Зубчатые колеса

Определение "Зубчатые колеса" в словаре Брокгауза и Ефрона

Зубчатые колеса (Engrenages, toothed wheels, Zahnrä der) — связывают два вала, которые вследствие того принуждены обращаться со скоростями, обратно пропорциональными числу зубцов, насаженных на них колес, из которых меньшее обыкновенно называется "шестерней". Движение происходит так, как будто "начальные круги" этих колес, проходящие около средины вышины их зубцов, катятся один по другому без скольжения, поэтому имеют одну и ту же скорость на окружности, вследствие чего числа их оборотов и оказываются в обратном отношении их окружностей, радиусов или числа зубцов. Отсюда правило: число оборотов вала первого колеса так относится к числу оборотов вала последней шестерни, как произведение радиусов всех шестерен относится к произведению радиусов всех колес. Но это отношение всегда верно только для полных оборотов, в течение же постепенного перехода точек соприкосновения одной и той же пары зубцов по их поверхностям, оно вообще меняется, потому что отношение расстояний этой точки соприкосновения до осей вращения может изменяться разно. Было придумано много форм зубцов, удовлетворяющих условиям равномерной передачи вращения, о чем подробнее будет сказано в ст. Механизм. Здесь же затронем только практическую сторону вопроса.

Принудительная связь, производимая З. колесами, делает их незаменимыми для разного рода счетчиков, часов, винторезных станков и вообще в тех случаях, где отношение числа полных оборотов должно сохраняться постоянным. Но точное исполнение З. колес трудно, и потому между их зубцами всегда остается больший или меньший зазор. Поэтому-то З. колеса работают обыкновенно с шумом, особенно, если сила или сопротивление подвержены быстрым переменам. В тяжелых машинах вследствие этого часто происходят поломки, поэтому-то на фабриках часто заменяют зубчатые колеса более дорогими, но плавно действующими ремнями. В старину З. колеса делались из дерева, зубцы из красного бука, граба ила даже из бакаута, а ободы и спицы — из более мягкой породы. Формы зубцов представляли подражание обтершимся и поэтому плавнее ходящим старым зубцам; благодаря упругости дерева, движение передавалось довольно плавно, если диаметры колес и шестерней не очень много отличались один от другого и поэтому постоянно сцеплялось по несколько пар зубьев. Еще и теперь делают иногда большие З. колеса с чугунным ободом, в который заключены зубцы из бакаута, обработанные по правильному профилю. При хорошем исполнении такие колеса работают чрезвычайно плавно (пример: передача от центральной паровой машины валам кронштадтской пароходной фабрики). Меньшего размера З. колеса обыкновенно отливаются из чугуна или бронзы, по деревянной модели, обработанной на зуборезной машине. Это более или менее грубое подобие круговой делительной машины (см.), где вместо резца работает профильная "шарожка", вырезывающая последовательно зубец за зубцом. Вместо бесконечного винта или лимба с делениями такие машины часто снабжаются многими концентрическими кругами, разделенными на разное число равных частей правильно просверленными дырочками; заостренный штифт, входя последовательно в эти углубления, прочно удерживает круг во время обработки углубления зубца. В настоящее время часто формуют З. колеса без модели, помощью шаблона, для двух последовательных зубцов, укрепленного на особой, удобно переносимой делительной машине. Такая "шаблонная" формовка не только обходится дешевле, но даже дает лучшие результаты, чем дорогие, но легко коробящиеся деревянные модели. Для самых правильных колес обрабатывают зубцы после отливки на зуборезной машине, маленькие колеса счетчиков и часов вырезывают этим приемом прямо из обточенных кружков (см. Часовое производство). З. колеса игрушек с заводом и дешевых американских часов прямо штампуются из листового металла.

В. Л.

В винтовом зубчатом колесе зубцы нарезаны не перпендикулярно к оси колеса, но по отрезкам винтовых линий, начерченных на цилиндрическом ободе колеса. Преимущество винтовых нарезок — меньшее изнашивание колеса и меньший шум при передаче.

Дифференциальные зубчатые колеса — совокупность трех систем З. колеса, А, В и С, из которых одна (С) движется со скоростью равной разности скоростей двух других систем (А и В). При равенстве скоростей А и В система С неподвижна. Способы выполнения дифф. зубчатой передачи, применяемой в счетчиках, динамометрах и т. п. приборах, весьма разнообразны.