Какова разница между червячной, конической, косозубой и прямозубой передачей?
Зубчатая передача — это наиболее важная часть многих механизмов и двигателей. Их наличие помогает увеличить выходной крутящий момент за счет обеспечения необходимого передаточного числа и позволяет регулировать направление движения выходного вала, например, приводного вала автомобиля. Ниже перечислены основные типы передач (шестерен) и рассмотрены их отличия друг от друга.
- Прямозубая передача
Косозубые передачи позволяют добиться плавной работы благодаря постоянному контакту расположенных под углом зубьев.
Зубчатые колеса прямозубых передач монтируются последовательно на параллельных валах и позволяют достичь больших значений передаточного отношения.
Наиболее распространены прямозубые передачи, которые используются для обеспечения больших передаточных отношений. Зубья колес в таких передачах расположены под прямым углом, а сами зубчатые колеса установлены на параллельных валах. Прямозубые передачи используются в стиральных машинах, шуруповертах, заводных будильниках и прочих устройствах. Эти передачи довольно шумны вследствие механического столкновения зубчатых колес в момент вхождения в зацепление. Каждое зацепление вызывает громкий шум и вибрацию, именно поэтому прямозубые передачи не используются в сложной технике, такой как автомобили. Обычно передаточное число таких механизмов варьируется от 1:1 до 6:1.
- Косозубая передача
На вышеприведенном рисунке изображены два различных типа конических передач: прямозубая и спиральнозубая.
Косозубые передачи работают более плавно и тихо в сравнении с прямозубыми благодаря особому типу контакта зубьев. Зубья в данном случае расположены под углом к поверхности шестерни. Когда два зуба шестерен входят в зацепление, контакт между ними устанавливается постепенно, начиная с одного конца зуба. Контакт поддерживается на протяжении всего цикла зацепления. Зубья обычно расположены под углом от 15 до 30 градусов. Осевая нагрузка напрямую зависит от величины угла наклона зубьев. Косозубые передачи наиболее часто применяются в коробках передач. Они генерируют достаточно большую нагрузку, для восприятия которой используются упорные подшипники. Также косозубые передачи могут использоваться для передачи крутящего момента в случае, если зубчатые колеса устанавливаются под углом 90 градусов на перпендикулярных валах. Передаточное число обычно варьируется от 3:2 до 10:1.
- Конические передачи
Конические передачи обычно используются для передачи вращения вала в другом направлении. Зубья конической передачи могут быть прямой, спиральной или гипоидной формы. Шестерни с прямыми зубьями имеют те же характеристики, что и шестерни прямой передачи, и также подвержены высоким нагрузкам в момент зацепления. Прямозубые конические передачи, как и прямозубые цилиндрические передачи, имеют передаточные числа от 3:2 до 5:1.
В данном двигателе используется редуктор, состоящий из гипоидных и спиральнозубых конических зубчатых колес.
На вышеприведенном рисунке показан вид двигателя в разрезе, иллюстрирующий работу спиральнозубой конической передачи.
Спиральнозубые шестерни функционально не отличаются от косозубых шестерен. Они обеспечивают низкие уровни шумов и вибраций в сравнении с прямозубыми шестернями. Спиральнозубые шестерни, имеющие зубья с правым наклоном, используются для вращения по часовой стрелке относительно оси. Шестерни с левым наклоном используются для вращения против часовой стрелки относительно оси. Передаточное число таких передач варьируется от 3:2 до 4:1.
В гипоидной передаче, изображенной выше, большое зубчатое колесо называется ведомым, а меньшее — ведущим.
Гипоидная передача является разновидностью спиральной передачи, в которой зубчатые колеса имеет не коническую, а гиперболоидную форму. В гипоидной передаче ведущее зубчатое колесо располагается эксцентрично относительно ведомого. Это позволяет использовать ведущую шестерню большего диаметра и обеспечивает большую площадь пятна контакта.
Ведущее и ведомое колеса всегда вращаются в противоположные стороны, а спиральный угол зубьев ведущего колеса обычно больше угла зубьев ведомого. Благодаря большему передаточного числу, которое варьируется от 10:1 до 200:1, гипоидная передача широко используется в силовых трансмиссиях.
- Червячная передача
На рисунке изображена червячная передача в разрезе, что позволяет понять не только ее устройство, но и принцип работы. Особенности конструкции червячной передачи исключают ее вращение в обратном направлении.
Червячная передача используется в редукторах с большим передаточным числом, которое варьируется от 5:1 до 300:1. Пара конструктивно выполнена таким образом, чтобы червяк был в состоянии крутить шестерню, но шестерня не могла приводить в движение червяк. Угол подъема витка червяка является пологим, в результате чего шестерня удерживается на месте благодаря трению, возникающему при зацеплении. Червячные передачи используются в таком оборудовании как конвейеры, где блокировка обратного движения выполняет функцию тормоза или аварийного останова.