Шестерня (зубчасте колесо)

Визначення шестерні

Зубчасте колесо або шестерня — це найважливіший елемент, який застосовується в механізмах зубчастої передачі та виконує основну функцію — передає обертальний рух між валами за допомогою зачеплення з зубцями сусідньої шестерні. Зовні шестерня виглядає як диск із конічною або циліндричною поверхнею, на якій на рівній відстані розміщені зубці. У зубчастій передачі шестернею називають мале зубчасте колесо з невеликою кількістю зубців, а велике — зубчастим колесом. У разі використання пари шестерень з однаковою кількістю зубців провідну називають шестернею, а ведену — зубчастим колесом. Проте найчастіше всі зубчасті колеса, і малі, і великі, називають шестернями (шестеренками).

Зазвичай шестерні використовують парами з різною кількістю зубців. Такий механізм зубчастої передачі дозволяє змінювати число обертів валів і обертальний момент. Передавальне число — це відношення кількості обертів валів за хвилину, яке визначається як співвідношення діаметрів шестерень або як відношення кількості зубців. До речі, кількість зубців на колесах впливає на плавність ходу передачі — що більше зубців, то плавніше хід. Провідною шестернею називають ту, на яку подається обертання ззовні, а веденою — ту, з якої знімається обертальний момент. Якщо діаметр провідної шестерні більший, то обертальний момент веденої зменшується за рахунок пропорційного збільшення швидкості обертання, і навпаки.

Винахід шестерні

Ім’я винахідника шестерні достеменно невідоме. В історичних джерелах згадується Ктезибій, який застосовував стародавнє зубчасте колесо у своїх водяних годинах у ІІ столітті до нашої ери, а також згадував про використання шестерень Архімедом у ІІІ столітті до н. е. Є дані про використання шестерень римлянами на початку нової ери. У роботах Леонардо да Вінчі, у кресленнях деяких механізмів, присутні шестерні з формою зуба, подібною до сучасної.

Сфери застосування шестерень

Шестерні застосовуються в різноманітних складних і простих механізмах у машинобудуванні, суднобудуванні, харчовій та гірничодобувній промисловості, а також: у бурових установках, залізничних вагонах, підйомних кранах, автомобільних диференціалах, коробках передач, танках, лебідках, шестеренних гідромашинах — насосах, годинах та інших механізмах.