Одним из вариантов классификации зубчатых передач является способ расположения зубьев на ободе зубчатого колеса. Выделяют передачи прямозубые, косозубые, шевронные и с круговым зубом (или криволинейные). Это называется классификацией по типу зубьев. Все варианты одновременно можно встретить в современном автомобиле.
Представить это проще, глядя на схему с изображением вариантов. Соответственно, слева направо сверху вниз мы видим перечисленные варианты. Из названия можно не понять только лишь что такое шевронная передача.
Запомнить её внешний вид легко. Преподаватель когда-то говорил, что для этого нужно лишь вспомнить спину козы. Ведь шеврон - это коза. У козы на спине шерсть образует примерно такой же узор с буковкой V, как мы видим на шевронной передаче.
Эту классификацию запомнить не сложно. Вот только гораздо интереснее понять, почему нельзя было бы ограничиться одной лишь прямозубой передачей и для чего нужно разное расположение зубьев?
Это легко понять, если представить себе, как работает каждая передача. Тогда будет понятна физическая механика взаимодействия. Ещё лучше покрутить в руках редукторы с такими передачами.
Отличия шевронных передач
Вы сразу заметите, что, например, шевронная передача работает очень плавно и мягко. Эффект достигается благодаря тому, что зацепление двух колёс имеет большую площадь касания, а кроме того ещё и нагрузки центрированы. Если разрисовать эпюру нагружения зубьев окажется, что колесо хорошо центрировано и самоуравновешенное. Осевая нагрузка на подшипник с шевронной передачей практически отсутствует. Осевая - это такая, которая гнёт подшипник в сторону, где нет его рабочей плоскости. Логично, что тут такой паразитный эффект практически исключен.
При проектировании узла шевронные передачи могут быть меньшего размера, чем, например, прямозубые. Ведь по сути дела, та же площадь зацепления обеспечивается меньшим количеством зубьев.
Из всего этого может показаться, что шевронные передачи - самые лучшие и другие можно вообще не использовать. Но это не так.
Отличия передач с круговым зубом
Ещё в одной диковинной для многих читателей передаче с круговым зубом, мы имеем дело с единственной точкой контакта. Два круговых зуба передают вращение друг другу только благодаря единственной точке. Чем меньше таких точек соприкосновения, тем меньше звуков будет и тем меньше потерь на трение.
В результате именно такая форма зуба используется, например, для передачи вращения от двигателя на колёса через карданный вал. Несущая способность такой передачи тоже высокая. С точки зрения физики при зацеплении происходит интересный процесс. Как только нагрузка увеличивается, зуб любой передачи начинает изгибаться. В случае прямой передачи зуб может попросту срезать. В случае кругового зуба мало того, что сам зуб имеет бОльшую площадь и надежнее закреплен, так ещё и при увеличении нагрузки он пропорционально деформируется и контакт распространяется по всей площади.
Получается феноменальный эффект - пока нагрузки нет, точка касания одна и мы имеем минимальное трение с тихой работой. Когда нагрузка растёт зубья поддерживают друг друга в рамках упругой деформации и зацепление само себя усиливает.
Отличия косозубых передач
Косозубые передачи традиционно используются при средних и высоких скоростях работы редуктора. Усилия, которые может передать косозубое зацепление, выше, чем у самого обычного прямозубого варианта. Все остальные достоинства и недостатки вытекают из достоинств шевронной передачи.
Если шевронная уравновешенная и имеет минимальные осевые, то тут всё наоборот. Осевые нагрузки высокие. Трение в зацеплении тоже довольно высокое, но более низкое, чем у шеврона.
В итоге косозубая передача - это усиленная прямозубая передача и ослабленная шевронная. Применять её уместно там, где по расчёту достаточно свойств косозубой передачи. Ведь делать её проще ,чем шевронную, а потери на трение у неё ниже.
Отличия прямозубых передач
Это один из первых вариантов зубчатых колёс. Его мы оставили на закуску. И действительно...Его кредо - "А зачем?" А зачем делать сложнее, если часто достаточно сделать проще? Часто вполне достаточно использовать именно такой вариант зацепления, а затраты на него намного меньше, нежели на остальные варианты.
При этом передача будет относительно сбалансированной по осевой нагрузке. Ведь по сути дела, тут такая же разрисовка нагрузок на ось, как у шевронной передачи, а значит если по остальным параметрам всё проходит, то можно применить и упрошенную прямозубую. Недостатки прямозубок следуют из достоинств других вариантов передач. Например, прямозубые передачи уместнее использовать в тихоходных малонагруженных механизмах.
Вместо заключения
Обычно при классификации передач ещё и выделяют варианты расположения зубьев и множество других факторов. Но типы зубьев есть только те, что мы обозначили в заметке. Ну а выбранный тип и необходимость иметь разные зубья обусловлены физикой процесса. Именно это и следует усвоить :)
Пожалуйста, подпишитесь и обязательно возвращайтесь за новым контентом на проект! Возврат подписчика сейчас очень важен для существования канала! Виноват ДЗЕН...