Выбор между косыми шестернями и системами зубчатый вал — зубчатая рейка

Шестерни с прямыми зубьями: преимущества и недостатки

Косые шестерни работают плавнее и тише по сравнению со шестернями с прямыми зубьями. Эта разница обусловлена наклонным способом взаимодействия их зубьев относительно оси вращения. Эта ось может быть параллельной или, как правило, пересекаться под углом 90°. В случае пересечения косые шестерни используются вместе с червячной передачей, хотя в этих случаях альтернативно могут использоваться две конические шестерни.

Когда два зуба движутся, контакт происходит постепенно, начиная с одного конца зуба и оставаясь в контакте с вращающейся шестерней до достижения полного контакта. Типичный угол спирали составляет от 15 до 30 градусов. С другой стороны, осевая нагрузка изменяется в прямой пропорции тангенсу угла спирали.

Косые шестерни с перекрестными осями: Это самые простые в категории косых шестерен. Они создают винтовой или клиновой эффект в результате высокого скольжения по бокам зуба.

Косые шестерни с параллельными осями: состоят из бесконечного числа чередующихся тонких шестерен. Это заставляет каждый зуб быть скошенным вдоль стороны, как будто это цилиндрическая спираль. При контакте друг с другом они должны иметь одинаковый угол спирали, но в противоположных направлениях. В результате угла спирали возникает осевой усилие в дополнение к нагрузке.

Двойные косые, или «черепицы»: Это комбинация правой и левой спирали. Осевое усилие, воспринимаемое подшипниками косых шестерен, является недостатком.

Преимущества косых шестерен

• Наклонные зубы работают более постепенно, обеспечивая более плавную и бесшумную работу по сравнению со прямыми шестернями или зубчатыми колесами.
• Косые шестерни служат дольше и идеальны для высоконагруженных применений, так как у них большее количество зубьев в контакте.
• Нагрузка постоянно распределяется между несколькими осями, что дает меньший износ.
• Они могут передавать движение и мощность как между параллельными, так и между перпендикулярными осями.

Металлические косые шестерни

Недостатки

Одним из недостатков этих шестерен является осевое усилие вдоль оси шестерни, которое должно компенсироваться с помощью подходящих упорных подшипников. Существует большее трение скольжения между зубьями. Это вызывает повышенный износ во время работы и потребность в системах смазки.

КПД косых шестерен ниже из-за контакта между зубьями, создающего осевое давление и генерирующего тепло. Большие потери энергии снижают производительность.

Более высокие затраты на производство по сравнению со шестернями с прямыми зубьями.

Шестерни с прямыми зубьями: преимущества и недостатки

Шестерни с прямыми зубьями — самый распространенный тип шестерен, отличающийся тем, что их зубы выстроены вдоль параллельных осей. Они используются для достижения высоких передаточных чисел, низких и средних скоростей. Шестерни с прямыми зубьями очень полезны, когда движение нужно передать от одного вала к другому, параллельному и близкому.

Преимущества шестерен с прямыми зубьями

• Они могут передавать значительную мощность (до ~50 000 кВт).
• Они очень надежны.
• Это самые простые для проектирования и изготовления детали. Проект привода с прямыми шестернями можно внедрить быстрее.
• Обеспечивают постоянное и стабильное передаточное число.

Шестерня с прямыми зубьями кажется более эффективной по сравнению с косой шестерней того же размера.

Так как зуб параллелен своей оси, осевая сила не возникает. Поэтому валы шестерен можно легко монтировать на шарикоподшипниках.

Пластиковые шестерни с прямыми зубьями

• Это низкоскоростные шестерни.
• Они не могут передавать мощность между непараллельными осями.
• Шестерни с прямыми зубьями генерируют слишком много шума при работе на высоких скоростях.
• Зубы колеса подвергаются высоким напряжениям.
• Их нельзя использовать для передачи энергии на большие расстояния.
• Они не такие устойчивые, как другие типы шестерен.

Что касается применений, они часто используются в секторах, где требуется замедление, а уровни шума не так важны, как в промышленности продаж или систем безопасности. Они также находят важное применение при передаче движения в планетарном моторедукторе.

Зубчатая рейка и шестерня

Зубчатые рейки используются для преобразования вращательного движения в поступательное. Рейка имеет прямые зубы, вырезанные на одной грани квадратного или круглого сечения стержня, и зацепляется со шестерней — маленьким цилиндрическим зубчатым колесом, зацепленным с рейкой. Обычно рейка и шестерня вместе называются «рейка и шестерня». Существует много способов использования шестерен.

Для обеспечения множества вариантов рейки и шестерен на складе доступно много типов рейк. Если применение требует большой длины, требующей соединения многих рейк в ряд, у нас есть рейки с правильно сконфигурированными краями зубьев. Они называются «рейки с механически обработанными концами». При изготовлении рейки процесс вырезания зубьев и термическая обработка могут вызвать деформацию. Мы контролируем это с помощью специальных прессов и процессов восстановления.

Существуют применения, где рейка неподвижна, а шестерня движется, и другие, где рейка вращается вокруг неподвижной оси, а шестерня движется. Первое широко используется в транспортных системах, второе — в экструзионных системах и подъемно-опускных применениях.

Как механический элемент, преобразующий вращательное движение в поступательное, рейки часто сравнивают с шариковыми винтами. Есть преимущества и недостатки использования рейк вместо шариковых винтов. Преимущества зубчатой рейки — механическая простота, высокая грузоподъемность и отсутствие ограничений по длине. Однако недостаток — люфт. Преимущество шарикового винта — высокая точность и малый люфт, а недостаток — длина ограничена из-за прогиба.

Рейки и шестерни используются для подъемных механизмов (вертикальное движение), горизонтального движения, механизмов позиционирования, стопоров и синхронного вращения нескольких валов в общем промышленном оборудовании. С другой стороны, они также используются в рулевых системах для изменения направления движения автомобилей. Характеристики рулевых систем с рейкой и шестерней: простая структура, высокая жесткость, малые габариты и вес, отличная отзывчивость. Благодаря этому механизму шестерня, смонтированная на рулевом валу, зацепляется с рулевой рейкой, передавая вращательное движение на стороны (преобразуя его в поступательное), поэтому можно управлять колесом. Кроме того, рейки и шестерни используются для различных других целей, таких как игрушки и боковые защелки.

Шестерни с прямыми зубьями обычно используются в машинах, где приводы должны работать в диапазонах более высоких скоростей (гостиничное оборудование) или более низких уровней шума (автомобильная или кондиционерная промышленность). Они также обычно используются на машинах, где требуется передача высокого крутящего момента вдоль параллельных осей.