Конические зубчатые передачи

Коническая передача применяется при пересекающихся валах для изменения направления вращения оси вала.

Оси валов пересекаются под некоторым углом. Обычно 90°, но могут быть передачи и с углом более 90° до 170°.

Конические зубчатые колеса бывают прямозубыми, косозубыми и с круговым зубом.

Конические передачи сложнее цилиндрических передач при изготовлении и монтаже, требуют периодической регулировки.

Для нарезания зубчатых конических колес необходим специальный инструмент. В сравнении с цилиндрическими конические передачи имеют большую массу и габариты.

Пересечение валов затрудняет расположение опор. Одно из конических колес (как правило, шестерню) располагают консольно, при этом увеличивается неравномерность распределения нагрузки по длине зуба, что приводит к снижению нагрузочной способности. Действующие в зацеплении осевые силы приводят к необходимости  периодической регулировки зацепления и подшипников.

Применяют во всех отраслях машиностроения, в том числе и в авиации, где по условиям компоновки машины необходимо передать движение между пересекающимися осями валов. Обычно считают, что нагрузочная способность конической передачи составляет 0,85 нагрузочной способности цилиндрической передачи. КПД конических передач 0,95-0,97.

Критерии работоспособности конических колес аналогичны критериям работоспособности цилиндрических колес.

Червячная передача

Червячная передача – передача зацеплением со скрещивающимися осями валов.

В большинстве случаев ведущим является червяк, т. е. короткий винт с трапецеидальной или близкой к ней резьбой. Червячное колесо выполняется косозубым.

Червячная передача — это зубчато-винтовая передача, движение в которой осуществляется по принципу винтовой пары.

При  передаче движения элементы червяка и колеса движутся во взаимно перпендикулярных направлениях. Под нагрузкой в зацеплении имеет место значительное скольжение, приводящее к повышенному износу, склонности к заеданию и выделению теплоты. Для уменьшения трения венец червячного колеса изготавливают из антифрикционных материалов, применяют специальные смазки. Однако КПД червячной пары пониженный.

Червячные передачи применяют при небольших и средних мощностях, обычно не превышающих 100 кВт.

 Применение передач при больших мощностях неэкономично из-за сравнительно низкого к.п.д. и требует специальных мер для охлаждения передачи во избежание сильного нагрева.

Червячные передачи широко применяют в подъемно-транспортных машинах, троллейбусах и особенно там, где требуется высокая кинематическая точность (делительные устройства станков, механизмы наводки и т. д.).

Червячные передачи во избежание их перегрева предпочтительно использовать в приводах периодического (а не непрерывного) действия.

В червячной паре слабым звеном является зуб червячного колеса. При работе возникают повреждения поверхности: усталостное выкрашивание, износ поверхности, заедание. Крайне редко возникает поломка зуба.

Червячная передача обеспечивает:

- плавность и бесшумность работы,
- компактность и сравнительно небольшую массу конструкции,
- возможность большого редуцирования, т. е. получения больших передаточных чисел (одна ступень обеспечивает передаточное число 8-80),

- возможность получения самотормозящей передачи, т. е. допускающей передачу движения только от червяка к колесу.
- высокую кинематическую точность.

Недостатки червячной передачи:

- сравнительно низкий к.п.д. (0,7-0,8), вследствие скольжения витков червяка по зубьям колеса,
- значительное выделение теплоты в зоне зацепления червяка с колесом,
- необходимость применения для венцов червячных колес дефицитных антифрикционных материалов,
- Повышенное изнашивание и склонность к заеданию.

Планетарные передачи

Планетарными называются передачи, содержащие зубчатые колеса с перемещающимися осями.

Передача состоит из центрального колеса 1 с наружными зубьями, центрального колеса 3 с внутренними зубьями, водила Н и сателлитов 2. Сателлиты вращаются вокруг своих осей и вместе с осью вокруг центрального колеса, т.е. совершают движение, подобное движению планет.
При неподвижном колесе 3 движение может передаваться от 1 к Н или от Н к 1; при неподвижном водиле Н – от 1 к 3 или от 3 к 1.

При всех свободных звеньях одно движение можно раскладывать на два (от 3 к 1 и Н) или два соединять в одно (от 1 и Н к 3). В этом случае передачу называют дифференциальной.

Достоинства:

- нагрузка одновременно передается несколькими сателлитами, что уменьшает силы, действующие на зубья колес,

- используемые колеса внутреннего зацепления обладают большей нагрузочной способностью,

- применение планетарного механизма позволяет осуществить компактную конструкцию соосного редуктора.

К недостаткам относятся повышенные требования к точности изготовления и монтажа планетарных передач.  

Волновые передачи

Волновая передача основана на принципе преобразования параметров движения за счет волнового деформирования гибкого звена механизма.

Волновая передача включает в себя жесткое зубчатое колесо b с внутренними зубьями и вращающееся гибкое колесо g c наружными зубьями. Гибкое колесо входит в зацепление с жестким в двух зонах с помощью генератора волн (например, водила h с двумя роликами), который соединяют с корпусом передачи b.
Гибкое зубчатое колесо представляет собой гибкий цилиндр, один конец которого соединен с валом и сохраняет цилиндрическую форму, а другой конец имеет зубья. Генератор волн служит для образования и движения волны деформации на гибком зубчатом колесе.

К основным достоинствам волновым передач по сравнению с зубчатыми передачами следует отнести:

- их меньшую массу и габариты,

- кинематическую точность,

- высокую демпфирующую способность,

- обеспечение больших передаточных отношений в одной ступени (50…300),

- возможность передачи движения в герметизированное пространство без применения уплотнений.

Недостатками являются:

- сложность конструкции,

- ограничение скорости вращения ведущего вала генератора волн при больших диаметрах колес,

- повышенные потери на трение и на деформацию гибкого колеса.

 

Дополнительный материал изложен в следующей литературе

Ивченко В.А. Техническая механика: учебное пособие – М.: ИНФРА-М.: 2003.-157 с.

Мовнин М.С., Израелит А.Б., Рубашкин А.Г. Основы технической механики Л: Машиностроение, 2001.-288 с.

Олофинская В.П. Детали машин. Краткий курс и тестовые задания: Учебное.пособие.-2-е изд., испр. и доп. – М.: Форум, 2008.-208 с.