Виды зубьев, применяемые при изготовлении шестерен

В современном промышленном оборудовании применяются десятки видов механических передач. Основой многих таких узлов служат зубчатые колеса и шестерни – детали, отвечающие за передачу угловой скорости и крутящего момента от одного вала к другому.

Фрезерные работы на заказ позволяют выпускать шестерни различных типов и конфигураций. Зубчатые колеса и шестерни классифицируются по нескольким признакам, один из основных – разновидности применяемых зубьев. Зубья шестерен имеют несколько профилей (например, эвольвентный или циклоидальный) и различную форму линий. Исходя из формы зубьев и их расположения относительно оси колеса, шестерни бывают прямозубыми, косозубыми, шевронными и с круговым зубом.

Прямозубые колеса

Зубья таких шестерен находятся в радиальных плоскостях. Оси двух зацепленных зубчатых колес могут быть параллельными (для цилиндрических шестерен) либо располагаться под прямым углом (для конических). Изготовление зубчатых колес с прямым зубом имеет низкую цену, а сами детали отличаются высоким коэффициентом полезного действия. Но при этом предельный передаваемый крутящий момент у прямозубых колес несколько ниже, чем у шевронных и косозубых шестерен. Примером эксплуатации шестерен с прямым зубом служат приводы для откатных ворот, двигатели, вариаторы, насосы.

Косозубые шестерни

Колеса с косым зубом являются более совершенной разновидностью прямозубых шестерен. Косыми эти зубья называются потому, что расположены они под углом к оси вращения колеса. При этом линия самих зубьев остается прямой. Шестерни с косым зубом имеют плавное зацепление, а их работа отличается низким шумообразованием. Зубья этого типа отличаются увеличенной площадью контакта, благодаря которой они обеспечивают передачу вращающего движения на больших скоростях и могут использоваться в узлах и устройствах, жестко ограниченных по уровню шума. Использование косозубых шестерен распространено в приборостроении.

Шестерни с круговым зубом

Соединение шестерен с круговым зубом получило название «передача Новикова». Эта передача отличается высокими ходовыми качествами, и по сравнению с прямо- и косозубыми колесами обладает большей нагрузочной способностью, плавным и бесшумным ходом. Линия зубьев имеет вид части окружности определенного радиуса. Такое исполнение обеспечивает контакт поверхностей пары шестерен в одной точке, постоянно смещающейся вдоль линии зуба. Несмотря на отличные технические характеристики, колеса с круговым зубом ограничены в применении из-за сниженного КПД и рабочего ресурса. Передачи на основе шестерен с круговыми зубьями применяются в тяговых редукторах, в частности, трамваев и в дифференциале автомобиля. Высокая нагрузочная способность и передаточное число здесь компенсируют сложное и трудозатратное производство деталей.

Шевронные зубчатые колеса

Зубья для шевронных колес имеют V-образную форму, которая напоминает стыковку двух косозубых шестерен с разнонаправленным расположением зубьев. Благодаря особому виду зубов шевронные шестерни эффективно решают проблему осевой силы. Обе половины такого колеса взаимно компенсируют осевые силы, за счет чего используемый вал не нужно устанавливать на упорные подшипники. Данные шестерни обладают плавным ходом, благодаря чему возможно их применение на высоких скоростях, а также использование в передачах с большой нагрузкой. Колеса с шевронным зубом востребованы в различных редукторах, станках-качалках с тяговым усилием, лебедках и т. д.