Большинство заднеприводных и полноприводных автомобилей имеют коробки передач, которые поворачивают и изменяют крутящий момент.Основой таких редукторов являются конические пары – все об этих механизмах, их видах, конструкции и работе, а также их правильном выборе и замене читайте в статье.
Что такое коническая пара?
Коническая пара — вид зубчатой передачи транспортных средств и другой техники, образованный двумя коническими шестернями, оси которых расположены под углом (обычно прямо) друг к другу.
В трансмиссиях автомобилей, тракторов и машин, а также в различной технике часто возникает необходимость изменения направления потока крутящего момента.Например, в заднеприводных автомобилях крутящий момент, передаваемый карданным валом, перпендикулярен оси оси, и для привода колес этот поток необходимо повернуть на 90 градусов.В колесных тракторах МТЗ с передним ведущим мостом направление потока крутящего момента необходимо трижды повернуть на 90 градусов, так как оси колес расположены ниже оси балки стойки.А во многих агрегатах, машинах и оборудовании поток крутящего момента приходится поворачивать на разные углы несколько раз.Во всех этих случаях применяется специальная зубчатая передача на основе двух конических шестерен – конической пары.
Коническая пара выполняет две основные функции:
- Поворот потока крутящего момента на определенный угол (чаще всего 90 градусов);
- Изменение величины крутящего момента.
Первая задача решается конструкцией шестерен конической пары, оси которых расположены под углом друг к другу.А вторая проблема решается применением шестерен с разным количеством зубьев, в результате чего образуется зубчатая передача с определенным передаточным числом.
Конические пары играют ключевую роль в работе многих механизмов трансмиссии и других систем, при износе или поломке одной или обеих шестерен необходима замена всей пары.Но прежде чем покупать новую коническую пару, необходимо разобраться в конструкции этого механизма, существующих его видах, характеристиках и особенностях работы.
Виды и конструкция конических пар
Любая коническая пара состоит из двух шестерен, имеющих коническую форму начальных поверхностей, и пересекающихся осей валов.То есть шестерни пары имеют коническую форму и расположены под прямым или разным углом друг к другу.
Конические пары различаются формой зубьев и расположением шестерен относительно друг друга.
Следует отметить, что шестерни конической пары в зависимости от назначения имеют свое название:
● Привод представляет собой просто зубчатое колесо;
● Ведомый механизм.
По форме зубьев конические пары бывают:
● С прямыми зубьями;
● С изогнутыми зубьями;
● С круглыми зубьями;
● С тангенциальными (косыми) зубьями.
Шестерни с прямыми зубьями наиболее просты по конструкции – они нарезаны параллельно оси колеса.Круглые зубья более сложные, их нарезают по окружности определенного диаметра.Тангенциальные (или косые) зубья аналогичны прямым зубьям, однако отклонены от оси шестерни.Наиболее сложными являются криволинейные зубы, дефект которых задается различными формулами (функциями).Такое разнообразие формы зубьев конических шестерен объясняется различиями в нагрузочной способности шестерен и их шумности.Шестерни с прямыми зубьями выдерживают наименьшие нагрузки, но они и самые шумные.Передачи с косыми зубьями менее шумны и работают более плавно.А самые большие нагрузки выдерживают шестерни с изогнутыми и круглыми зубьями, они же наименее шумные.
По взаимному расположению шестерен пары делятся на две большие группы:
● Обыкновенные, с совпадающими вершинами исходных поверхностей шестерен (то есть, если представить шестерни в виде конусов, то их вершины сойдутся в одной точке);
● Гипоидный, со смещенными вершинами начальных поверхностей шестерен.
Коническийпара с круглым зубомГипоидно-коническая пара с изогнутым зубом
В первом случае оси шестерен расположены в одной плоскости, во втором - в одной из плоскостей оси смещены.Гипоидные передачи могут состоять только из конических шестерен с косыми или криволинейными зубьями, они обладают высокой нагрузочной способностью и работают практически бесшумно.
Конические передачи могут быть изготовлены одновременно с валом или отдельно от него.Обычно вал имеет шестерни малого диаметра, большие шестерни редукторов ведущего моста имеют большое внутреннее отверстие для крепления на корпусе дифференциала.Шестерни изготавливаются из специальных марок стали по различным технологиям - токарно-фрезерной, накатки, штамповки с последующей накаткой и т. д. Конические пары для своей работы требуют постоянной смазки, а в гипоидных передачах применяют специальные марки смазок.
Производительность и стандартизация конических передач
Из основных характеристик конических передач следует выделить:
● Передаточное число – рассчитывается из соотношения количества зубьев шестерни и колеса (обычно лежит в пределах от 1,0 до 6,3, хотя может отличаться в большую сторону);
● Средний нормальный и внешний окружной модули;
● Геометрические размеры шестерен.
Существуют и другие параметры конических передач, но в процессе эксплуатации или для ремонта коробок передач или других механизмов они практически не используются.
Следует отметить, что в России характеристики и конструктивные особенности конических передач стандартизированы, сами передачи и механизмы изготавливаются по ГОСТ 19325-73 (общий для всех передач на основе конических передач), 19624-74 (цилиндрические передачи ), 19326-73 (шестерни с круглыми зубьями), ГОСТ 1758-81 и другие.
Применимость конических пар в транспортных средствах
Конические шестерни чаще всего применяются в редукторах трансмиссий автомобилей различного назначения:
Коническая пара является одной из основ редуктора ведущего моста.
● В качестве главной передачи в редукторах ведущих мостов заднеприводных и полноприводных автомобилей.Обычно такая передача выполняется в виде пары шестерен разного размера, одна из которых (ведомая) установлена непосредственно на корпусе дифференциала.Одноведущая передача выполнена в сборе с валом, двойная - с валом и другой шестерней (конической или цилиндрической);
● В качестве верхних и нижних редукторов ведущих передних мостов колесных тракторов.В верхних передачах обе шестерни могут иметь одинаковое число зубьев и размеры, они изготавливаются одновременно со своими валами.В нижних редукторах ведомая шестерня выполнена большого диаметра и имеет специальную конструкцию соединения с колесом;
● В различных узлах трансмиссии и других системах.Конические пары могут иметь разную конструкцию, но в целом соответствуют сказанному выше.
Так, автомобиль может иметь от одной (на автомобиле с одним ведущим мостом) до трех (у полноприводных трехосных автомобилей) и более (у многоосных автомобилей с полным приводом) конических пар, а у тягачей при переднем ведущем мосту четыре конических пары, в трансмиссии трактора можно использовать как минимум еще один такой механизм для передачи крутящего момента на вал отбора мощности.
Как правильно выбрать и заменить коническую пару
В процессе эксплуатации автомобиля коническая пара подвергается значительным нагрузкам – именно через нее весь крутящий момент от двигателя передается на ведущую ось, а также она подвергается вибрациям, толчкам и толчкам из-за взаимодействия с другими части.В результате со временем зубья шестерен изнашиваются в местах контакта, в них могут появиться сколы и наклепы, а в некоторых случаях зубья полностью скрашиваются.Все это проявляется износом механизма и повышенным шумом.При подозрении на неисправность механизм необходимо разобрать и проверить, при поломке шестерни заменить коническую пару.Менять только одну из шестерен не имеет смысла, так как в этом случае механизм вскоре снова станет источником проблем.
На замену следует брать коническую пару, которая по конструкции, размерам и характеристикам соответствует ранее установленному механизму.При необходимости можно выбрать механизм с другим передаточным числом, что улучшит характеристики автомобиля.Однако такую замену следует производить с осторожностью и только при полной уверенности в ее возможности и оправданности – об этом может сообщить сам производитель или специалисты.
Замену конической передачи необходимо производить в соответствии с инструкцией по ремонту автомобиля или трактора.Обычно эта работа требует значительного вмешательства в ведущий мост и коробку передач – для замены шестерен приходится практически полностью разбирать мост и отдельные его механизмы.В некоторых случаях придется заменить подшипники и уплотнительные элементы – их следует приобрести заранее.При установке шестерен и сборке коробки передач необходимо использовать рекомендованные производителем смазочные материалы.А после завершения ремонта необходима непродолжительная обкатка коробки передач.
При правильном подборе и замене конической пары отремонтированный механизм трансмиссии будет работать надежно, выполняя свои функции во всех режимах.
Время публикации: 13 июля 2023 г.