В современном машиностроении зубчатые передачи представляют собой важные технические устройства, используемые практически во всех областях производства и техники. Зубчатые передачи применяются для передачи вращательного движения между валами и изменения частоты вращения либо направления движения, например в редукторах. Ключевым элементом зубчатой передачи являются зубчатые колеса. Зубчатые колеса — детали простого профиля, выполняющие основные механические функции редуктора. Конические зубчатые колеса применяют в передачах, где оси валов расположены под углом 90 град., т. е. в ортогональных передачах. Несмотря на то что конические колеса сложнее, чем цилиндрические, в изготовлении и монтаже, они имеют достаточно широкое применение в машиностроении, определяемое условиями компоновки узлов машин. Однако на данный момент не существует стандартных критериев классификации, что усложняет процесс выбора конических колес при проектировании редукторов. В данной работе будут рассмотрены факторы, оказывающие влияние на конструктивные характеристики рабочих колес, и предложены критерии для их классификации [1–4].
К основным факторам, влияющим на производительность конической шестерни, относят:
• уровень шума и вибрации, создаваемых конической передачей в зацеплении и влияющих на износ как компонентов передачи, так и других деталей механизма;
• режим работы механизма, зависящий от скорости вращения при различных условиях эксплуатации, степени нагруженности и агрессивности среды, что оказывает влияние на выбор и степень работоспособности конической шестерни;
• конструкция конической шестерни, включающая форму зубьев, существенно влияет на параметры зацепления в передаче;
• износостойкость зубьев, влияющая на производительность конической шестерни (будет проводиться на основании данных предыдущих пунктов) (рис. 1) [1, 4].
Существует несколько основных видов конических шестерен: с прямыми зубьями, с косыми зубьями и с круговыми зубьями, а также с криволинейными зубьями. Каждый из видов шестерен имеет свои особенности, области применения в машиностроении. Прямозубые передачи применяют при более низких скоростях и щадящих условиях работы, а при более высоких скоростях используют шестерни с круговыми или косыми зубьями, с целью обеспечения большей несущей способности и снижения уровня шума [2–5].