9. Конічні зубчасті передачі

9.1. Загальні відомості

Конічні зубчасті колеса (див. рис. 7.1, д) використовують у передачах між валами, осі яких частіше всього розміщено під кутом Σ, який частіше дорівнює 90˚. Конічні передачі складніші, ніж циліндричні при виготовленні і монтажі, мають більшу масу. Одне із коліс передачі (як правило це шестерня) розміщується консольно, при цьому збільшується нерівномірність розподілу навантаження за довжиною зуба. Осьові сили, які виникають в передачі, ускладнюють конструкцію опор. Все це приводить до того, що навантажувальна здатність конічної прямозубої передачі складає лише 85% циліндричної. Конічні передачі використовуються в машинобудуванні достатньо широко в тих випадках, коли за умовами компонування механізмів вали необхідно розміщувати під кутом.

Конічні колеса виконують із прямими, тангенціальними, круговими й іншими зуб’ями. Прямозубі конічні колеса використовують при невисоких колових швидкостях (до 8 м/с) як найбільш прості при виготовленні і монтажу.

9.2. Основні геометричні параметри

Аналогами початкових і ділильних циліндрів циліндричних передач у конічних передачах є початкові і ділильні конуси з кутами δ₁ і δ₂ (рис. 9.1). При коефіцієнтах зміщення інструмента х₁ + х₂ = 0 початкові і ділильні конуси збігаються.

Конуси, твірні яких перпендикулярні твірним ділильних конусів, називаються додатковими. Переріз зуб’їв додатковим конусом називають торцевим перерізом. Розрізнюють зовнішній (індекс е), середній (індекс m) і внутрішній торцеві перерізи. Розміри за зовнішнім перерізом зручні для вимірювання, їх вказують на кресленні. Розміри за середнім перерізом використовують при силових розрахунках передачі. Залежності розмірів в середньому і зовнішньому торцевих перерізах (рис. 9.2):

; ; . (9.1)

Д

Рис. 9.1. Основні геометричні параметри конічних передач

ля прямозубих передач торцевий t і нормальний n перерізи збігаються, тому ; їх рекомендується округлювати до стандартного значення (див. п. 8.3), але це не обов’язково.

П

Рис. 9.2. Залежності розмірів в середньому і зовнішньому торцевих перерізах

ередаточне відношення таке ж, як і в циліндричних передачах:

(9.2)

Якщо виразити діаметри d₁ і d₂ через конусну відстань R і кути ділильних конусів δ₁ і δ₂, то

,

а при Σ = 90˚

(9.3)

9.3. Зведення прямозубого конічного колеса до еквівалентного прямозубого циліндричного

Зведення прямозубого конічного колеса до еквівалентного прямозубого циліндричного виконують при розрахунках конічної передачі на міцність. Форма зуба конічного колеса в нормальному перерізі додатковим конусом φ₁ така ж (див. рис. 9.1), як і в циліндричного колеса. Еквівалентне циліндричне колесо одержимо як розгортку додаткового конуса, яка обмежена кутом φ₂. Діаметри еквівалентних коліс:

(9.4)

Виразивши діаметри через число зуб’їв z і модуль m, запишемо:

тобто число зуб’їв еквівалентних коліс можна знайти із формул:

(9.5)