Разница между зубчатым колесом в елочку и двойным косозубым зубчатым колесом

Механические приводы используются для передачи движения, крутящего момента и мощности от ведущего вала (обычно первичный двигатель, такой как электродвигатель) на ведомый вал (например, агрегат машины). Имеется четыре механических привода, а именно зубчатый привод, ременный привод, цепной привод и канатный привод. Каждый из них имеет свои особенности и подходит для определенного типа приложений. Зубчатая передача предпочтительна для передачи мощности на небольшое расстояние. Это один положительный привод, и он может быть спроектирован для передачи мощности под любым углом и в любой плоскости. Существует четыре основных типа зубчатых колес — прямозубые, косозубые, конические и червячные. Цилиндрическая шестерня имеет прямые зубья, параллельные оси шестерни, и может передавать мощность только между параллельными валами. Однако из-за внезапного контакта между зубьями двух сопряженных прямозубых шестерен зуб испытывает ударную или ударную нагрузку.

Проблемы, связанные с ударной нагрузкой, могут быть устранены за счет использования винтовой передачи. Как и прямозубая шестерня, косозубая шестерня также используется для параллельных валов; однако зубья нарезаны в виде спирали на цилиндрической заготовке шестерни. Косозубые зубья двух сопряженных шестерен постепенно приходят в соприкосновение, что приводит к постепенной нагрузке на зубья (вместо ударной нагрузки, как в случае цилиндрического зубчатого колеса). Это также увеличивает возможности передачи мощности и в то же время снижает вибрацию. Однако винтовой профиль зуба создает осевую осевую нагрузку на подшипник, что иногда вредно и ограничивает максимально допустимую скорость применения. Чтобы устранить осевое усилие, сохранив спиральную форму зубьев неповрежденной, можно использовать либо елочку, либо двойную косозубую шестерню.

В обоих случаях зубья вырезаются в двух половинах заготовки шестерни с сохранением того же модуля, числа зубьев и угла наклона спирали, но с противоположной стороны спирали. При этом силы тяги, создаваемые каждой половиной шестерни, равны и противоположны друг другу и, таким образом, исключают друг друга. Хотя зубчатое колесо типа «елочка» или двойное косозубое колесо не подвержено осевой нагрузке, между ними мало различий с точки зрения конструктивных особенностей и способа изготовления. В двойной винтовой передаче , между двумя половинками предусмотрен небольшой рельефный зазор. Таким образом, зубья левой спирали физически не касаются зубцов правой спирали. Однако в случае шестерёнки , такого зазора не предусмотрено, и, таким образом, зубья с левым витком касаются зубьев с правым витком. Различные различия между зубчатым колесом типа «елочка» и зубчатым колесом с двойной косозубостью приведены ниже в виде таблицы.

Таблица:разница между зубчатым колесом типа "елочка" и двойным косозубым зубчатым колесом

Наличие рельефного зазора: Рельефный зазор между левыми винтовыми зубьями и правыми спиральными зубьями является основным отличительным фактором. В зубчатом колесе типа «елочка» зазора не предусмотрено, и, таким образом, левосторонние спиральные зубья остаются в физическом контакте с правосторонними спиральными зубьями. В двойном косозубом зубчатом колесе небольшой зазор (2–10 см в зависимости от размера) сохраняется между левыми и правыми винтовыми зубьями.

Сложность изготовления шестерен: При нарезании зубьев шевронной шестерни фрезе не разрешается выходить за поверхность зубьев с одной стороны (там, где есть стык). Любое перешагивание создаст нежелательную канавку на другой половине, так как промежуточной канавки или пространства не существует. Это усложняет производство, и для нарезания таких зубьев шестерни требуется специальный станок. В случае двойного косозубого колеса небольшой зазор позволяет фрезе свободно перемещаться за поверхность зубьев. Из-за сложности изготовления стоимость зубчатого колеса с елочкой немного выше, чем стоимость аналогичного зубчатого колеса с двойной косозубостью.

Ширина по оси: Ширина или толщина шестерни фактически определяет прочность зубьев и способность передачи мощности. Из-за наличия небольшого зазора в двойном косозубом колесе ширина передней поверхности зуба не эквивалентна ширине колеса. При одинаковой ширине зубчатого колеса и других характеристиках ширина передней поверхности зубьев шевронного зубчатого колеса будет больше и, следовательно, его передаточная способность будет выше. И наоборот, для передачи определенной мощности можно использовать более тонкую зубчатую передачу. Это особенно подходит для проектирования компактного агрегата с ограниченным доступным пространством.

В этой статье представлено научное сравнение зубчатого колеса типа «елочка» и зубчатого колеса с двойной косозубостью. 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.).