Пара конічна: зубчаста передача

Що таке конічна пара?

Пара конічна — вид зубчастої передачі трансмісій транспортних засобів та іншої техніки, утворений двома конічними шестернями, осі яких розташовані під кутом (зазвичай прямим один до одного.

В трансмісіях транспортних засобів, тракторів і машин, а також в різному обладнанні часто виникає потреба змінити напрямок потоку крутного моменту. Наприклад, у задньопривідних автомобілях крутний момент, що передається карданним валом, перпендикулярний осі моста, і для приводу коліс цей потік необхідно розгорнути на 90 градусів. В колісних тракторах МТЗ з переднім ведучим мостом напрямок потоку крутного моменту необхідно розгорнути на 90 градусів вже тричі, так як осі коліс розташовуються нижче осі балки посту. А в багатьох агрегатах, машинах і обладнанні потік крутного моменту необхідно повертати на різні кути кілька разів. У всіх цих випадках використовується спеціальна зубчаста передача на основі двох конічних шестерень — конічна пара.

На конічну пару покладається дві основні функції:

• Поворот потоку крутного моменту на той чи інший кут (частіше всього на 90 градусів);
• Зміна величини крутного моменту.

Перша задача вирішується конструкцією шестерень конічної пари, осі яких розташовуються під кутом один до одного. А друге завдання вирішується використанням шестерень з різною кількістю зубів, в результаті чого утворюється зубчаста передача з тим чи іншим передавальним числом.

Конічні пари грають ключову роль в роботі багатьох механізмів трансмісії та інших систем, при зносі або поломки однієї або обох шестерень вся пара підлягає заміні. Але перш, ніж купувати нову конічну пару, необхідно розібратися в конструкції цього механізму, його існуючі типи, характеристики та особливості роботи.

Типи і конструкція конічних пар

Будь-конічна пара складається з двох зубчастих коліс, що мають конічну форму початкових поверхонь, і пересічні осі валів. Тобто, шестерні пари мають конічну форму, а розташовані вони під прямим або іншим кутом один до одного.

Конічні пари відрізняються формою зубців і розташуванням зубчастих коліс відносно один одного.

Слід зауважити, що зубчасті колеса конічної пари в залежності від призначення мають свою назву:

• Провідне — просто зубчасте колесо;
• Ведений — шестерня.

За формою зубів конічні пари бувають:

• З прямими зубами;
• З криволінійними зубцями;
• З круговими зубами;
• З тангенціальними (косими) зубами.

Найбільш прості по конструкції шестерні з прямими зубами — вони нарізаються паралельно осі колеса. Кругові зуби більш складні, вони нарізаються по колу того чи іншого діаметра. Тангенціальні (або косі) зуби схожі на прямі, однак вони відхилені від осі шестерні. Найбільш складні криволінійні зуби, фора яких задається різними формулами (функціями). Така різноманітність у формі зубів конічних передач пояснюється відмінностями в навантажувальних здібностях зубчастих передач і їх шумності. Найменші навантаження витримують шестерні з прямими зубами, вони ж і найбільш галасливі. Шестерні з косими зубцями менш галасливі і більш плавно працюють. А найбільші навантаження витримують шестерні з криволінійними і круговими зубами, вони ж і найменш галасливі.

По взаємному розташуванню зубчастих коліс пари діляться на дві великі групи:

• Звичайні, з однаковими вершинами початкових поверхонь шестерень (тобто, якщо уявити у вигляді конусів шестерні, то їх вершини будуть сходитися в одній точці);
• Гіпоїдні, зі зміщеними вершинами початкових поверхонь шестерень.

У першому випадку осі шестерень розташовуються в одній площині, у другому — в одній з площин осі зміщені. Гіпоїдні зубчасті передачі можуть складатися тільки з конічних шестерень з косими або криволінійними зубцями, вони відрізняються високою навантажувальною здатністю і працюють практично безшумно.

Зубчасті колеса конічних передач можуть виконуватися заодно з валом або окремо від нього. Зазвичай вал мають зубчасті колеса малого діаметра, великі шестерні редукторів провідних мостів мають велике внутрішнє отвір для монтажу на корпус диференціала. Виготовляються шестерні із спеціальних марок сталі за різними технологіями — точінням і фрезеруванням, накаткою, штампуванням з подальшою накаткою і т. д. Зуби додатково можуть піддаватися гартування, цементації або іншій обробці. Конічні пари для своєї роботи вимагають постійної мастила, причому в гіпоїдних передачах використовуються спеціальні марки консистентних мастил.

Як правильно підібрати і замінити конічну пару

В процесі експлуатації транспортного засобу конічна пара подвергается значительным нагрузкам — именно через нее на ведущий мост подается весь крутящий момент от двигателя, также она подвергается вибрациям, толчкам и ударам вследствие взаимодействия с другими деталями. В результате со временем зубья шестерен в местах контакта изнашиваются, в них могут появляться сколы и наклепы, а в отдельных случаях зубья полностью выкрашиваются. Все это проявляется ухудшением работы механизма и повышенной шумностью. При подозрении на неисправность механизм необходимо разобрать и проверить, в случае поломки шестерен — произвести замену конической пары. Менять только одно из зубчатых колес не имеет смысла, так как в этом случае механизм в ближайшее время снова станет источником проблем.

На замену следует брать коническую пару, которая по конструкции, размерам и характеристикам соответствует ранее установленному механизму. При необходимости можно подобрать механизм с иным передаточным числом, которое позволит улучшить характеристики транспортного средства. Однако такую замену следует делать с осторожностью и только при полной уверенности, что она возможна и оправдана — об этом может сообщать сам производитель или специалисты.

Замена конической передачи должна выполняться в соответствии с инструкцией по ремонту автомобиля или трактора. Обычно эта работа требует значительного вмешательства в ведущий мост и в редуктор — для замены шестерен приходится практически полностью разбирать мост и его отдельные механизмы. В ряде случаев придется заменить подшипники и уплотнительные элементы — их следует приобрести заранее. При установке зубчатых колес и сборке редуктора необходимо использовать рекомендуемые производителем смазочные материалы. А после выполнения ремонта необходима непродолжительная обкатка редуктора.

При правильному підборі і заміні конічної пари відремонтований механізм трансмісії буде надійно працювати, виконуючи свої функції на всіх режимах.