Техника - молодёжи 1953-03, страница 20

придумавшие зубья такой формы, которая обеспечила выполнение условия. поставленного механиками.

Изобретатель первого в мире металлообрабатывающего станка с су-портом, выдающийся русский ме-ханик-ученый А. К. Нартов в созданных им конструкциях широко пользовался зубчатыми передачами. Особенно мастерски эти передачи выполнены в знаменитом токарно-копировальном станке 1718 — 1729 годов.

А. К. Нартов нарезал колеса на им же созданных станках Он умел придавать боковым очертаниям зуба правильную геометрическую форму циклоиды — математической кривой, которую описывает любая точка на окружности колеса, катящегося по ровной поверхности. Колеса нартовских станков были выполнены с высокой степенью точности, которая была недостижима в других странах и поражает исследователей и в наши дни.

В конструкциях А. К. Нартова широко применялись издревле известные, но усовершенствованные им колесно-реечные передачи для преобразования вращательного движения колес в прямолинейное возвратно-поступательное движение и наоборот. Такое устройство было использовано А. К. Нартовым для передачи движения ползушкам су-портов. Это устройство оказалось настолько совершенным, что через 200 лет американские станкостроители повторили такую же передачу (фирма Сандстренд Рокфорд) в су-порте одного из своих станков выпуска 1925 года.

Именно в нашей стране, давшей миру первый станок с супортом, был разработан и наиболее совершенный профиль зубчатого зацепления. Во второй половине XVIII столетия действительный член Российской Академии наук Леонард Эйлер предложил для профиля зуба еще одну математическую кривую — эвольвенту. Зубья такого профиля обеспечивали плавное сцепление и расцепление зубчатых колес, позволяли в известных пределах менять расстояние между осями сцепленных колес, и благодаря этому они оказались наилучшими, быстро завоевали общее признание. И в наши дни чаще всего применяются зубчатые передачи с зубьями эвольвентного профиля.

Что же такое эвольвента?

Чтобы начертить эту кривую, укрепите на месте катушку и на окружности ее торца прикрепите короткий шнурок с привязанным к нему на свободном конце карандашом; намотайте на катушку один виток шнура, а затем, попрежнему натягивая шнурок, начните его разматывать, ведя при этом грифелем карандаша по бумаге, подложенной под катушку. Получится кривая, которая и называется эвольвентой.

В конце XIX столетия появились машины, работающие в условиях передачи очень больших сил, например сталепрокатные станы. Зубьям колес в этих машинах пришлось выдерживать огромную силовую нагрузку. Понадобились колеса с особо прочными зубьями. Задача была решена путем применения нового вида зубчатых колес, в которых каждый зуб как бы слагался из двух отдельных косых зубьев, соединенных под углом как откосы двускатной кровли. Такие

Схема сконструированной - А. К. Нартовым передачи токарного станка.

«■Анатомия» зубчатого колеса. Одной из важнейших характеристик колеса является его модуль. Он получается при делении шага колеса на число п.

колеса получили название «Шевронных». Они -отличаются значительной прочностью, очень плавным сцеплением и почти полной бесшумностью.

В течение многих веков механикам не удавалось усовершенствовать старинный способ передачи движения между двумя пересекающимися валами. С появлением паровых машин такая грубая и неточная передача не могла удовлетворить механиков. Они применили для этой цели колеса, в которых зубья располагались под углом к осям — конические зубчатые колеса.

Вместе с бурным развитием машиностроения в XIX столетии возникла потребность в передаче

с помощью зубчатых колес переменных скоростей и движения с периодическими остановками. Обе задачи были решены с помощью некруглых зубчатых колес. Первая — с помощью колес, имеющих форму эллипса. Если таких два колеса сцеплены и одно из них, вращаясь, приводит во вращение другое, то при любом новом положении (в течение одного оборота) меняется соотношение радиусов и поэтому меняется скорость движения на окружностях ведущего и ведомого колес.

Вторая задача была решена с помощью зубчатой пары, состоящей из так называемого мальтийского креста и ведущей шайбы. Торцы четырех концов мальтийского креста выполнены точно по радиусу шайбы. Эти концы разделены вырезами, с которыми сцепляется единственный зуб ведущей шайбы. Вал шайбы вращается непрерывно, а вал мальтийского креста вращается периодически; он останавливается, когда палец-зуб шайбы выходит из зацепления. Остановка длится до того момента, когда этот палец, сделав почти полный оборот, войдет в следующий вырез мальтийского креста и снова приведет его вал во вращение.

Таким образом, к началу XX столетия машиностроители уже располагали всеми видами зубчатых колес, которые действуют в современных машинах и приборах.

«АНАТОМИЯ ЗУБЧАТОГО КОЛЕСА

Если два обыкновенных круглых колеса прижаты друг к другу цилиндрическими поверхностями с достаточной силой и одному из них сообщено вращение, то и другое начнет вращаться. Сила трения, возникающая между ними, и передает движение от первого колеса ко второму. Такая передача называется фрикционной, основанной на трении

Во многих случаях невозможно по условиям работы механизма иметь постоянное усилие, достаточное для обеспечения необходимой величины трения между колесами. В таких случаях передачи трением непригодны: цилиндрические поверхности их колес будут проскальзывать, передачи движения не получится, ведущее колесо будет работать вхолостую.

Теперь сделаем для избежания скольжения следующее: на каждом из колес по его окружности на равном расстоянии нарастим одинаковые выступы, а между выступами оставим промежутки, точно равные ширине наращенных выступов, измеренной по дуге окружности; на этих промежутках сделаем вырезы, представляющие собой приближенно точную перевернутую внутрь колеса копию тех же выступов. Что же получилось? Наши оба колеса, по сути дела, не изменились: их основные, начальные окружности, которыми они соприкасались и как бы катились друт по другу, остались такими же. В каждом из колес по линии этих окружностей расположились чередующиеся основания выступов и вырезов. Но теперь по мере вращения выступы одного колеса входят в вырезы другого, — получились обычные зубчатые колеса. Все это рассказано для того, что-

20