ШЕСТЕРНИ

Зубчатое колесо или Шестерня – это важнейшая деталь, которая применяется в механизмах зубчатой передачи и выполняет основную функцию — передает вращательное движения между валами, при помощи зацепление с зубьями соседней шестерни. Выглядит шестерня как диск с конической или цилиндрической поверхностью на которой на равном расстоянии расположены зубья. В зубчатой передаче шестерней называют малое зубчатое колесо с небольшим количеством зубьев, а большое — зубчатым колесом. В случае применения пары шестерен с одинаковым количеством зубьев, ведущую называют шестерней, а ведомую – зубчатым колесом. Но чаще всего все зубчатые колеса и малые и большие называют шестернями (шестеренками).

Заурядно используют шестерни парами с различным количеством зубьев, этот механизм зубчатой передачи позволяет преобразовать число оборотов валов и вращающий момент. Передаточное число — это отношение чисел оборотов валов в минуту, определяется отношением диаметров шестерен или отношением чисел из зубьев. К стати, число зубьев на колесах влияет на плавность хода передачи, чем их число больше, тем плавнее ход передачи. Ведущей шестерней называется та, вращение которой передается извне, а ведомой называют шестерню, с которой снимается вращающий момент. Если диаметр ведущей шестерни больше, то вращающий момент ведомой шестерни уменьшается за счёт пропорционального увеличения скорости вращения, и наоборот.

Области применения шестерен

Шестерни применяются в различных, сложных и простых механизмах в машиностроении, судостроении, в пищевой и горнодобывающей промышленности, а так же: в буровых установках, железно дорожных вагонах, в подъемных кранах, в автомобильных дифференциалах, коробке передач, танках, лебедках, шестеренных гидромашинах – насосах, часах и в прочих механизмах.

Виды шестерней

Технологически все шестерни имеют основание с круговым (или продольным) зубчатым радиусом. Передача крутящегося момента происходит в результате зацепления зубьями двух (или более) шестерней. Практически все виды шестерней относятся к тому или иному виду:

  • Прямозубые шестерни;
  • Косозубые шестерни;
  • Шестерни с внутренним зацеплением;
  • Винтовые шестерни;
  • Секторные шестерни;
  • Шестерни с круговыми зубьями;
  • Конические шестерни;
  • Зубчатые рейки;
  • Шестерня-звезда.

Прямозубые шестерни

Прямозубая шестерня
Прямозубые шестерни используются наиболее часто и являются одними из первых придуманных зубчатых колёс. Прообразы прямозубых шестерней появились тысячи лет назад. Сейчас прямозубые шестерни изготавливают из различных материалов, металла, пластика, а так же изготавливают композитные детали используя сочетания разных металлов и пластика. Прямозубые шестерни позволяют передать поступательный момент только на валы, находящиеся в одной плоскости (параллельные).

Косозубые шестерни

Косозубая шестерня
Косозубые шестерни это усовершенствованные прямозубые шестерни. Здесь зубья находятся под различным углом. Данная конструкция позволяет уменьшить шум, увеличить плавность передачи и поднять допустимую передаваемую мощность, так как сами зубья имеют большую площадь, по сравнению с прямозубыми. Косозубые шестерни имеют некоторые недостатки, которые связаны с повышенным трением, в связи с увеличением площади зубьев.

Шестерни с внутренним зацеплением

Шестерня с внутренним зацеплением
Шестерни с внутренним зацеплением имеют зубья на внутренней поверхности, что позволяет ведущему и ведомому валу вращаться в одном направлении. Такие шестерни используются для создания механизмов с небольшими габаритами, в планетарных передачах, насосах. Шестерни больших габаритов устанавливаются в качестве поворотных устройств в башнях танков, для поворота крановых механизмов, вращения кабин разной строительной техники.

Винтовые шестерни

Винтовые шестерни имеют вид цилиндра, где зубья шестерней расположены по винтовой линии. Такие шестерни используются в непересекающихся валах, находящихся перпендикулярно друг к другу.

Секторные шестерни

Секторная шестерня

Секторные шестерни имеют только некоторую часть обыкновенной шестерни. Такие шестерни используют там, где нет необходимости в полном обороте валов шестерней. Такие шестерни используются в шаговых механизмах, рулевых рейках.

Шестерни с круговыми зубьями

Шестерни с круговыми зубьями сделаны по оригинальной конструкции, где сами зубья шестерней имеют небольшой изгиб по радиусу. Такие шестерни имеют более плавный ход и высокую нагрузочную способность. Правда, изготовление таких элементов сложнее, а КПД механизмов снижено.

Конические шестерни

Конические шестерниКонические шестерни, пара
Конические шестерни имеют различные модификации, но основная их особенность – это передача вращательного движения в механизмах, где крутящиеся валы пересекаются на плоскости, то есть под углом близким к 90°. Конические шестерни бывают круговыми, тангенциальными, прямыми, криволинейными. Наиболее точный и распространённый пример использования конических шестерней – это дифференциал автомобиля. Шестерни такого вида используются в различных редукторах и сотнях разнообразных механизмов. Конические шестерни используются обычно в паре и она называется коническая зубчатая пара.

Шестерня звезда

Шестерня звезда
Шестерня звезда используется с дополнительным элементом – цепью. Цепная передача всем известна на примере велосипеда. Такие конструкции используются для передачи вращательного и поступательного момента от одного вала к другому, которые находятся на некоторое расстояние друг от друга. Заменителем цепной передачи является ремённая. Но, в отличии от ремённой, цепная передача не вызывает проскальзывания.
Благодаря шестерённым передачам возможна работа миллионов механизмов. Во многих из них используются различные виды шестерней, благодаря чему сами механизмы имеют компактный вид.
Универсальности и компактности можно добиться, используя на одной шестерне сразу несколько видов зубьев. Несмотря на то, что изготовление сложных шестерней иногда связанно с технологическими тонкостями, и повышенной стоимости такого изделия, всё же они оправдывают себя.

Пример сложных шестерней (совокупность конической и прямозубой).
Коническая шестерня, сложная

Шестерни разных видов в комплексном устройстве (коробка передач автомобиля)

Конические шестерни и другие

 

НАЗАД К ИЗДЕЛИЯМ ИЗ МЕТАЛЛА

преимущества работы с нами