Posted in: Разное

Шестерня это: Шестерня (зубчатое колесо) определение. Применение шестерен. История изобретения шестеренок.

Содержание

Шестерня (зубчатое колесо) определение. Применение шестерен. История изобретения шестеренок.

Определение шестерня

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.


Изобретение Шестерни

Изобретатель шестерни не известен, в истории шестерни упоминаются Ктезибием он использовал древнее зубчатое колесо в своих водяных часах во II веке до нашей эры, а так же упоминает в своем сочинении о применение шестерен Архимедом в III веке до н.э. Есть данные о использовании шестерен Римлянами в начале новой эры. В работах Леонардо да Винчи, в чертежах некоторых механизмов присутствуют шестерни с формой зуба близкой к современной.


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.

Шестерня — это… Что такое Шестерня?

Зубча́тое колесо (обыв. шестерня́) — основная деталь зубчатой передачи в виде диска с зубьями на цилиндрической или конической поверхности, входящими в зацепление с зубьями другого зубчатого колеса. В машиностроении принято малое ведущее зубчатое колесо независимо от числа зубьев называть шестернёй, а большое ведомое — колесом. Однако часто все зубчатые колёса называют шестерня́ми.

Зубчатые колёса обычно используются па́рами с разным числом зубьев с целью преобразования вращающего момента и числа оборотов вала на выходе.

Колесо, к которому вращающий момент подводится извне, называется ведущим, а колесо, с которого момент снимается — ведомым. Если диаметр ведущего колеса меньше, то вращающий момент ведомого колеса увеличивается за счёт пропорционального уменьшения скорости вращения, и наоборот.

Следует заметить, что зубчатая передача не является усилителем механической мощности, так как общее количество механической энергии на её выходе не может превышать количество энергии на входе. Это связано с тем, что механическая работа в данном случае будет пропорциональна произведению вращающего момента на скорость вращения. В соответствии с передаточным отношением, увеличение крутящего момента будет вызывать пропорциональное уменьшение угловой скорости вращения ведомой шестерни, а их произведение останется неизменным. Данное соотношение справедливо для идеального случая, не учитывающего потери на трение и другие эффекты, характерные для реальных устройств.

Поперечный профиль зуба

Движение точки соприкосновения зубьев с эвольвентным профилем

Боковая форма профиля зубьев колёс для обеспечения плавности качения может быть: эвольвентной, неэльвовентной передача Новикова (с одной и двумя линиями зацепления), циклоидальной. Кроме того, в храповых механизмах применяются зубчатые колёса с несимметричным профилем зуба.

Продольная линия зуба

Прямозубые колёса

Работа цилиндрической зубчатой передачи

Прямозубые колёса — самый распространённый вид зубчатых колёс. Зубья являются продолжением радиусов, а линия контакта зубьев обеих шестерён параллельна оси вращения. При этом оси обеих шестерён также должны располагаться строго параллельно.

Косозубые колёса

Косозубые колёса являются усовершенствованным вариантом прямозубых. Их зубья располагаются под углом к оси вращения, а по форме образуют часть спирали. Зацепление таких колёс происходит плавнее, чем у прямозубых, и с меньшим шумом.

Недостатками косозубых колёс можно считать следующие факторы:

  • При работе косозубого колеса возникает механический момент, направленный вдоль оси, что вызывает необходимость применения для установки вала упорных подшипников;
  • Увеличение площади трения зубьев (что вызывает дополнительные потери мощности на нагрев), которое компенсируется применением специальных смазок.

В целом, косозубые колёса применяются в механизмах, требующих передачи большого крутящего момента на высокой скорости, либо имеющих жёсткие ограничения по шумности.

Колёса с круговыми зубьями

Передачи на основе колёс с круговыми зубьями имеют ещё более высокие ходовые качества, чем косозубые — высокую плавность и бесшумность работы. Однако они ограничены в применении сниженными, при тех же условиях, КПД и ресурсом работы, такие колёса заметно сложнее в производстве. Линия зубьев у них представляет собой окружность радиуса, подбираемого под определённые требования.

Двойные косозубые колёса (шевроны)

Двойные косозубые колёса решают проблему осевого момента. Зубья таких колёс изготавливаются в виде буквы «V» (либо они получаются стыковкой двух косозубых колёс со встречным расположением зубьев). Осевые моменты обеих половин такого колеса взаимно компенсируются, поэтому отпадает необходимость в установке осей и валов в специальные подшипники. Передачи, основанные на таких зубчатых колёсах, обычно называют «шевронными».

Зубчатые конические колёса

Конические колёса в приводе затвора плотины

Кроме наиболее распространёных циллиндрических З. к. применяются колёса конической формы. Конические колёса применяются там, где необходимо передать крутящий момент под определённым углом. Такие конические колёса с круговым зубом, например, применяются в автомобильных дифференциалах, используемых для передачи момента от двигателя к колёсам.

Секторные колёса

Секторная передача с внутренним зацеплением

Секторное колесо представляет собой часть обычного колеса любого типа. Такие колёса применяются в тех случаях, когда не требуется вращение механизма на 360°, и поэтому можно сэкономить на его габаритах.

Зубчатые колёса с внутренним зацеплением

При жёстких ограничениях на габариты, в планетарных механизмах, в шестерённых насосах с внутренним зацеплением, в приводе башни танка, удобно применение колёс с зубчатым венцом, нарезанным с внутренней стороны. Также сто́ит заметить, что вращение ведущего и ведомого колеса направленно в одну сторону. В такой передаче меньше потери на трение, т.е. выше КПД.

Реечная передача (кремальера)

Реечная передача (кремальера) применяется в тех случаях, когда необходимо преобразовать вращательное движение в поступательное и обратно. Состоит из обычной прямозубой шестерни и зубчатой планки (рейки). Работа такого механизма показана на рисунке.

Коронные колёса

Коронная шестерня

Коронное колесо — особый вид колёс, зубья которых располагаются на боковой поверхности. Такое колесо обычно стыкуется с обычным прямозубым, либо с барабаном из стержней (цевочное колесо), как в башенных часах.

Изготовление зубчатых колёс

Нарезание зубчатого колеса на зубофрезерном станке с помощью червячной фрезы (метод обкатки)

Основные методы изготовления зубчатых колёс: метод копирования, когда режущие кромки инструмента соответствуют форме впадины зубчатого колеса и после нарезания одной впадины заготовка поворачивается на один зуб при помощи делительного устройства, метод обкатки, (обрабатывающий инструмент воспроизводит движение пары зубчатых колёс), горячее и холодное накатывание.

Технологиями изготовления зубчатых колёс занимаются специальные направления технологии машиностроения и области станкостроения. Основные производители металлорежущих станков зубообрабатывающей группы в России — заводы «Комсомолец» (г. Егорьевск) и Коломенский тяжёлого станкостроения (г. Коломна).

См. также

Литература

  1. Под ред. Скороходова Е. А. Общетехнический справочник. — М.: Машиностроение, 1982. — С. 416.
  2. Гулиа Н. В., Клоков В. Г., Юрков С. А. Детали машин. — М.: Издательский центр «Академия», 2004. — С. 416. — ISBN 5-7695-1384-5
  3. Богданов В. Н., Малежик И. Ф., Верхола А. П. и др. Справочное руководство по черчению. — М.: Машиностроение, 1989. — С. 438-480. — 864 с. — ISBN 5-217-00403-7
  4. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х тт. — М.: Машиностроение, 2001. — ISBN 5-217-02962-5

Wikimedia Foundation. 2010.

ШЕСТЕРНЯ — это.

.. Что такое ШЕСТЕРНЯ?
  • шестерня — и; мн. род. рён, дат. рням; ж. Зубчатое колесо, передающее вращательное движение. Чугунная, деревянная ш. Сломалась ш. ◁ Шестерённый, ая, ое. * * * шестерня меньшее колесо сопряжённой пары зубчатых колёс. * * * ШЕСТЕРНЯ ШЕСТЕРНЯ, меньшее колесо… …   Энциклопедический словарь

  • шестерня — ШЕСТЕРНЯ, и, род. мн. ей, жен. (устар.). То же, что шестерик (во 2 знач.). II. ШЕСТЕРНЯ, и, род. мн. рён, жен. Малое колесо в зубчатой передаче. | прил. шестерённый, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • шестерня — шестерня. В знач. «упряжка в шесть лошадей» род. шестерни; мн. шестерни, род. шестерней. Запрячь шестерню. В знач. «зубчатое колесо, передающее движение» шестерня (неправильно шестерня), род. шестерни; мн. шестерни, род. шестерён (неправильно… …   Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке

  • ШЕСТЕРНЯ — ШЕСТЕРНЯ, шестерни, род. мн. шестерён и шестерней, жен. 1. То же, что шестерик во 2 знач. (обл.). «А прежде что тут мчалося колясок, бричек троечных, дормезов шестерней.» Некрасов. 2. Зубчатое колесо, передающее движение (тех.). Толковый словарь… …   Толковый словарь Ушакова

  • ШЕСТЕРНЯ 1 — ШЕСТЕРНЯ 1, и, род. мн. ей, ж. (устар.). То же, что шестерик (во 2 знач.). Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • ШЕСТЕРНЯ 2 — ШЕСТЕРНЯ 2, и, род. мн. рён, ж. Малое колесо в зубчатой передаче. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • шестерня — 1 іменник жіночого роду запряг із шести коней шестерня 2 іменник жіночого роду шестірня розм …   Орфографічний словник української мови

  • ШЕСТЕРНЯ — меньшее колесо сопряженной пары зубчатых колес …   Большой Энциклопедический словарь

  • Шестерня — I ж. разг. Упряжка в шесть лошадей; шестерик III. II ж. Зубчатое колесо, передающее движение. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 …   Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

  • Шестерня — I ж. разг. Упряжка в шесть лошадей; шестерик III. II ж. Зубчатое колесо, передающее движение. Толковый словарь Ефремовой. Т. Ф. Ефремова. 2000 …   Современный толковый словарь русского языка Ефремовой

  • Шестерни. Шестерня (зубчатое колесо) – это деталь зубчатой передач

    Шестерни

    Шестерня (зубчатое колесо) – это деталь зубчатой передачи, имеющая вид диска, зубья которого расположены на цилиндрической или конической поверхности. Одно зубчатое колесо, зацепляя зубья другого колеса, передает ему свое вращение. В строительных и промышленных инструментах, бытовых и дачных агрегатах зубчатая передача используется в редукторах, преобразующих число оборотов и вращающий момент. Шестерни во время работы

    подвергаются постоянным механическим нагрузкам

    и выходят из строя, поэтому иногда их приходится менять.  Цена шестерни невелика и замена ее особого труда не представляет. Ремонт редуктора, как правило, обходится недорого.

    Основные причины поломок

    Все поломки зубчатых колес делят на два вида:

    • износ;
    • откалывание зубьев.

    Независимо от типа поломки деталь подлежит обязательной замене, причем если в паре работают близкие по размеру колеса, производится замена всей пары, т. к. в этом случае износ деталей примерно одинаков.

    К причинам поломок относятся:

    1. Ударные нагрузки. В той или иной степени такие нагрузки возникают при работе любого инструмента, но чаще других ломаются детали редукторов ударных дрелей, перфораторов и отбойных молотков. Именно их чаще всего приходится менять.
    2. Посторонние частицы в механизме привода. Даже если передача надежно защищена от попадания грязи и пыли извне, такие частицы все равно образуются во время работы, поскольку металл со временем истирается или скалывается. Мелкие крупинки в смеси со смазкой действуют как абразивный состав, вызывая износ деталей.
    3. Сборка низкого качества. Детали передачи должны быть тщательно подогнаны и смазаны. Редуктор высококачественного инструмента даже при высоких оборотах не создает много шума. Опытный мастер, выбирая инструмент в магазине, берет несколько образцов и прослушивает шум, который издает каждый образец во время работы. Таким образом сразу удается выявить низкокачественную сборку.

    Зная основные причины поломок зубчатых передач, можно в большинстве случаев предотвратить выход инструмента из строя и значительно сократить затраты на ремонт.

    Шестерни

    Шестерня (зубчатое колесо) – это деталь зубчатой передачи, имеющая вид диска, зубья которого расположены на цилиндрической или конической поверхности. Одно зубчатое колесо, зацепляя зубья другого колеса, передает ему свое вращение. В строительных и промышленных инструментах, бытовых и дачных агрегатах зубчатая передача используется в редукторах, преобразующих число оборотов и вращающий момент. Шестерни во время работы

    подвергаются постоянным механическим нагрузкам

    и выходят из строя, поэтому иногда их приходится менять.  Цена шестерни невелика и замена ее особого труда не представляет. Ремонт редуктора, как правило, обходится недорого.

    Основные причины поломок

    Все поломки зубчатых колес делят на два вида:

    • износ;
    • откалывание зубьев.

    Независимо от типа поломки деталь подлежит обязательной замене, причем если в паре работают близкие по размеру колеса, производится замена всей пары, т. к. в этом случае износ деталей примерно одинаков.

    К причинам поломок относятся:

    1. Ударные нагрузки. В той или иной степени такие нагрузки возникают при работе любого инструмента, но чаще других ломаются детали редукторов ударных дрелей, перфораторов и отбойных молотков. Именно их чаще всего приходится менять.
    2. Посторонние частицы в механизме привода. Даже если передача надежно защищена от попадания грязи и пыли извне, такие частицы все равно образуются во время работы, поскольку металл со временем истирается или скалывается. Мелкие крупинки в смеси со смазкой действуют как абразивный состав, вызывая износ деталей.
    3. Сборка низкого качества. Детали передачи должны быть тщательно подогнаны и смазаны. Редуктор высококачественного инструмента даже при высоких оборотах не создает много шума. Опытный мастер, выбирая инструмент в магазине, берет несколько образцов и прослушивает шум, который издает каждый образец во время работы. Таким образом сразу удается выявить низкокачественную сборку.

    Зная основные причины поломок зубчатых передач, можно в большинстве случаев предотвратить выход инструмента из строя и значительно сократить затраты на ремонт.

    Шестерня как одна из деталей двигателя

    »   Шестерня как одна из деталей двигателя

    • 3126 просмотров

    Посмотреть шестерню в интернет магазине «АВТОмаркет Интерком»

    Задать вопрос специалисту нашей компании

     Шестерня или зубчатое колесо  – это одна из самых важных запчастей, которую используют в механизмах зубчатой передачи в двигателе автомобиля. Основной функцией шестерни является передача особого вращательного движения между валами, через зацепление с зубьями соседней шестерни. Внешне зубчатое колесо выглядит словно диск с конической или цилиндрической поверхностью, на которой на равном расстоянии можно найти специальные зубья.

     В зубчатой передаче шестерней считают небольшое зубчатое колесо, у которой незначительное количество зубьев, а большое — зубчатым колесом. Если использовать пару шестерен с равным количеством зубьев, ведущую будут считать шестерней, а ведомую – зубчатым колесом. Но зачастую все зубчатые колеса и маленькие и большие считают шестернями (шестеренками).

     Обычно применяют шестерни парами с разным количеством зубьев, этот механизм зубчатой передачи разрешает изменить число оборотов валов и сам вращательный момент. Передаточное число — это отношение чисел оборотов валов в 1 минуту, его можно определить отношением диаметров шестерен или отношением чисел из зубьев. Хотим отметить, что количество зубьев на колесах оказывает влияние на плавность хода передачи. Чем их большее количество, тем более плавный будет ход передачи. Ведущей шестерней называется та, вращение которой передается извне, а ведомой считают шестерню, с которой снимается вращающий момент. Если диаметр ведущей шестерни больше, то вращающий момент ведомой шестерни становится меньше за счёт пропорционального увеличения скорости вращения, и наоборот.

     Изобретение Шестерни

     Никто не знает изобретателя шестерни, в истории шестерни говорят о Ктезибием, что он использовал старое зубчатое колесо в своих уникальных водяных часах во втором веке до нашей эры, а так же упоминает в своем сочинении об использовании шестерен Архимедом в третьем веке до н.э. Есть информация о применении шестерен Римлянами в начале новой эры. В трудах Леонардо да Винчи, в чертежах многих механизмов можно найти шестерни с формой зуба близкой к современной.

     Области, где используют шестерни

     Шестерни используют в разных, непростых и несложных механизмах в автомобилестроении, строении судна, в пищевой индустрии и горнодобывающей промышленности. Добавим, что в  строении вагонов используются шестерни, в буровых установках, в промышленных кранах, в автомобилестроении, КПП, и в других механизмах. Иногда без особого строения шестерни просто не обойтись.

     Автозапчасти можно купить через интернет-магазин на нашем сайте, или в магазинах нашей розничной сети «АВТОмаркет Интерком». Если у вас есть вопросы, то обратитесь к нам через услугу Экспресс-сервис. Либо вы сможете найти ответ на ваш вопрос в рубрике Вопрос-ответ на нашем сайте.

    Будем рады видеть вас в наших магазинах.

     

    Шестерня vs зубчатое колесо

    Часто участникам портала приходится изготавливать зубчатые колеса и шестерни. Но мало кто задается вопросом, в чем их отличие?

    Недавно на полях одного топика, посвященного шестеренному насосу возник спор, что есть шестерня? Может ли быть две шестерни в паре? И чем шестерня отличается от зубчатого колеса, или это одно и то же?

    Приводились разные мнения, перечислю некоторые —

    1) Шестерни и зубчатые колеса — это одно и то же. Синонимы.

    Вывод — те кто говорит, что изготовит ‘шестерни и зубчатые колеса’, на самом деле говорит ‘масло масляное’ и врет, что это разные вещи.

    2) ШЕСТЕРНЯ

    зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев, а при равенстве их — ведущее зубчатое колесо.

    Большой энциклопедический политехнический словарь, 2004

    Почему так?

    Согласно ГОСТ 16530-83 ‘Передачи зубчатые общие термины определения и обозначения’,

    Шестерня — Зубчатое колесо передачи с меньшим числом зубьев.

    При одинаковом числе зубьев зубчатых колес передачи шестерней называется ведущее зубчатое колесо.

    Вывод — из двух зубчатых колес, работающих в паре, только одна называется шестерня, а второе — колесо. Шестерня, это то зубчатое колесо, которое, как правило, крутится с большей угловой скоростью.

    3) Согласно ГОСТ 17398-72 ‘Насосы. Термины и определения’, Шестеренный насос

    Зубчатый насос с рабочими органами в виде шестерен, обеспечивающих геометрическое замыкание рабочей камеры и передающих крутящий момент.

    Слово ‘шестерня’ в единственном числе этот ГОСТ не употребляет вообще, и определения понятия ‘шестерни’ также не содержит. Остается только попробовать вывести это определение из текста формулировки, от обратного:

    Шестерни — рабочие органы зубчатого насоса, обеспечивающие геометрическое замыкание рабочей камеры и передающие крутящий момент.

    Вывод — два рабочих органа, всегда работающих только в паре, этот ГОСТ называет шестернями, и их в единственном числе не бывает, как ножниц (если вынуть из насоса один рабочий орган, то он не станет шестерней, так как он один не может обеспечить геометрическое замыкание рабочей камеры и передавать крутящий момент согласно функции из ГОСТ 17398-72), а если их разобрать на две части, то каждая часть должна называться ‘половина шестерен’, а не ‘одна шестерня’, так же как ‘половина ножниц’, а не ‘одна ножница’…

    При этом такие шестерни вообще не являются зубчатыми колесами, и не являются зубчатой передачей, в понимании ГОСТ 16530-83, потому что в этом случае, только один рабочий орган был бы шестерней, а второй бы стал колесом, и вместе они не назывались бы шестернями.

    Тем самым эти шестерни, не те шестерни, которые зубчатые колеса в зубчатых передачах, а те шестерни, которые рабочие органы в зубчатом насосе.

    Как говорится, почувствуйте разницу, и, как принято в технике, на чертежах и в спецификациях надо указывать — ‘1/2 шестерен по ГОСТ 17398-72’ или ‘шестерня по ГОСТ 16530-83’. И в речи тоже надо добавлять, мол ‘шестерни для зубчатых насосов‘, ‘ведущая/ведомая половина шестерен для зубчатых насосов‘ или ‘шестерня для зубчатых передач

    4) Так как согласно ГОСТ 17398-72 шестеренный насос это зубчатый насос с рабочими органами в виде шестерен…, то эти рабочие органы лишь похожи на шестерни или зубчатые колеса, но таковыми не являются. И обсуждаемый термин всегда следует понимать так, как говорится в ГОСТ 16530-83 и в словарях.

    5) В классической технической литературе, рабочие органы зубчатых насосов называли — зубчатки. И любые зубчатые колеса тоже называли зубчатками.

    Зубчатки в зубчатой передаче, могли быть либо шестернями, либо колесами, в зависимости от того, какое положение они там занимают. А в реверсивных передачах с равными зубчатками, одни и те же зубчатки вообще могли быть то шестерней, то колесом, в зависимости от направления вращения.

    Как видно, ни стандарт ни словарь впрямую не определяет шестерню, как деталь насоса, а только как звено зубчатой передачи, и даже исключают саму возможность существования двух шестерен в паре, так как в паре одинаковых зубчатых колес, только одна становится шестерней — ведущая.

    Отсюда и возник вопрос к сообществу — как следовало бы называть рабочие органы зубчатого насоса, что бы не путать ‘шестерню’c ‘шестернями’, и ‘шестерни’ с ‘зубчатыми колесами’?

    При том, что ГОСТы СССР реально уже не действуют в РФ на обязательных условиях.

    Прошу высказываться, какое из приведенных мнений вы поддерживаете?

    А для тренировки понимания глубины и сложности вопроса, сначала предлагаю решить задачку —

    Является ли насос с рабочими органами, представляющими собой прямозубые колеса с зацеплением Новикова, ‘шестеренным насосом’, а пару этих колес — ‘шестернями’, в понимании ГОСТ 17398-72?

    Шестерни: виды и технологии изготовления.

    Особенности, применения и материал

    Шестерни – это зубчатые колеса (зубчатые диски) с конической или цилиндрической поверхностью. Они являются важнейшими элементами, передающим вращательное движение в зубчатом механизме. Обязательное условие наличия не менее шести зубьев, дало название детали. Обычно шестерни используются парами, так как принцип их функционирования основан на поочередном ответном зацеплении зубьев обоих колёс друг за друга. Шестерня, получающая вращательное движение извне – ведущая в паре, вторая – ведомая.

    Результатом разницы в размере диаметров зубчатых колёс является ускорение или замедление крутящего момента. Например, уменьшенное ведущее колесо, увеличивает крутящий момент ведомого. Важно и количество зубьев. Разность их количества в паре зубчаток необходима для преобразования оборотов вала и крутящего момента на выходе. А прибавление количества зубцов, повышает плавность хода.

    Виды шестерней

    Существует градация зубчатых колёс в зависимости от материала их производства. В механизмы, испытывающие повышенные нагрузки, устанавливают шестерни из титана и стали, конструкции которых устойчивы к динамическим нагрузкам, связанным с принудительным торможением механизмов большой массы и высокой силой противодействия. Но возможно и комбинирование с целью экономии дорого металла. Это сборные бандажированные колеса, внутренняя часть которых, например, чугун, а зубчатый венец – сталь.

    Виды шестерней из цветных металлов (алюминия, меди, латуни) применимы в газовой среде из – за отсутствия при работе искрообразования. Также они коррозийноустойчивы и могут работать в сухой сцепке, без применения смазочных материалов. В сырьё для производства шестерней – железо, сталь, чугун, бронзу, могут вводиться смягчающие компоненты – кожа, фибра, бумага.  Самые недорогие в производстве и обладающие меньшим сроком службы – пластиковые шестерни. Они часто бывают подвержены перегреву, плавлению, деформации.

    Шестерни отличаются по глубине, направлению и форме зубьев:

    Прямозубые

    Данный тип шестерни является наиболее востребованным в производстве. Ее формы простые, на круглом профиле такого зубчатого колеса, зубья расположены строго параллельно оси вращения. Производят шестерни с прямыми зубьями путем зубофрезеровки или методом литья. Недостаток такого вида зубчаток заключается в возможности стыковки только с элементами, находящимися параллельно, в одной плоскости. Положительные стороны – высокий КПД, минимальный люфт и низкое трение и небольшой нагрев.

    Косозубые

    Плавность и бесшумность работы таких зубчатых колёс обеспечивается расположением зубцов под углом и их увеличенной длиной. Из-за большой площади соприкосновения, возникает повышенное трение, которое компенсируется применением смазки. Также из-за возникновения осевой механической силы при работе косозубых зубчатых колес, необходима установка упорных подшипников. Косозубый тип колес способен выдержать более крупные нагрузки и обычно используются в механизмах, работающих на более высоких оборотах.

    Парные косозубые шестерни

    Здесь решают проблему осевой нагрузки зубчатые колеса с двойным комплектом расходящихся в разные стороны зубцов. Если в месте соединения двойной зубчатой шестерни нет паза, а зубы образовывают V – образную форму, то рисунок профиля такой шестерни называется ёлочка.

    С внутренним зацеплением

    В узлах и механизмах, которые имеют более сложную конструкцию, применяются шестерни с внутренним зацеплением. Зубья в таком зубчатом колесе расположены на внутренней поверхности и при ее вращении ответная деталь вращается в туже сторону. Эта особенность обеспечивает уменьшение количества зубчатых колёс в механизме, а также их однонаправленное движение. Такой вид шестерен используется в планетарных передачах, в насосах. Также такие механизмы за счет использования данных типов колес являются менее габаритными.

    Винтовые

    Работает такое исполнение зубчатого зацепления, работает в паре с шестерней или червячным зубчатым колесом. Особенная форма в виде длинного цилиндра с зубьями обеспечивает точное сцепление такой шестерни с расположенной перпендикулярно другой шестерней. Механизм, который состоит из пары таких деталей, также является компактным и удобным в использовании, например редукторов, где нужна возможность понижать или повышать передаточное число.

    Секторные

    Такие шестерни осуществляют не весь оборот, а шаговую передачу крутящего момента, благодаря частично нанесенным, на ширину определённого сектора зубьям. Являясь ведущей шестерней, она поворачивает ведомое колесо только на часть оборота, продолжая дальнейшее вращение до следующего зацепа. Является начальной деталью механизма, с которой начинается вращение. Данный вид колеса используется в фасовочном оборудовании, в печатающей и банковской технике.

    С круговыми зубьями

    Шестерни с круговым типом зубьев готовы выдерживать большие нагрузки и при этом работать с максимально плавным ходом. Применение таких дорогостоящих колес возможно, когда требуется сверхнизкая шумность работы механизма и максимально возможная компактность. Зубья колеса изогнутые по радиусу и скрученные, требуют особой технологии производства. Недостатком является сниженный коэффициент полезного действия. Не самый популярный вид шестеренок, использование которых нужно при сборке наиболее компактного механизма с тихим ходом работ.

    Конические

    В таком зубчатом диске зубья бывают прямые, косые, скругленные и тангенциальные. Зубья на шестернях данного вида расположены по наружному краю. Конические шестерни используются с перпендикулярно расположенными друг к другу валами, для передачи крутящего момента под углом. Часто используются в таких механизмах, как редукторы и различных автомобильных узлах, КПП. На колесах, работающих в паре, количество зубьев может отличаться, это дает возможность менять передаточное число, повышая или понижая его.  

    Зубчатые рейки

    Механизм состоит из зубчатой рейки и зубчатой шестеренки, данные две детали работают в паре и являются ответными элементами друг для друга, превращая поступательное движение во вращательное и наоборот. Такая рейка с зубьями является элементом речной передачи. Также может работать совместно с секторной шестеренкой. Рейки производят различной длин, в зависимости от механизма в которой она будет работать.

    Звёздочки

    Для работы такого вида зубчатого колеса требуется роликовая цепь. Связывают элементы и передают вращение на детали, находящиеся на некотором удалении друг от друга. Передаточное число на ведущей шестерне может увеличиваться или уменьшаться из-за разницы в количестве зубцов и диаметре звёздочек. Работа такого вида шестерней также обеспечивается присутствием зубчатого резинового ремня. При использовании в работе ремня не требуется смазка деталей. Плюсом зубчатого ремня является еще и низкий шум работы относительно использования цепи. При увеличении нагрузки возможно проскальзывание приводного ремня со звездочки.

    Корончатые

    Корончатые шестерни, используют в механизмах не часто, так как не рассчитаны на большие нагрузки. Название таких шестерней обусловлено боковым расположением зубьев, похожих на корону. Корончатые шестерни достаточно редки и используются при необходимости встраивания механизма в ограниченное пространство. Совместимы как с прямозубыми, так и с коническими шестернями.

    Образцы шестерней

    Материалы изготовления

    Материал для изготовления подбирается в зависимости от ее размера, механизма, где она будет работать и от материала ответной детали, с которой происходит взаимодействие. Металлические шестерни используются в небольших механизмах и крупногабаритных промышленных установках, редукторах, зубчатых передачах, соответственно нагрузка разная и материал подбирается исходя из этих параметров.

    Исполнение шестерней можно встретить из таких материалов как:

    • Сталь;
    • Бронза;
    • Латунь;
    • Дюраль;
    • Второпласт;
    • Капролон;
    • Пластмасса.

    Шестерни в стальном исполнении наиболее износостойкие и надежные, если дополнительно закалить их до нужной твердости. Стальные зубчатые колеса применяются в узлах, где есть большие нагрузки и высокая скорость вращения деталей. Для того чтобы шестерни долгое время служили без поломок и внезапного выхода из строя, необходимо тщательно следить за смазочным материалом, таким как трансмиссионное масло и контролировать уровень и своевременно менять его. Преимуществом шестерней из стали — стойкость к динамическим нагрузкам в механизмах, где присутствует такое действие как торможение. Стальные зубья легко выдержат данный вид нагрузки.

    Шестерни из бронзы, латуни и других видов цветных металлов применяются там, где нет больших нагрузок на устройство. Они идеально подходят для работы в агрессивной среде, так как цветной металл стойкий к коррозии. Преимуществом шестерней из цветных металлов — низкий шум и более плавный ход работы. Такие детали обычно используют в промышленных редукторах, где из бронзы состоит червячное зубчатое колесо. Шестерни из капролона, второпласта или любого другого вида пластика менее устойчивы к износу и быстрее стачиваются зубья в работе. Данный вид шестерней не подходит для работы с большой нагрузкой и высокими оборотами. При высоких оборотах происходит быстрый нагрев и пластиковая шестерня начинает плавиться. Но у них есть и преимущества, такие как небольшой вес. Пластик отлично подходит для небольшого размера зубчатых колес, например их, используют в печатной технике, принтерах, бытовой технике, некотором банковском оборудовании.

    Технологии производства шестерней

    Метод обкатки. Производство шестерней таким способом возможно с применением гребёнки – инструмента в форме зубчатой рейки с заточенной, режущей кромкой. Гребенка совершает поступательные или возвратно – поступательные движения относительно вращающейся вокруг своей оси заготовки.

    Метод обкатки также возможен при помощи долбяка, имеющего форму режущего зубчатого колеса. Так как толщина металла не позволяет производить такой процесс одноэтапно, долбяк совершает возвратно – поступательные движения относительно заготовки несколько раз. Способ применим при производстве шестерней с внутренним зацеплением.

    Возможна обкатка с применением червячной фрезы в качестве режущего инструмента, путём образования червячного зацепления с заготовкой шестерни. Нарезание зубцов шестерни производится при вращении червячной фрезы и заготовки под определённым углом относительно друг друга.

    Основным преимуществом метода обкатки является возможность делать шестерни с различной формой зубцов одним и тем же инструментом, меняя его положение относительно заготовки на станке. Такая технология более точная, чем копирование.

    Метод копирования (деления). Такое производство шестерней заключается в нарезании впадин зубчатого колеса режущей дисковой или пальцевой фрезой, поочерёдно поворачивающейся на один угловой шаг. Разновидностью приёма является штамповка и протягивание.

    Горячее и холодное накатывание. Метод основан на термическом послойном нагреве заготовки и её деформации, для вырезания зубьев, с последующей обкаткой для придания форме точности.

    Изготовление конических шестерен. Это обкатка заготовки в станочном зацеплении с воображаемым производящим колесом. В процессе движения инструмент срезает припуск, образуя боковые поверхности зубчатого колеса.

    Производство вал – шестерни. Такой сборный механизм состоит из самого вала и зубчатого колеса, размер зубцов которого равен размерам впадин вала. Делается в сборе.

    Способы финальной обработки:

    1. Шлифование. Зубчатые колёса для быстроходных передач обрабатываются шлифовальным кругом.
    2. Шевингование. Доведение зубьев до требуемой точности шевер – шестернёй или шевер – рейкой.
    3. Притирка. Это результат действия чугунного колеса (притира).
    4. Закалка. Шестерни повышенной твёрдости подвергаются объёмной закалке в воде или масле или поверхностной, с применением высокочастотных токов.

    Разновидности станков для изготовления шестерней

    Для надёжного зацепления и передачи усилия зубчатое колесо должно иметь определённые геометрические формы, которые возможно изготовить только на специальном оборудовании: