Конічні зубчасті передачі

Загальні відомості. Комічні зубчасті передачі використовуються для передачі обертання між валами з пересічними осями. Призначення конічних зубчастих передач – змінити міжосьовий кут розташування валів, що може поєднуватися зі зміною кутових швидкостей і моментів. Міжосьовий кут Σ зазвичай дорівнює 90 ° (рис. 4.34). Такі передачі називаються ортогональними. Рідше використовуються передачі з іншими кутами (10 °

Переваги конічних зубчастих передач аналогічні ціли ндріческі м.

Недоліки : складність у виготовленні (потрібно витримувати допуски на кути ) і монтажі через необхідність точної фіксації осьового положення (потрібно забезпечити збіг вершин конусів, що вимагає регулювання положення коліс уздовж осей): для виготовлення конічних коліс потрібні спеціальні складні верстати; велика маса і габаритні розміри, ніж у циліндричних передач; висока вартість; наявність осьових сил. З огляду на складність виготовлення, складання і високу вартість, конічні передачі недоцільно використовувати для зміни частоти обертання (зазвичай нс більш ), а слід застосовувати лише для зміни положення валів (міжосьового кута).

Кінематика і геометрія конічної передачі. Передавальне відношення для конічної ортогональної передачі (див. Рис. 4.34)

де – зовнішні діаметри ділильного кола шестерні і колеса; – Кути делительного конуса шестерні і колеса.

Найбільш поширені конічні зубчасті передачі з прямим (рис. 4.35, а) і круговим зубом (рис. 4.35, б). Останні зазвичай використовуються при окружної швидкості більше 3 м / с. У конічних передачах замість початкових і ділильних циліндрів їх функції виконують початкові і ділильні конуси. На рис. 4.34 приведена схема конічної передачі, а на рис. 4.36 – прямозубой конічне колесо, де – міжосьовий кут; – Зовнішнє конусний відстань; – Кут ділильного конуса; – Кут конуса вершин; – Кут конуса западин.

Розглянемо геометричні параметри передачі з і коефіцієнтом зсуву Середнє конусний відстань використовується в розрахунках міцності: ; ширина зубчастого вінця ; висота ніжки, головки і повна висота зуба в зовнішньому торцевому перетині відповідно

кути конусів вершин і западин

зовнішній і середній діаметри ділильного кола

де – відносна ширина зубчастого вінця; зовнішній діаметр вершин зубів

Основні розміри, що мають індекс е, задають на зовнішньому торці конічних коліс, де їх зручно виміряти. вони

називаються зовнішніми. Для конічних коліс з прямим зубом приймається стандартне значення зовнішнього окружного модуля , а для кругових – нормальний модуль в середньому перерізі на середині ширини зуба. Співвідношення між ними таке:

У кругових зубів переважно використовують кут нахилу зуба на середньому діаметрі (див. Рис. 4.35, б).

У прямозубих конічних передачах зуби знижуються і звужуються від торця до центру. Вершини делительного і внутрішнього конусів збігаються. У коліс з круговими зубами ширина внутрішнього конуса має такий стан, що ширина дна постійна, а товщина зуба по ділильному конусу збільшується з віддаленням від вершини. Ця форма більш технологічна, так як інструмент обробляє відразу весь профіль зуба. В цьому випадку вершини конусів западин і вершини ділильних конусів не збігаються.

Мінімальна кількість зубів конічної шестернге, приймають при твердості робочої поверхні більше 45 Н RC, – 12-И7; при твердості робочої поверхні від 350 НВ до 45IIRC3 – 16-Ξ-22; при твердості робочої поверхні 350 Н В – 19 ^ -27 (більше значення при і = 1, а менша при і = 5). Зі збільшенням d e число зубів також збільшують. Сумарне число зубів двох коліс z = 20-І00.

З трикутника 0, Р02 (див. Рис. 4.36) визначимо для конічних прямозубих передач параметри еквівалентних прямозубих циліндричних коліс:

де – діаметр ділильного кола і число зубів еквівалентного колеса.

Сили, що діють на конічні колеса. Сили від прямозубого конічного колеса, що діють на вал, прикладені одна (радіальна) перпендикулярно осі, а інша (осьова) паралельно осі, яка навантажує вал изгибающим моментом (рис. 4.37). На конічні колеса прямозубой конічної передачі діють сили:

З рис. 4.37 очевидно, що при

Порядок розрахунку прямозубой конічної передачі на міцність

При проектувальному розрахунку з умови контактної міцності зубів визначають наближене значення зовнішнього конусного відстані для прямозубой передачі

де – приведений модуль пружності матеріалу коліс.

Значення коефіцієнта навантаження і допускаються контактних напруг визначають аналогічно циліндровим зубчастих передач.

Торцевої модуль при визначають за формулою і округлюють його до величини за Держстандартом (див. Табл. 4.11).

Після уточнення модуля обчислюють , а потім .. Геометричні параметри прямозубой конічної передачі знаходять за формулами (4.44) – (4.48) і проводять перевірочні розрахунки зубів на контактну і ізгіб- ву міцність.

Перевірочний розрахунок на контактну міцність. Після умовної заміни конічних коліс на еквівалентні циліндричні з геометричними характеристиками в середньому перетині визначають розрахункові контактні напруги

Коефіцієнт 0,85 отримано експериментально при порівнянні здатності навантаження конічних і циліндричних коліс. Параметри і визначають за тими ж залежностям, що і для циліндричних коліс.

Питома окружна навантаження при розрахунку контактних напружень аналогічна (4.16):

де – коефіцієнт, що враховує додаткову дінамічекую навантаження окружна швидкість в середньому перерізі, м / с. Умова контактної міцності зубів

де – допустимі контактні напруги (знаходяться так само, як і для циліндричних зубчастих передач).

Перевірочний розрахунок на згинальну міцність. Його проводять для обох зубчастих коліс. Згинальні напруги для прямозубой шестерні 1 і колеса 2 при

Питома окружна навантаження при розрахунках зуба на вигин аналогічна (4.19):

Параметри розраховують так само, як для циліндричної зубчастої передачі, причому при визначенні Y F беруть число зубів еквівалентного колеса за формулою (4.48); значення параметрів вибирають з табл. 4.6, 4.7. Допустимі напруги при вигині

Умова згинальної міцності для шестерні 1 і колеса 2

де – допустимі напруження при розрахунку згинальної міцності зубів.

Конструкції редуктора. Редуктор з конічною передачею наведено на рис. 4.38, де передбачена осьова регулювання обох коліс 2 і ст. Вона забезпечується зміною товщини регулювальної шайби 3 і за допомогою двох гвинтів 1. В результаті регулювання забезпечується точна фіксація осьового положення зубчастих коліс. Вал 5 закріплений на двох опорах, а шестерня 2 встановлена консол’но на валі 4.

Особливості та переваги зубчастої передачі

Зубчаcта передача – механізм, в якому дві рухомих ланки є зубчастими колесами, утворюють з нерухомою ланкою обертальну або поступальну пару.

Передача зубчаста рейка-шестерня набули широкого поширення в машинобудуванні завдяки вдалому поєднанню навантажувальних, динамічних і точностних характеристик. Вони відрізняються надійністю, простотою конструкції та зручністю монтажу.

Компанія Юнітех Україна поставляє прямі зубчасті колеса і рейки з модульним кроком від 1 до 8. Всі компоненти зубчастих передач виготовлені з високоякісної конструкційної сталі марки С45. Кут контакту 20 °.

Переваги та недоліки зубчастих передач

При виборі зубчастої передачі перед іншими типами передач потрібно розуміти вигоди її використання.

Переваги:

• високий ККД та навантажена здатність до 50000 кВт
• постійні передаточні числа
• достатня жорсткість, що дає високу швидкість позиціонування осей без втрати точності
• значно невеликі габаритні розміри в порівнянні з іншими видами передач при рівних умовах
• стабільно висока надійність в роботі та простота обслуговування
• невеликі навантаження на вали й опори
• мінімальний люфт при використанні якісної зубчастої пари

Недоліки:

• неможливість безступневої зміни передавального числа
• висока якість виготовлення і монтажу для виключення люфту
• шум при великих швидкостях; погані амортизуючі властивості
• висока жорсткість, що не дозволяє компенсувати динамічні навантаження
• зубчаста передача не оберігає машину від можливих небезпечних перевантажень

Найбільш простими у виготовленні та експлуатації є циліндричні прямозубі та косозубі передачі.

Приблизно в випадках 70% використовують циліндричні прямозубі колеса при невисоких і середніх швидкостях, коли динамічні навантаження від неточності виготовлення невеликі, в планетарних, відкритих передачах, а також при необхідності осьового переміщення коліс.

Косозубі колеса, близько 30%, застосовуються для відповідальних механізмів при середніх і високих швидкостях, оскільки мають значну плавність ходу.

Шевронні колеса використовуються в передачах з високим навантаженням, мають переваги косозубих коліс плюс врівноважені осьові сили.

Зубчаcта рейка

Зубчасті рейки так само, як і інші види рейкових приводів, широко застосовуються в різних промислових галузях. Основні напрямки їх використання:

• складскі системи та лінії зі зборки
• відкатні ворота
• промислові роботи й станки з ЧПУ
• деревообробка та плазмовий розкрій листа
• кран-балки, козлові крани й подібні конструкції

Асортимент рейок зубчастих представлен прямимі зубчастими рейками та рейками круглого перерізу. По матеріалу виготовлення – сталеві, нержавіючі та пластмасові.

Юнітех Україна пропонує зубчасті рейки прямозубі італійського виробника SATI. Все зубчасті рейки зроблені з високою точністю: накопичена похибка ± 30μm на кожні 500 мм.

Як стикувати рейки без похибки?

Стандартна довжина рейки для замовлення: 0,5 метра, 1, 2 й 3 метри.

У разі коли необхідно досягти потрібної довжини для зубчастої передачі, рейку доводиться стикувати. Місця стикування можуть збільшити похибку, але цього можна повністю уникнути. Відрізок цієї ж рейки вставити зуб в зуб рейкам, що стикуються, використавши його як кондуктор.

Зубчасте колесо або шестерня

Прямозубі шестерні є найбільш використовуваним типом зубчастих коліс. Зуби розташовані в радіальних площинах, лінія контакту зубів як і осі обох зубчастих коліс (шестерень) строго паралельні.

Шестерні представлені в двох варіантах: з маточиною та без маточини. Матеріал виготовлення може бути сталь С45, нержавіюча сталь або пластмас.

Зубчасті шестерні попередньо просвердлені, для з’єднання з валом використовують шпонковий або затискний варіант з’єднання.

Конічні зубчасті шестерні застосовують в машинах для руху механізму, де потрібно передати обертання з одного вала на інший, осі яких перетинаються. Конічна зубчаста передача дозволяє змінити напрямок руху на 90 °. Наприклад, в автомобільних диференціалах, для передачі моменту від двигуна до коліс.

Зуби конічних шестерень можуть бути прямими, криволінійними, тангенціальними і круговими. Матеріал виготовлення коліс сталь марки С45 та полімер Hostaform C (POM).

Що потрібно знати для підбору зубчастої передачі?

Для розрахунку та підбору зубчастої передачі рейка-шестерня вам необхідно знати наступні параметри:

• тип та модуль зубчастої передачі
• тип та шаг рейки
• тип та кількість зубів шестерні
• ділильний діаметр та діаметр посадкового місця

Крок рейки – відстань між одноіменними точками двох сусідніх зубів. Крок складається з ширини зуба та ширини западини.

За типом рейки зубчасті розрізняються перетином в розрізі на прямі та круглі.

Послуги мехобробки зубчастих колес та рейок

Юнітех Україна пропонує послуги металообробки посадкового місця зубчастих колес. Це може бути як стандартна обробка, так і додаткові види токарних та фрезерних робіт.

Можливо виготовлення зубчастих рейок та шестерень по кресленнях Замовника зі сталі, а також з полімеру за допомогою 3d друку. Тонкості та технічні можливості такого виробництва ви знайдете за посиланням або зв’язавшись з нашим технічним відділом.

Технічні фахівці проконсультують по видах робіт, вартості та термінам виготовлення.

Якість і терміни – основні критерії вибору комплектуючих та постачальника.

Команда Юнітех Україна забезпечить вас:

гарантировано якісними зубчастими рейками та шестернями

своєчасною поставкою товарів

високоточною металообробкою деталей

технічним сервісом комплектуючих та обладнання

Вибирайте надійність. Компанія Юнітех Україна.