Разница между параллельным косозубым зубчатым колесом и скрещенным косозубым зубчатым колесом

Механические приводы используются для передачи движения, крутящего момента и мощности от ведущего вала к ведомому валу. Приводной вал в большинстве случаев является частью первичного двигателя (например, электродвигателя, гидротурбины, паровой турбины и т. д.); при этом ведомый вал является частью машинного агрегата. Существует четыре основных механических привода, а именно зубчатый привод, ременный привод, цепной привод и канатный привод. Зубчатая передача представляет собой жесткую передачу с одним зацеплением, в которой движение и мощность передаются посредством последовательного зацепления и расцепления зубьев двух сопряженных шестерен. Он по своей природе свободен от проскальзывания, что обеспечивает постоянное отношение скоростей (положительный привод). Его можно использовать как для легких приложений (таких как игрушки, часы и т. д.), так и для тяжелых условий эксплуатации (например, коробка передач машин, морской привод и т. д.).

Ведущий и ведомый валы могут иметь три взаимной ориентации, а именно (i) параллельные валы, (ii) пересекающиеся валы и (iii) непараллельные непересекающиеся валы. Существует четыре основных типа зубчатых передач, и подходящую передачу следует выбирать на основе взаимной ориентации ведущего и ведомого валов. Цилиндрическая и косозубая шестерни применимы для параллельных валов. Коническая передача может применяться для двух пересекающихся валов, которые не обязательно могут быть перпендикулярными. Червячная передача используется для третьей категории (непараллельные непересекающиеся валы). В отличие от прямозубых цилиндрических зубчатых колес, которые имеют прямые зубья, параллельные оси шестерни, косозубые зубчатые колеса имеют спиральные зубья, нарезанные на делительном цилиндре. Хотя косозубые шестерни обычно используются для параллельных валов, таких как прямозубые, их также можно использовать для перпендикулярных, но непересекающихся валов.

Соответственно различают два типа косозубых передач — параллельные и скрещенные. Параллельные косозубые шестерни , обычный, используется для передачи мощности между параллельными валами. Две сопрягаемые параллельные косозубые шестерни должны иметь одинаковый модуль, одинаковый угол давления, но противоположное направление винтовой линии. Они обеспечивают бесшумную работу без вибраций и могут передавать большие нагрузки. С другой стороны, скрещенные косозубые шестерни используются для непересекающихся, но перпендикулярных валов. Две сопряженные перекрещенные косозубые шестерни (также называемые винтовыми передачами) должны иметь одинаковый модуль, одинаковый угол давления и одинаковую или противоположную сторону спирали. Этот тип передачи имеет применение, аналогичное червячной передаче; однако червячная передача предпочтительнее для крутого снижения скорости (от 1:15 до 1:100), тогда как косозубые шестерни не могут обеспечить снижение скорости более чем на 1:2. Различные различия между параллельным косозубым зубчатым колесом и скрещенным косозубым зубчатым колесом приведены ниже в виде таблицы.

Таблица:Различия между параллельным и косозубым зубчатым колесом

Передача мощности и ориентация валов: За исключением четвертьоборотного ремня, зубчатая передача является только механическим приводом, который можно выгодно использовать для передачи мощности и движения под любым углом в любой плоскости. Различные типы зубчатых колес предпочтительны для различной ориентации ведущего и ведомого валов. Подобно цилиндрическим зубчатым колесам, параллельные косозубые колеса могут передавать движение и мощность только между параллельными валами. Поэтому они должны быть установлены на параллельных валах с правильным расположением и угловым выравниванием. С другой стороны, косозубые или винтовые передачи могут передавать движение и мощность между перпендикулярными валами, поэтому их следует устанавливать на перпендикулярных, но не пересекающихся валах.

Рука спирали: Независимо от параллельного или поперечного расположения, два сопрягаемых косозубых колеса должны иметь одинаковый модуль, одинаковый угол давления и угол наклона винтовой линии. Диаметр делительной окружности двух сопряженных шестерен также должен соприкасаться в одной точке. Теперь, если сопрягаемые косозубые шестерни имеют параллельное расположение, то одна шестерня должна иметь правую спираль, а другая шестерня обязательно должна иметь левую спираль. Таким образом, два сопрягаемых параллельных косозубых колеса должны иметь противоположное направление винтовой линии. Однако в случае перекрестного расположения одна косозубая шестерня с правосторонним витком может сопрягаться с другим косозубым зубчатым колесом с левым или правым витком. Таким образом, две сопряженные косозубые шестерни могут иметь одинаковую или противоположную сторону спирали.

Контакт между зубами: В зависимости от профиля зубьев и ориентации шестерни контакт между зубьями двух сопряженных шестерен происходит несколькими способами. Например, зубья двух прямозубых колес приходят в соприкосновение внезапно, и длина их контакта всегда остается линией длины, равной ширине торца зубьев. Такой внезапный контакт сменяется постепенным контактом в винтовой передаче. В случае параллельных косозубых колес сопряжение двух зубьев начинается с точки и постепенно переходит в линию, а затем они расцепляются в виде точки. Однако в случае скрещенных косозубых колес контакт между двумя зубьями всегда остается в одной точке. В начале зацепления эта точка находится на одном конце поверхности зубьев, и постепенно точка контакта перемещается по поверхности. При расцеплении точка контакта находится на другом конце поверхности зубьев.

Мощность передачи электроэнергии: Основное назначение любого механического привода – передача мощности от ведущего вала к ведомому. Являясь жесткой передачей зацепления, зубчатая передача имеет максимальную передаточную способность среди всех механических передач. Однако разные типы зубчатых передач обеспечивают разную мощность передачи мощности. Пара параллельных винтовых зубчатых колес может передавать сравнительно большую мощность по сравнению с прямозубым зубчатым колесом того же размера из того же материала. В зависимости от размера и материала, параллельные косозубые шестерни могут передавать мощность от нескольких ватт до нескольких мегаватт. С другой стороны, косозубые шестерни предпочтительнее для передачи небольшой мощности, обычно не превышающей 100 кВт.

Области применения: Благодаря высокой пропускной способности цилиндрические зубчатые передачи успешно используются во многих областях. Он может успешно использоваться как для низкоскоростных, так и для высокоскоростных приложений. Типичные области применения включают коробки передач машин, автомобилей, маслобойных заводов, судовых приводов и т. д. С другой стороны, скрещенные косозубые шестерни подходят для низкоскоростных и маломощных приложений, таких как ровничные машины текстильной промышленности, масляные насосы внутреннего сгорания. двигатель и т.д.

В этой статье представлено научное сравнение параллельных косозубых и скрещенных косозубых колес. Автор также предлагает вам просмотреть следующие ссылки для лучшего понимания темы.

1. Design of Machine Elements by V. B. Bhandari (Четвертое издание; McGraw Hill Education).
2. Machine Design by R. L. Norton (пятое издание; Pearson Education).
3. Учебник по проектированию машин Р. С. Хурми и Дж. К. Гупта (С. Чанд, 2014 г.).