Производство шестеренок из металла

Что такое шестерня (зубчатое колесо)

Зубчатым колесом называют металлическое изделие в виде диска, по краям которого находятся острые зубья. Поверхность может быть конусообразной или цилиндрической. Колья одной шестерни работают только в паре с другим зубчатым колесом, создавая непрерывный крутящий момент. Как правило, шестерни используют парами, в каждой из которых одинаковое количество зубцов – для образования кручения с равным количеством оборотов на входе и на выходе.

Виды шестерней

- прямозубые шестерни – самые распространенные в применении. Их используют почти во всех крутящихся механизмах для образования поступательного кручения на валы, которые расположены на одной плоскости – то есть, параллельно друг другу.

- косозубые представляют собой доработанный вариант прямозубого зубчатого колеса. Их особенность в том, что зубцы имеют разные углы наклона. За счет такой конструкции можно уменьшить шум во время работы устройства и увеличить мощность.

- зубчатые диски с внутренним зацеплением отличаются тем, что зубья расположены внутри колеса. Шестерни данного типа применяют в работе малогабаритных механизмов, например, в насосах. В конструкциях, имеющие большие габариты, выполняют функцию поворотного механизма – например, поворот башен у танка или вращение кабины строительного крана.

- изделия, в которых зубцы устроены в виде винтовой линии, называются винтовыми шестернями. Они изготовлены в виде цилиндра. Применяются для вращения перпендикулярных валов.

- секторные зубчатые колеса являются, по сути, частью полной шестерни. Они используются в приборах, в которых не нужны полнооборотные вращения, например, рулевые рейки и шаговые конструкции.

- модели с круговыми зубцами могут выдерживать большую нагрузку и работают более плавно. Зубья в этих шестернях имеют незначительные изгибания.

- шестерни конического типа выпускают в разных вариантах (круговые, прямые, криволинейные тангенциальные). Часто конические типы используют попарно в дифференциальном вале автомобилей.

- шестерня-звезда имеет в своей конструкции дополнительный элемент – цепь. Их применяют в велосипедах в механизме кручения педалей.

Назначение и применение шестерней

Шестерни – универсальные металлические детали, которым нашлось применений почти в каждой отрасли. Диски с зубцами для передачи крутящего момента применяют в миллионах механизмах, которые должны вращаться и крутиться. Используют в судостроение, машиностроении, в работе механизмов горнодобывающей промышленности, в строительной технике, пищевой промышленности. Шестерёнки исправно крутятся в танках и автомобилях, в вагонах поездов и гидравлических машинах, в наручных и настенных часах, насосах и многих других механизмах.

Изготовление шестерней

Зубчатые колёса изготавливают из таких металлов, как сталь и чугун, железо и бронза, а также используют специальные смешанные сплавы с добавлением ванадия, никеля и хрома. Существует несколько методов производства шестерней. Самый популярный из них – метод обката одним из таких инструментов: долбяком, гребенкой, червячной фрезой. Методом деления детали изготавливали в начала прошлого века. Он иногда применяется и сейчас, но считается не очень практичным, так как диски выходят не одинаковыми. С помощью зубонакатного металлоизделия можно изготовить шестерню методом накатывания: горячим и холодным. Сначала заготовку нагревают, а затем формируют круг и зубья и дорабатывают холодным обкатыванием до получения нужной идеальной формы. Конические шестерни изготавливают на станках режущим способом.

Преимущества шестерней

Среди преимуществ зубчатых дисков можно назвать такие, как простота производства, небольшая себестоимость, долговечность и практичность в работе, многофункциональность применения, способность выдерживать большие нагрузки и беспрерывно работать длительное время без перегрева. Механизмы с шестернями реже ломаются и выходят из строя.