Особенности конических зубчатых передач

Конические зубчатые колеса применяют в передачах, когда оси валов пересекаются под каким-либо углом. Наибольшее распространение имеют передачи с углом 90 °

В конических передачах шестерня обычно располагается консольно, поэтому из-за деформаций вала и особенно подшипников увеличивается неравномерность распределения нагрузки по длине зубьев.

Основные геометрические размеры конических зубчатых колес с прямыми зубьями определяют также в зависимости от модуля и числа зубьев. Высота и толщина зубьев конических колес обычно уменьшаются по мере приближения к вершине конуса. Соответственно изменяются шаг, модуль и делительные . диаметры, которых может быть бесчисленное множество. Для удобства измерения конических колес их размеры принято определять по внешнему торцу зуба, образованному внешним дополнительным конусом. Образующая 1 внешнего дополнительного конуса перпендикулярна образующей 2 делительного конуса зубчатого колеса (см. рис.14).

Рис. 14. Геометрические параметры конического колеса

Для расчета применяют только внешний и средний делительный диаметры – d_e и d_ср.

,

где m_e – максимальный модуль зубьев.

Он называется внешним модулем. Еще модуль m_e называется производственным модулем.

Средний делительный диаметр

где m_ср – средний модуль.

Внешний и средний модуль связаны зависимостью:

.

Внешний модуль можно вычислить, измерив диаметр вершин зубьев на внешнем дополнительном конусе:

,

здесь δ – угол, равный половине угла при вершине делительного конуса (при измерении колес с понижающей высотой зубьев его приближенно модно принять равным углу конуса вершин зубьев).

Ниже приведены расчетные формулы определения некоторых геометрических размеров прямозубых конических колес:

высота головки зуба (внешняя) ;

высота ножки зуба (внешняя) ;

внешний диаметр вершин зубьев

внешний диаметр впадин зубьев

средний делительный диаметра:

здесь b – ширина венца колеса или длина зуба (см. рис. 14).

Для возможности осевого регулирования зацепления колес при сборке предусматривается возможность перемещения шестерни вдоль оси.

Практика эксплуатации показала, что при одинаковой степени нагруженности конические передачи выходят из строя быстрее цилиндрических.

Конические колеса могут иметь прямые, косые (тангенциальные), криволинейные зубья и редко шевронные зубья.

Роль начальных и делительных цилиндров цилиндрических зубчатых передач в конических передачах играют начальные и делительные конусы. Есть конусы вершин и конусы впадин зубьев.

В зависимости от изменения размеров сечения по длине зубья бывают трех типов:

1) пропорционально понижающиеся (вершины делительного конуса и впадин совпадают);

2) понижающиеся (вершины делительного конуса и впадин не совпадают);

3) равновысокие (образующие делительного конуса, конусов впадин и вершин зубьев параллельны).

Как известно модуль - отношение делительного диаметра к числу зубьев колеса. Но для делительного конуса конического зубчатого колеса этих диаметров, а, следовательно, и модулей - множество. Для удобства условлено размеры конических колес определять по внешнему торцу зуба, образованному внешним дополнительным конусом. Модуль по этому конусу (внешний окружной модуль) - является максимальным. Для прямозубых колес он обозначается m_e.

Рис. 15 Схема сил в конической прямозубой передаче

Передаточное число конической зубчатой передачи:

где d_e1, d_е2 - внешние делительные диаметры колес, найденные на внешнем дополнительном конусе;

δ₁ , δ₂ - углы делительных конусов (равны половинам углов при вершинах делительных конусов).

В зацеплении конической передачи действуют силы (рис. 15): окружная F_t, радиальная F_r и осевая F_a.