведомого зубчатого колеса, делая шестерню более прочной и имеющей более высокое передаточное отношение по сравнению с шестерней большего размера. В свою очередь, это позволяет гипоидным передачам передавать больший крутящий момент и работать при более высоких передаточных числах. Кроме того, при достаточном смещении можно разместить подшипники с обеих сторон шестерен, поскольку их валы не пересекаются. Компромисс, однако, заключается в снижении эффективности по мере увеличения смещения.

Гипоидная коническая передача

Гипоидные шестерни работают более плавно и с минимальной вибрацией, чем спиральные шестерни. Недостатком использования спиральных передач, помимо проблемы эффективности, упомянутой ранее, является сильное скольжение по поверхности зубьев. Это означает, что необходимо использовать специальные смазочные масла.

Торцовочные конические шестерни

Это тип конической передачи с передаточным отношением 1: 1, что означает, что ведущая и ведомая шестерни имеют одинаковое количество зубьев. Назначение этого типа ограничивается изменением оси или вращения. Она не дает никаких механических преимуществ. Обычно торцовочные шестерни имеют оси, которые пересекаются перпендикулярно. В некоторых узлах валы выровнены так, чтобы пересекаться под любым углом. Они известны как угловые торцевые конические шестерни. Углы поворота вала угловых торцовочных конических передач могут варьироваться от 45 ° до 120 °. Зубья торцовочной конической передачи могут быть прямыми, спиральными или нулевыми.