Использование зубчатых колёс (шестерён) со ступицами
Применение зубчатых колёс широко распространено в современных машинах, механизмах и устройствах. В настоящее время изготовление зубчатых колёс предусмотрено для транспортных средств, энергетических установок, грузоподъёмных устройств, авиационной техники, сельскохозяйственных машин и точных приборов. В технических устройствах зубчатую передачу применяют, чтобы распространить вращательное движение между параллельными, скрещенными или пересекающимися осями валов.
Особенности зубчатых колёс со ступицами
Зубчатое сцепление (зубчатая передача), в своей основе имеющее зубчатое колесо со ступицей с калёными зубьями, эффективно передаёт вращательный момент, который создаёт двигатель и ведущий вал. Вместе с этим есть возможность изменения направления вращения, его частоты и мощности крутящего момента.
Большое разнообразие такой продукции предоставляет возможность составления собственных схем зубчатых передач для приведения в движение механизмов с разными габаритами и весом.
Формируется зубчатая шестерня со ступицей на зубчатом колесе, у которого калёные зубья.
Такие изделия используются, когда производятся буровые установки, оборудование¸ агрегаты и разнообразные транспортные трансмиссии. Для них можно назвать такие характеристики:
- небольшие динамические нагрузки, если сравнивать с другим сцеплением;
- отличная нагрузочная способность;
- высокий коэффициент полезного действия;
- простое обслуживание и обработка;
- отсутствует чувствительность при точном монтаже;
- использование только высококачественных материалов при изготовлении (конструкционная углеродистая сталь).
Из каких материалов изготавливаются шестерёнки со ступицей
Для изготовления используют разные виды материалов.
Стальное литье
Выполняется серьёзная продукция с диаметром больше 500 миллиметров. Стали марок 35Л…55Л.
Чугун
Этот материал применяется, когда производятся зубчатые колёса для нескоростной открытой передачи. Серые чугуны марок СЧ20…СЧ35, высокопрочные чугуны – ВЧ36…ВЧ50 (добавляется шаровидный графит и магний). Для зубьев чугунного колеса допускается ограниченное смазывание.
Пластмасса
Для быстроходной и слабонагруженной передачи. Здесь пластмассовое зубчатое колесо должно составлять пару с металлическим колесом. Колёса из пластика бесшумно работают, имеют плавный ход и не требуют тщательной смазки. В производстве предусмотрено применение текстолита (ПТ и ПТК), а также древесно-слоистых пластиков (ДСП-Г).
Из чего состоит зубчатое колесо со ступицей
Материал изготовления этой продукции (углеродистая и легированная сталь) обладает прочностью, долговечностью, устойчивостью к коррозионным процессам. Изделия легко переносят незапланированные температурные регламенты и агрессивную среду. Для уменьшения риска повредить зубья они подвергаются термообработке. Это делает поверхностный слой высокопрочным, предотвращает истирание и повышает прочность на изгиб.
Шестерня на первый взгляд имеет простое устройство, тем не менее, в её конструкции присутствуют разные части. Главный конструкционный компонент – диск с пропорциональным диаметром, а основная часть – обод с зубьями на торцевой и боковой поверхностях. Все они находятся в составах венца зубчатых колёс.
Зубья могут иметь различную геометрию. На это оказывает влияние тип передачи. Чтобы обеспечить закрепление деталей на валах механических устройств, предусмотрено изготовление ступицы. Она может быть с проходящим насквозь квадратным, многоугольным или цилиндрическим отверстием. Место её расположения – центральная часть диска. Для того чтобы закрепить цилиндрический вал, ступица оснащается шпонным пазом. Чтобы уменьшить вес всей конструкции, ступицу и обод делают с меньшей толщиной, чем имеет диск.
Преимущества зубчатых передач
Зубчатые колёса со ступицами обеспечивают хорошую работу механизмов благодаря своим достоинствам:
- технологичные устройства со стабильным передаточным числом;
- с их помощью скорость может просто регулироваться, настойка и установка возможна с массой вариаций;
- могут эксплуатироваться очень продолжительный период времени благодаря тому, что для изготовления применяется крепкий металл, и отсутствуют ломкие компоненты;
- независимо от того, что это у шестерён со ступицами небольшие размеры, они приспособлены для выдерживания существенных нагрузок;
- способствуют обеспечению высокого уровня КПД – до 0,99 (на одну пару колёс), при этом не требуются большие затраты;
- обеспечивают постоянно высокую и надёжную работу механизмов при простом обслуживании;
- компактные устройства дают возможность использования других агрегатов, например, более компактного насоса с высокой мощностью;
- качественные зубчатые пары обеспечивают образование минимального люфта;
- применяются в широких диапазонах мощностей и скоростей;
- отличаются высокой надёжностью, несмотря на различные условия эксплуатации.
Профессиональные мастера, механики и специалисты, имеющие техническое образование, имеют одинаковое мнение, что шестернями и зубчатыми колёсами называют одни и те же детали. Это подтверждено и в межгосударственном стандарте с перечислением основной терминологии и обозначений зубчатых передач.
Зубчатое колесо
Изобретение относится к зубчатым колесам и может быть использовано в коробках передач. Зубчатое колесо (10) содержит ступицу (15), круглый зубчатый обод (11) с зубчатым венцом (12) и, по меньшей мере, одну промежуточную стенку (14), которая связывает зубчатый обод (11) и ступицу (15) таким образом, чтобы ступица (15) фиксировалась, по существу, около центра зубчатого обода (11). Аксиальные концы ступицы (15) оканчиваются около или в пределах плоскости, которая ограничена аксиальными концами зубчатого обода (11) поперечно по отношению к продольному валу, вокруг которого должно быть размещено зубчатое колесо. По меньшей мере один из аксиальных концов ступицы (15) имеет соединительное устройство (16), выполненное как одно целое и предназначенное для вращения относительно ступицы смежного зубчатого колеса. Зубчатый обод (11) и ступица (15) являются двумя отдельными частями, соединенными вместе с помощью крепежного соединения (17) для образования зубчатого колеса (10). Изобретение направлено на повышение прочности и надежности зубчатого колеса. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.
Настоящее изобретение относится к зубчатому колесу согласно вводной части пункта 1 формулы изобретения.
Зубчатые колеса используются в многочисленных применениях, например, в коробках передач для согласования скоростей вращения и для силовой передачи от первичного двигателя до финального использования.
Зубчатые колеса различных размеров и конфигураций используются в коробках передач для обеспечения желательных изменений скорости вращения и силовой трансмиссии. В коробке передач зубчатые колеса размещаются вокруг продольного главного вала и распределительного вала. Каждое зубчатое колесо имеет ступицу, которая окружает вал и которая размещается в центре зубчатого обода, снабженного зубьями вокруг его внешней периферии. Зубчатые колеса, размещенные вдоль вала, присоединяются с помощью их ступиц к смежным зубчатым колесам для предотвращения относительного вращения вокруг вала. Однако это означает, что ступицы должны быть длиннее, чем зубчатый обод, для обеспечения надежного зацепления между смежными ступицами, что приводит к появлению зазора между смежными зубчатыми колесами. Ширина зубчатого колеса имеет размер с учетом крутящего момента, который должен передаваться с его помощью, и зазоры, таким образом, приводят к увеличению общей длины коробки передач. Иное зубчатое колесо, предполагаемое для решения этой проблемы и описанное в EP 1464874, имеет ступицу с зубьями, которые являются не длиннее, чем длина зубчатого обода. Эти зубья изготавливаются как отдельная часть, которая прикрепляется впоследствии к кованой ступице зубчатого колеса. Однако зубчатое колесо с такой конфигурацией является дорогостоящим в изготовлении.
Следовательно, имеется необходимость в зубчатом колесе, которое обеспечивает лучшее использование имеющегося пространства в коробке передач и которое может быть изготовлено с приемлемой себестоимостью.
Целью настоящего изобретения является создание зубчатого колеса, которое удовлетворяет вышеописанной потребности.
Эта цель достигается с помощью зубчатого колеса в соответствии с независимым пунктом формулы изобретения, которое содержит ступицу, круглый зубчатый обод и, по меньшей мере, одну промежуточную стенку, которая связывает зубчатый обод и ступицу. Зубчатое колесо отличается тем, что, по меньшей мере, один из аксиальных концов ступицы имеет соединительные устройства, выполненные как одно целое, предназначенные для фиксации зубчатого колеса с возможностью вращения относительно ступиц смежных зубчатых колес, и тем, что аксиальный конец/концы ступицы, каждый, содержат конец соединительного устройства на или в пределах плоскости, которая ограничена соответствующим аксиальным концом зубчатого обода поперечно по отношению к продольному валу, вокруг которого должно быть размещено зубчатое колесо. Круглый зубчатый обод и ступица представляют собой две отдельные части, которые изготавливаются отдельно для того, чтобы, в конечном итоге, быть соединенными вместе с помощью одного или более крепежных соединений для образования зубчатого колеса.
С помощью вышеописанной конструкции зубчатого колеса ступица и зубчатое колесо могут быть изготовлены и подвергнуты механической обработке отдельно перед тем, как они будут соединены вместе, позволяя получить ступицу с зубьями, которая не продолжается аксиально дальше, чем зубчатый обод, что приводит к весьма положительному эффекту в отношении общей длины, например, коробки передач, которая содержит ряд зубчатых колес, размещенных бок о бок в ней.
Зубчатое колесо согласно настоящему изобретению функционирует лучше, чем обычное зубчатое колесо, поскольку все поверхности составных частей могут быть подвергнуты механической обработке с большей точностью, тем самым зубчатое колесо будет лучше сбалансировано и, следовательно, генерировать меньшую вибрацию, соответственно, с уменьшением риска поломок в течение более длительного срока.
Промежуточная стенка зубчатого колеса может быть выполнена или как одно целое со ступицей или с зубчатым ободом, или может быть отдельной частью.
Зубчатое колесо согласно настоящему изобретению также позволяет выбор различных материалов для разных частей, что может иметь положительный эффект как в отношении функционирования зубчатого колеса с точки зрения материалов, так и в отношении себестоимости механической обработки.
Зубчатое колесо согласно настоящему изобретению также обеспечивает качество различных частей, подлежащих улучшению, поскольку в значительной степени обеспечена возможность их доступа для механической обработки, и их обработка может быть выполнена до того, как они соединены вместе.
Другое преимущество зубчатого колеса согласно настоящему изобретению состоит в том, что оно может быть выполнено с помощью более предпочтительного способа изготовления различных частей отдельно до их соединения вместе. Более оптимизированная конфигурация позволяет дополнительное уменьшение толщины и количества материала, использованного в некоторых частях зубчатого колеса. Более оптимизированная конфигурация зубчатого колеса также может означать, что могут быть уменьшены обычно имеющиеся отверстия и каналы, необходимые при изготовлении с помощью существующих способов, что может иметь положительные эффекты в отношении прочности и т.д.
Зубчатое колесо согласно настоящему изобретению также позволяет размещение промежуточной стенки на некотором расстоянии от осевой линии зубчатого колеса, что может быть полезным в случае, если нагрузки на зубчатое колесо являются по некоторым причинам больше на одной стороне, чем на другой.
В варианте осуществления зубчатого колеса согласно настоящему изобретению зубчатый обод, промежуточная стенка и/или ступица выполнены из разных материалов, что позволяет оптимизировать различные части независимо друг от друга.
В варианте осуществления зубчатого колеса согласно настоящему изобретению зубчатый обод и ступица соединены вместе с помощью двух промежуточных стенок, которые продолжаются по существу в радиальном направлении от ступицы до зубчатого обода. Этот вариант осуществления может быть очень предпочтительным, например, в случае, если нагрузка на зубчатое колесо является большой или если пространство между двумя стенками по возможности может быть использовано для охлаждающей или смазочной среды.
В варианте осуществления зубчатого колеса согласно настоящему изобретению крепежное соединение принимает вид прессового соединения. В этом случае длина промежуточной стенки является несколько больше, чем расстояние между ступицей и внутренней стороной зубчатого обода, с тем, чтобы создавалось необходимое усилие для поддержания различных частей фиксированными друг относительно друга, когда ступица и промежуточная стенка вдавливаются в пространство около центра зубчатого обода.
В варианте осуществления зубчатого колеса согласно настоящему изобретению крепежное соединение принимает форму сварного соединения. Сварное соединение может быть или обычного типа, при котором добавляется материал для сварного шва, или сварным соединением, получаемым сваркой трением, при котором материалы в контактных поверхностях между смежными частями становятся пластифицированными и тем самым соединяются вместе.
В варианте осуществления зубчатого колеса согласно настоящему изобретению крепежное соединение принимает форму адгезивного соединения или резьбового соединения.
Комбинации этих различных типов крепежного соединения также возможны для увеличения надежности крепежного соединения или в случае, если материалы, из которых выполнены части, накладывают конкретные требования.
В варианте осуществления зубчатого колеса согласно настоящему изобретению внутренняя сторона зубчатого обода имеет одно или более выступающих утолщений, на которые может опираться промежуточная стенка. Эта конфигурация внутренней стороны зубчатого обода облегчает изготовление зубчатого колеса в том, что промежуточная стенка может опираться на это утолщение вплоть до частей, которые неразъемно скреплены вместе.
В варианте осуществления зубчатого колеса согласно настоящему изобретению промежуточная стенка снабжена одной или более выемками для уменьшения веса зубчатого колеса и количества используемого материала. Это может привести к значительной экономии в случае, если выемки размещены в участках промежуточной стенки, где нагрузки являются небольшими.
Настоящее изобретение также относится к коробке передач, содержащей, по меньшей мере, два зубчатых колеса по любому из п.п.1-9.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение объясняется более подробно со ссылкой на чертежи, которые изображают половину сечения зубчатого колеса, то есть сечение от центра зубчатого колеса к его зубчатому ободу. Фиг.1 изображает первый вариант осуществления зубчатого колеса согласно настоящему изобретению, и фиг.2 — второй вариант осуществления зубчатого колеса согласно настоящему изобретению.
Подробное описание изобретения
Фиг.1 изображает зубчатое колесо 10, содержащее круглый зубчатый обод 11, снабженный зубчатым венцом 12 вокруг его внешней периферии. Зубья на зубчатом венце 12 могут быть прямыми или наклонными и иметь размер с учетом ожидаемых нагрузок, которые зубчатое колесо 10 должно передавать. Осевая длина (ширина) зубчатого обода 11 и, следовательно, также зубчатого венца 12 определяется с учетом нагрузок, которые должны передаваться зубчатым колесом 10. Зубчатое колесо 10 также содержит промежуточную стенку 14, которая продолжается по существу радиально наружу от ступицы 15, размещенной около центра зубчатого колеса. В этом варианте осуществления зубчатого колеса промежуточная стенка 14 составляет единое целое со ступицей 15, но также может иметь вид полностью отдельной части, выполненной с возможностью прикрепления к зубчатому ободу и ступице на этапах ее изготовления. Промежуточная стенка 14 соединяет зубчатый обод 11 и ступицу 15.
Для облегчения изготовления зубчатого колеса 10 внутренняя сторона зубчатого обода может быть снабжена опорным утолщением 13, на которое может опираться промежуточная стенка 14 вплоть до неразъемного крепежного соединения 17, в этом случае сварное соединение, которое фиксирует различные части друг к другу, размещено на месте около перехода между зубчатым ободом 11 и промежуточной стенкой 14. Утолщение 13 обычно размещено таким образом, чтобы промежуточная стенка 14 была размещена около центра зубчатого колеса 10 для предотвращения косонаправленных нагрузок в зубчатом колесе, что может приводить к угловым отклонениям между различными компонентами. Зубчатое колесо также может содержать две или более промежуточных стенки, предпочтительно, размещенных симметрично в зубчатом колесе. В таком случае опорные утолщения 13 будут использоваться преимущественно для каждой промежуточной стенки.
Ступица 15 имеет по существу круглую цилиндрическую форму с центральным круглым отверстием 18, проходящим через нее для непоказанного вала. Один аксиальный конец ступицы снабжен соединительными зубьями 16 для соединения зубчатого колеса 10 с возможностью вращения со смежным зубчатым колесом, снабженным соответствующими соединительными зубьями. Если зубчатое колесо подлежит соединению с возможностью вращения со смежными зубчатыми колесами с обеих сторон, оба конца ступицы снабжены зубьями. Аксиальный конец или концы ступицы, которые обеспечены соединительными зубьями 16, заканчиваются на или в пределах плоскости, которая ограничена соответствующими аксиальными концами зубчатого обода 11 поперечно по отношению к продольному валу, вокруг которого должно быть размещено зубчатое колесо.
Соединительные зубья 16 направлены или в радиальном направлении от концевых поверхностей ступицы 15, или в осевом направлении от концевых поверхностей ступицы. Однако соединительные зубья 16 никогда не продолжаются в осевом направлении дальше, чем зубчатый обод 11, для того, чтобы свести к минимуму нежелательное пространство, которое образовано между смежными зубчатыми ободами, в случае, если длина ступицы является больше длины зубчатого обода.
Фиг.2 изображает второй вариант осуществления зубчатого колеса 20 согласно настоящему изобретению. Это зубчатое колесо 20 содержит части, подобные тем, которые описаны выше, а именно зубчатый обод 21 с зубчатым венцом 22, промежуточную стенку 24 и ступицу 25 с соединительными зубьями 26, размещенными в соединении с одним концом ступицы 25, и по существу кругообразно размещенное отверстие 28 для вала, вокруг которого должно размещаться зубчатое колесо 20. Однако в этом случае внутренняя сторона зубчатого обода 21 является по существу ровной, без опорного утолщения, и промежуточная стенка 24 и зубчатый обод 21 соединены вместе с помощью сварного соединения 27, связанного с переходом между промежуточной стенкой 24 и внутренней стороной зубчатого обода 21 на каждой стороне промежуточной стенки 24.
Различные альтернативные крепежные соединения между частями были описаны выше и могут преимущественно использоваться в комбинации друг с другом для большей надежности при закреплениях. Если используются резьбовые соединения, внутренняя сторона зубчатого обода и/или внешняя сторона ступицы преимущественно снабжены радиально направленным выступом, на который опирается промежуточная стенка. Для надежного закрепления вместе различных частей завинчиваются винты в осевом направлении через выступ и промежуточную стенку.
Настоящее изобретение было описано на основе варианта осуществления зубчатого колеса. Однако возможны дополнительные изменения, например, в размерах и детальной конфигурации различных частей. Кроме того, промежуточная стенка зубчатого колеса может быть смещена от центральной плоскости зубчатого колеса с точки зрения дальнейшей оптимизации зубчатого колеса в соответствии с действующим режимом нагрузки.
Несмотря на то, что изобретение было описано на основе различных примерных вариантов осуществления, настоящее изобретение не ограничено этим, но определено на основе соответствующей формулы изобретения.
1. Зубчатое колесо (10; 20), содержащее:
ступицу (15; 25) с соответствующими первым и вторым аксиальными концами, выполненную с возможностью размещения вокруг оси вращения;
круглый зубчатый обод (11; 21) с соответствующими первым и вторым аксиальными концами и внешней периферией, которая снабжена зубчатым венцом (12; 22); и
по меньшей мере, одну промежуточную стенку (14; 24), которая связывает зубчатый обод (11; 21) и ступицу (15; 25) таким образом, чтобы ступица (15; 25) фиксировалась, по существу, около центра зубчатого обода (11; 21), отличающееся тем, что, по меньшей мере, один из соответствующих первого и второго аксиальных концов ступицы имеет соединительные устройства (16; 26), выполненные как одно целое, предназначенные для фиксации зубчатого колеса (10; 20) с возможностью вращения относительно ступицы смежного зубчатого колеса, при этом аксиальный конец/концы ступицы (15; 25), которые содержат конец соединительных устройств около или в пределах плоскости, которая ограничена соответствующим аксиальным концом зубчатого обода (11; 21) поперечно по отношению к продольному валу, вокруг которого должно быть размещено зубчатое колесо, причем зубчатый обод (11; 21) и ступица (15; 25) представляют собой две отдельные части, соединенные вместе с помощью крепежных соединений (17; 27) для образования зубчатого колеса (10; 20).
2. Зубчатое колесо (10; 20) по п.1, отличающееся тем, что зубчатый обод (11; 21), промежуточная стенка (14; 24) и/или ступица (15; 25) выполнены из разных материалов.
3. Зубчатое колесо по п.1 или 2, отличающееся тем, что зубчатый обод и ступица соединены вместе с помощью двух промежуточных стенок, которые продолжаются, по существу, в радиальном направлении от ступицы до зубчатого обода.
4. Зубчатое колесо по п.1 или 2, отличающееся тем, что крепежное соединение содержит прессовое соединение.
5. Зубчатое колесо (10; 20) по п.1 или 2, отличающееся тем, что крепежное соединение (17; 27) содержит сварное соединение.
6. Зубчатое колесо по п.1 или 2, отличающееся тем, что крепежное соединение содержит адгезивное соединение.
7. Зубчатое колесо по п.1 или 2, отличающееся тем, что крепежное соединение содержит резьбовое соединение.
8. Зубчатое колесо (10) по п.1 или 2, отличающееся тем, что внутренняя сторона зубчатого обода (11) имеет одно или более выступающих утолщений (13), на которые может опираться промежуточная стенка (14).
9. Зубчатое колесо по п.1 или 2, отличающееся тем, что промежуточная стенка снабжена одной или более выемками для уменьшения веса зубчатого колеса и количества используемого материала.
10. Коробка передач, содержащая, по меньшей мере, два зубчатых колеса (10; 20) по любому из пп.1-9.
Всё про ступицу колеса и подшипник ступицы
Ступичный узел, на котором держится колесо, несет на себе весь вес автомобиля, дополнительно усиленный динамическими нагрузками (разгон, торможение, повороты).
Как правило, комплектом ступицы или ступичным узлом называют саму ступицу вместе с подшипником, стопорными кольцами, болтами и гайками, а в отдельных случаях к нему еще относится и ось ступицы.
Ступица, подшипник и ось
Ступица колеса
Ступица служит основой для установки колесного диска и тормоза. Ее задача – обеспечивать фиксацию и свободное вращение колеса и сопутствующих деталей, а для ведущих колес ступица служит звеном передачи момента вращения от дифференциала на колесо. Это одна из самых надежных деталей подвески, и вывести из строя ступицу можно разве что в результате аварии или очень длительной эксплуатации в тяжелых условиях.
Для работы при постоянных нагрузках ступицы делают цельнометаллическими: из литой стальной болванки вытачивают деталь нужной формы. Такой способ позволяет изготовить прочную конструкцию без участков напряжения.
На внешний (большой) обод ступицы крепится тормозной диск (барабан) и колесный диск, фиксируемые входящими в комплект болтами или шпильками. Внутренний обод снабжается подшипником (одним или двумя), которые могут располагаться на внешней или внутренней части ступицы, в зависимости от ее назначения и места установки.
Ступица колеса без подшипников и в сборе с подшипниками
Способ установки зависит от того, ставится она на управляемые или неуправляемые (передние или задние), ведущие или ведомые колеса.
По конструктивным особенностям разделяют 4 основных вида ступиц:
- Для ведущих неуправляемых колес (задние колеса автомобилей с задним или полным приводом). На такую ступицу передается усилие от дифференциала через полуось, которая может иметь цапфу, входящую в ступицу, или фланец для крепления.
- Для ведомых неуправляемых колес (задние колеса переднеприводных автомобилей). В таких случаях ступица объединяется с подшипниками в одно целое, а ось ступицы крепится на рычаг заднего моста.
- Для ведущих управляемых колес (передний мост переднеприводных или полноприводных автомобилей). Здесь передача крутящего момента идет через ШРУС, цапфа которого входит в зацепление со шлицами ступицы.
- Для ведомых управляемых колес (передний мост заднеприводных автомобилей). Ось ступицы устанавливается в поворотный кулак.
Помимо этих, есть и другие варианты конструкции, обусловленные особенностями того или иного автомобиля.
Для некоторых моделей автомобилей различают ступицы для левого и правого колеса, если у них асимметричное крепление. При покупке нужно обращать внимание на сторону установки: левая, правая или универсальная двухсторонняя.
Подшипник ступицы
Ступичный подшипник – одна из самых нагруженных деталей, на которую не только приходится вес автомобиля, но и дополнительные нагрузки от торможений-ускорений-поворотов. Механизм, работающий в таких условиях, делается максимально надежным, и современные подшипники рассчитаны на 200 тыс. км аккуратного «европейского» вождения или 50-100 тыс. км езды по плохим дорогам.
Если сама ступица обеспечивает вращение колеса, то подшипник фиксирует всю конструкцию на подвеске.
По конструкции подшипники делятся на однорядные и двухрядные, шариковые радиально-упорные и конические роликовые. Чем больше опорная поверхность подшипника, тем меньше нагрузка на его элементы и тем дольше срок службы, поэтому многие производители отдают предпочтение коническим подшипникам, которые устанавливаются либо парой (для компенсации разнонаправленных нагрузок), либо сразу делаются двухрядными.
На торцевой поверхности подшипник имеет защитное кольцо, надежно предохраняющее от вытекания пластичной смазки и попадания внутрь воды и грязи. Повреждение кольца означает замену самого подшипника: все они делаются неразборными и неремонтируемыми.
Схема ступицы переднего колеса с подшипником.
1. Поворотный кулак. 2. Наружное грязеотражательное кольцо.
3. Ступичный подшипник. 4. Ступица. 5. Упорная шайба. 6. Гайка.
7. Стопорное кольцо. 8. Внутреннее грязеотражательное кольцо.
Виды ступичных подшипников
В современных иномарках уже не используются обслуживаемые подшипники устаревших моделей (так называемые подшипники нулевого поколения), нуждающиеся в регулировке и смазке. Их место заняли двухрядные подшипники типа HUB-I (первого поколения), которые можно заменить отдельно от ступицы.
Второе поколение – подшипники HUB-IІ, наружная обойма которых снабжена фланцем с крепежными отверстиями, и с его помощью подшипники фиксируются на элементах подвески.
Подшипники HUB-IІ с вращением по внутреннему (слева)
и по наружному кольцу (справа).
Самый современный вариант – подшипник ступицы третьего поколения HUB-IІІ, представляющий собой ступичный узел в сборе, в котором подшипник защищен от внешних воздействий, обладает минимальными показателями радиального биения и отклонениями от линейных размеров. В качестве одной из сторон обоймы (поверхностей качения) в подшипниках HUB-IІІ используется поверхность самой ступицы, что дополнительно снижает вес всей конструкции.
Ступичные узлы HUB-IІІ для ведущего (слева)
и ведомого колеса (справа)
Подшипники второго и третьего поколения снабжаются кассетными уплотнителями, позволяющими газам выходить из рабочей полости, но не пропускающими внутрь влагу и грязь.
Ступичные узлы четвертого поколения HUB-IV объединены со ШРУСами, а конструкции пятого поколения – с тормозными дисками. Такие решения пока не внедряются широко, находясь в стадии разработок и испытаний.
Интеграция в ABS
На современные ступичные узлы могут устанавливаться датчики и сенсоры антиблокировочной системы. Это может быть как классическое зубчатое кольцо, так и новейшего образца магнитный энкодер с переменными участками магнитных полюсов, передающий данные о скорости вращения колеса на считывающий сенсор.
Преимущества магнитных энкодеров – маленький вес (что важно для неподрессоренной массы) и возможность считывать данные при низкой скорости движения колеса. Сами активные датчики имеют меньший вес по сравнению со старыми моделями и легче монтируются на ступичный подшипник.
Система ASB (Active Sensor Bearing)
с кольцом радиального (сверху) и осевого (снизу) типа
Неисправности
Как правило, сама цельнометаллическая ступица практически не ломается. Большинство неисправностей происходит из-за износа подшипника, как естественного, так и аварийного. Признаки неисправности подшипника: гул при движении, перегрев, потеря смазки, деформация поверхности, люфт колеса. Ступичный подшипник требует замены приблизительно раз в 3 года, но этот срок может сократиться или продлиться в зависимости от стиля вождения, режима эксплуатации автомобиля и других факторов нагрузки.
Специалисты рекомендуют проверять состояние ходовой на каждом ТО: мастера смогут выявить и устранить проблему в самом начале, не дожидаясь аварии.
Лопнул шарик в подшипнике ступицы
Ни сама ступица, ни ступичный подшипник ремонту не подлежат: при выявлении неисправностей их можно только заменить. Замена может делаться только на той стороне, где это нужно (слева или справа). В отличие от многих других частей подвески, в случае с деталями ступицы парная замена не обязательна.
Даже при высоком качестве самой детали и безупречной ее установке, рано или поздно менять подшипник придется. Лучше это делать сразу при появлении признаков неисправности, а не дожидаться неприятных сюрпризов.
О том, как выбрать комплект ступицы и на какие бренды обратить внимание, читайте наш «Гид покупателя».
Зубчатое колесо
Зубчатое колесо — один из основных элементов зубчатой передачи, работающий в паре с другим зубчатым колесом (шестерней) или зубчатой рейкой. Служат зубчатые колеса для передачи и преобразования механической энергии между силовыми агрегатами и далее для исполнительных механизмов машин. Зубчатые передачи имеют преимуществами перед другими видами передач:
- Способность выдерживать значительные нагрузки при меньших габаритах.
- Постоянство и высокое значение (до нескольких сот) передаточного числа.
- Надежность и длительный срок службы.
- Применение в широком диапазоне скоростей и мощностей.
Виды зубчатых колес и область применения
Цилиндрические зубчатые колеса прямозубые. С наружным и внутренним зацеплением. Служат для передачи энергии вращения между валами с параллельными осями. Наиболее распространены благодаря сравнительной простоте изготовления, обслуживания, надежности и малым габаритам. Применяются во всех отраслях машиностроения: станкостроение, тяжелое оборудование, автомобильное производство, производство редукторов и др. Передачи с прямозубыми цилиндрическими колесами обладают наиболее высокой кинематической точностью. Поэтому востребованы в приборостроении.
Конические зубчатые колеса (с прямой и тангенциальной формой зуба). Для зубчатых передач с пересекающимися осями (обычно под 90 градусов). Требуют для изготовления специальных станков, более требовательны к точности изготовления, точности установки, усложняют конструкцию опор валов.
Применяются во фрезерных и зубонарезных станках. Также нашли применение в конических редукторах, дифференциальных механизмах — там, где по компоновке редуктора предусмотрены передачи с пересекающимися осями.
Червячные колеса. Для зубчатых передач с перекрещивающимися (обычно под 90 градусов) осями. Сложнее цилиндрических колес в изготовлении, быстрее изнашиваются.
Обладают низким уровнем шума, плавностью хода, обусловленные особенностями механического зацепления червяка и червячного колеса. Эти свойства ценятся в металлообрабатывающих станках, цеховых электрокарах, мешалках, бетономешалках, приводах ворот и т.д.
Только у червячных колес есть эффект «самоторможения» для передач с передаточным числом свыше 1:35. При остановке электродвигателя выходной вал невозможно провернуть. Поэтому червячные колеса применяют в редукторах там, где важна техника безопасности, сохранность грузов при перегрузке: подъемники, наклонные транспортеры. При определённых требованиях это позволяет сэкономить на дополнительном тормозном устройстве.
Подбор зубчатых колес по каталогу
Компания Техноберинг предлагает качественные зубчатые колеса производства Sati (Италия). Вся продукция сертифицирована, соответствует ГОСТ РФ и стандартам ISO.
Пользуйтесь удобной интерактивной таблицей для подбора зубчатых колес. Она простая, интуитивно понятная. Просто заполняйте характеристики (вводите или выбирайте из предложенных вариантов) последовательно согласно спецификации по вашей документации.
- Для цилиндрических зубчатых колес: передаточное число, количество зубьев и наличие (отсутствие ступицы).
- Для конических колес. Конические зубчатые колеса очень требовательны к точности изготовления и точности установки, поэтому производитель рекомендует приобретать сразу пару зубчатой передачи. Для выбора пары необходимо ввести: модуль, передаточное число и количество зубьев обеих шестерен.
Зубчатые колеса выпускают также компании SKF (Швеция) и Bonfiglioli Riduttori (Италия).
Приобретайте ответственные решения для производственных задач в компании с долголетней репутацией, широкой линейкой продукции и легкодоступным оперативным складом.
Опытные специалисты Техноберинга подскажут, быстро подберут и порекомендуют наиболее оптимальный вариант зубчатой пары для решения вашей производственной задачи.
Магазин Техноберинг — надёжный поставщик качественных колес и шестерен для зубчатых передач!