Veliki dvostruki spiralni zupčanik
1. Što je zupčanik?
Zupčanicisu nazubljeni mehanički dijelovi koji mogu zahvatiti jedan s drugim. Široko se koristi u mehaničkom prijenosu i cijelom mehaničkom području.
2. Povijest zupčanika
Već 350. godine prije nove ere slavni starogrčki filozof Aristotel bilježi zupčanike u književnosti. Oko 250. godine prije Krista, matematičar Arhimed također je u literaturi opisao vitlo koje koristi turbinski puž. Zupčanici koji datiraju iz pr. Kr. još uvijek su sačuvani u ostacima Kaisferna u današnjem Iraku.
Veliki dvostruki spiralni zupčanik
Oprema ima dugu povijest u Kini. Prema povijesnim zapisima, zupčanici su se koristili u drevnoj Kini još 400-200 prije Krista. Brončani zupčanici iskopani u Shanxiju u Kini najstariji su zupčanici koji su dosad otkriveni. Kao automobil vodič koji odražava dostignuća drevne znanosti i tehnologije, koristi se mehanizam zupčanika. Mehanizam jezgre. Tijekom talijanske renesanse u drugoj polovici 15. stoljeća, slavni svestrani Leonardo da Vinci ostavio je neizbrisiva postignuća ne samo u kulturi i umjetnosti, već iu povijesti tehnologije zupčanika. Nakon više od 500 godina, trenutni zupčanici još uvijek zadržavaju prototipove skicirane u to vrijeme.
Tek krajem 17. stoljeća ljudi su počeli proučavati oblik zuba zupčanika koji bi pravilno prenosio gibanje. U 18. stoljeću, nakon europske industrijske revolucije, primjena zupčaničkog prijenosa postaje sve ekstenzivnija; najprije su razvijeni cikloidni zupčanici, a zatim evolventni zupčanici. Sve do početka 20. stoljeća prednost u primjeni imali su evolventni zupčanici. Od tada se razvijaju varijabilni zupčanici, lučni zupčanici, konusni zupčanici, kosi zupčanici itd.
Moderna tehnologija zupčanika dosegla je: modul zupčanika 0.004-100 mm; promjer zupčanika od 1 mm do 150 metara; prijenosna snaga do 100,000 kilovata; brzina vrtnje do 100,000 okr/min; najveća obodna brzina do 300 m/s.
Na međunarodnoj razini, uređaji za prijenos snage razvijaju se u smjeru minijaturizacije, velike brzine i standardizacije. Primjena specijalnih zupčanika, razvoj planetarnih zupčanika i razvoj zupčanika s niskim vibriranjem i bukom neke su od karakteristika dizajna zupčanika.
3. Zupčanici se općenito dijele u tri kategorije
Postoji mnogo vrsta zupčanika, a najčešća metoda klasifikacije je prema osovini zupčanika. Općenito podijeljen u tri vrste: paralelna os, sjecišna os i pomaknuta os.
1) Zupčanici s paralelnim vratilom: uključujući cilindrične zupčanike, spiralne zupčanike, unutrašnje zupčanike, zupčanike i spiralne zupčanike itd.
2) Zupčanici osovine koji se sijeku: postoje ravni konusni zupčanici, spiralni konusni zupčanici, konusni zupčanici nula stupnjeva itd.
3) Zupčanici s kosim vratilom: postoje zupčanici s kosim vratilom, pužni zupčanici, hipoidni zupčanici itd.
Učinkovitost navedena u gornjoj tablici je učinkovitost prijenosa, isključujući gubitak podmazivanja ležaja i miješalice. Zahvat parova zupčanika paralelnog vratila i osovine koja se presijeca je u osnovi kotrljanje, a relativno klizanje je vrlo malo, tako da je učinkovitost visoka. Parovi zupčanika s pomaknutim vratilom kao što su spiralni zupčanici s pomaknutim vratilom i pužni zupčanici, budući da se okreću kroz relativno klizanje kako bi postigli prijenos snage, utjecaj trenja je vrlo velik, a učinkovitost prijenosa je smanjena u usporedbi s drugim zupčanicima. Učinkovitost zupčanika je učinkovitost prijenosa zupčanika u normalnim uvjetima montaže. Ako dođe do neispravne ugradnje, posebno ako konusni zupčanik nije montiran na ispravnom razmaku, što rezultira greškom u sjecištu istog konusa, njegova učinkovitost će značajno pasti.
3.1 Zupčanici s paralelnim vratilima
1) Čelni zupčanik
Zupčasta linija i osna linija paralelne su s cilindričnim zupčanikom. Budući da se lako obrađuje, najviše se koristi u prijenosu električne energije.
2) Stalak
Linearni zupčanik u obliku letve koji je u zahvatu s cilindričnim zupčanikom. Može se smatrati posebnim slučajem kada promjer koraka čeonog zupčanika postane beskonačan.
3) Unutarnji zupčanik
Zupčanik sa zubima zupčanika strojno izrađenim na unutarnjoj strani prstena za zahvat s cilindričnim zupčanikom. Uglavnom se koristi u aplikacijama kao što su planetarni prijenosi i zupčaste spojke.
4) Zavojni zupčanici
Linija zubaca je spiralni cilindrični zupčanik. Široko se koristi zbog svoje veće čvrstoće i glatkijeg rada od čeličnih zupčanika. Tijekom prijenosa stvara se aksijalni potisak.
5) Zupčasta letva zupčanika,
Šipkasti zupčanik koji je u zahvatu sa spiralnim zupčanikom. To odgovara situaciji kada promjer koraka kosog zupčanika postane beskonačan.
6) Oprema u obliku riblje kosti
Zupčanik je zupčanik koji nastaje kombinacijom dvaju lijevih i desnih spiralnih zupčanika. Prednost mu je što ne stvara potisak u aksijalnom smjeru.
3.2 Zupčanici osovine koji se sijeku
1) Ravni konusni zupčanik
Konusni zupčanik čija je linija zuba ista kao generatrisa linije uspona. Među konusnim zupčanicima, to je tip koji je relativno jednostavan za proizvodnju. Stoga ima širok raspon primjena kao konusni zupčanici za prijenos.
2) Spiralni konusni zupčanik
Linija zuba je zakrivljeni, konusni zupčanik sa zavojnim kutom. Iako ga je teže proizvesti od ravnih konusnih zupčanika, također se široko koristi kao zupčanik visoke čvrstoće i niske buke.
3) Konusni zupčanik nula stupnjeva
Zakrivljeni konusni zupčanik s nultim kutom uzvojnice. Budući da ima karakteristike ravnih i zakrivljenih konusnih zupčanika, sila na površini zuba jednaka je kao kod ravnih konusnih zupčanika.
3.3 Pomaknuti zupčanici vratila
1) Cilindrični pužni par
Cilindrični pužni par je opći naziv za cilindrični puž i pužni zupčanik koji je u zahvatu s njim. Tihi rad i jedan par mogu dobiti veliki prijenosni omjer kao svoju najveću značajku, ali ima nedostatak niske učinkovitosti.
2) Zavojni zupčanik s pomaknutim vratilom
Naziv cilindričnog para puža kada se prenosi između raspoređenih osovina. Može se koristiti s kosim zupčanicima ili kosim i čeonim zupčanicima. Iako je rad miran, prikladan je samo za upotrebu pod malim opterećenjem.
3.4 Ostali posebni zupčanici
1) Oprema za lice
Zupčanici u obliku diska koji se mogu zahvatiti s cilindričnim ili spiralnim zupčanicima. Prijenos između ortogonalnih i pomaknutih osi.
2) Bubnjasti par crva
Opći izraz za puž u obliku bubnja i pužni zupčanik koji s njim zahvaća. Iako ga je teže proizvesti, može prenijeti veliko opterećenje u usporedbi s cilindričnim pužnim parom.
3) Hipoidni zupčanik
Konični zupčanici koji se pokreću između raspoređenih osovina. Veliki i mali zupčanici su ekscentrično obrađeni, slično spiralnim zupčanicima, a princip zahvata je vrlo kompliciran.
4. Osnovna terminologija i proračun dimenzija zupčanika
Postoje mnogi izrazi specifični za zupčanike i metode izražavanja za zupčanike. Kako bismo vam omogućili da bolje razumijete zupčanike, evo nekih osnovnih pojmova koji se često koriste.
1) Naziv svakog dijela opreme
2) Izraz za veličinu zuba zupčanika je modul
m1, m3, m8... nazivaju se modulo 1, modulo 3, modulo 8. Modul je uobičajen naziv u cijelom svijetu. Simbol m (modul) i broj (mm) koriste se za označavanje veličine zuba zupčanika. Što je veći broj, veći su zubi zupčanika.
Osim toga, u zemljama koje koriste imperijalne jedinice (kao što su Sjedinjene Američke Države), veličina zubaca zupčanika označena je simbolom (nagib promjera) i brojem (broj zubaca zupčanika kada je promjer indeksnog kruga je 1 inč). Na primjer: DP24, DP8, itd. Postoje i posebne metode pozivanja koje koriste simbole (tjedne) i brojeve (milimetri) za označavanje veličine zuba zupčanika, kao što su CP5, CP10.
Korak (p) se može dobiti množenjem modula s pi, a korak je duljina između dva susjedna zuba.
Formula je:
p=pi x modul=πm
Usporedba veličina zuba zupčanika različitih modula:
3) Kut pritiska
Kut pritiska je parametar koji određuje profil zuba zupčanika. Odnosno nagib površine zuba zupčanika. Kut pritiska ( ) općenito je 20 stupnjeva. U prošlosti su zupčanici s kutom pritiska od 14,5 stupnjeva bili uobičajeni.
Kut pritiska je kut formiran između linije radijusa i tangente oblika zuba u točki (općenito čvoru) na površini zuba. Kao što je prikazano, je kut pritiska. Budući da je '=, ' također kut pritiska.
Kada se stanje isprepletenosti zuba A i zuba B gleda iz čvora:
Zupac A gura točku B na čvoru. U ovom trenutku pogonska sila djeluje na zajedničku normalu zupca A i zupca B. To jest, zajednička normala je smjer djelovanja sile i smjer pritiska, te je kut pritiska.
Modul (m), kut pritiska ( ) i broj zubaca (z) tri su osnovna parametra zupčanika, a na temelju tih parametara izračunavaju se dimenzije svakog dijela zupčanika.
4) Visina i debljina zuba
Visina zuba zupčanika određena je modulom (m).
Ukupna visina zuba h=2.25m (= visina korijena zuba plus visina vrha zuba)
Visina dodatka (ha) je visina od dodatka do indeksne linije. ha=1m.
Visina korijena (hf) je visina od korijena do indeksne linije. hf=1.25m.
Referenca za debljinu zuba (s) je polovica koraka zuba. s=πm/2.
5) Promjer zupčanika
Parametar koji određuje veličinu zupčanika je promjer indeksnog kruga (d) zupčanika. Na temelju indeksnog kruga može se odrediti korak zuba, debljina zuba, visina zuba, visina vrha zuba i visina korijena zuba.
Promjer indeksne kružnice d=zm
Promjer dodatka da=d plus 2m
Promjer korijenske kružnice df=d-2.5m
Indeksni krug nije izravno vidljiv u stvarnom zupčaniku, jer je indeksni krug hipotetski krug za određivanje veličine zupčanika.
6) Središnja udaljenost i zazor
Kada se indeksni krugovi para zupčanika dodiruju tangencijalno, središnja udaljenost je polovica zbroja promjera dvaju indeksnih krugova.
Središnja udaljenost a=(d1 plus d2)/2
U zahvatu zupčanika, zazor je važan čimbenik kako bi se postigao učinak glatkog zahvata. Zazor je razmak između površina zuba para zupčanika kada se zahvate.
Također postoji razmak u smjeru visine zuba zupčanika. Taj se razmak naziva klirens. Gornji zazor (c) razlika je između visine korijena zuba zupčanika i visine vrha zuba spojenog zupčanika.
Udaljenost od glave c=1.25m-1m=0.25m
7) Zavojni zupčanici
Zupčanik koji se dobiva spiralnim uvrtanjem zuba cilindričnog zupčanika je kosi zupčanik. Većina geometrija cilindričnih zupčanika primjenjiva je na spiralne zupčanike. Postoje 2 tipa kosih zupčanika prema njihovim referentnim ravninama:
End face (shaft right angle) reference (end face modulus/pressure angle>
Normalna površina (pravi kut zuba) podatak (normalni modul/kut pritiska)
Odnos između modula čeone površine mt i normalnog modula mn mt=mn/cos
8) Spiralni smjer i pristajanje
Zavojni zupčanici, spiralni konusni zupčanici itd., Zubi zupčanika su zavojni, a smjer zavojnice i koordinacija su sigurni. Spiralni smjer znači da kada je središnja os zupčanika usmjerena gore-dolje, gledano sprijeda, smjer zubaca zupčanika koji pokazuje gore desno je [desna rotacija], a gornji lijevi je [lijeva rotacija]. Pristajanje različitih zupčanika prikazano je u nastavku.
5. Najčešće korišteni profil zupčanika je evolventni profil
Ako je samo vanjski obod tarnog kotača podijeljen na jednake korake, postavljene su izbočine, a zatim se zahvate jedna s drugom i okreću, pojavit će se sljedeći problemi:
Dodirna točka zuba zupčanika uzrokuje klizanje
Brzina kretanja tangente je ponekad velika, a ponekad spora
Vibracije i buka
Zubi zupčanika su tihi i glatki, zbog čega se rađa evolventna krivulja.
1) Što je evolventa
Omotajte nit s olovkom pričvršćenom na jednom kraju po vanjskom obodu cilindra i postupno otpuštajte nit dok je nit zategnuta. U ovom trenutku, krivulja nacrtana olovkom je evolventna krivulja. Vanjski opseg valjka naziva se osnovna kružnica.
2) Primjer 8-nazubljenog evolventnog zupčanika
Nakon što podijelite cilindar na 8 jednakih dijelova, pričvrstite 8 olovaka i nacrtajte 8 evolventnih krivulja. Zatim namotajte žicu u suprotnom smjeru i nacrtajte 8 krivulja na isti način. Ovo je zupčanik sa evolventnom krivuljom kao oblikom zuba i brojem zuba je 8.
3) Prednosti evolventnih prijenosnika
Čak i ako je središnja udaljenost donekle pogrešna, može se pravilno spojiti;
Lakše se dobiva pravilan oblik zuba i lakše se obrađuje;
Zbog zahvata kotrljanja na krivulji, rotacijsko gibanje se može glatko prenositi;
Sve dok je veličina zuba zupčanika ista, jedan alat može obrađivati zupčanike s različitim brojem zuba;
Korijenje je debelo i snažno.
4) Osnovni krug i indeksni krug
Osnovni krug je osnovni krug koji tvori evolventni oblik zuba. Indeksni krug je referentni krug za određivanje veličine zupčanika. Osnovni krug i indeksni krug važne su geometrijske dimenzije zupčanika. Evolventni profil zuba je krivulja formirana na vanjskoj strani osnovnog kruga. Kut pritiska je nula stupnjeva na osnovni krug.
5) Zahvat evolventnih zupčanika
Referentne kružnice dvaju standardnih evolventnih zupčanika zahvaćaju tangencijalno na standardnim udaljenostima između središta.
Kada se dva kotača spoje, izgleda kao da se pokreću dva tarna kotača (Friction wheels) promjera d1 i d2. Međutim, zahvat evolventnih zupčanika zapravo ovisi o osnovnoj kružnici, a ne o indeksnoj kružnici.
Kontaktne točke zahvata dvaju profila zubaca zupčanika pomiču se po zahvatnoj liniji redoslijedom P1-P2-P3. Obratite pažnju na žute zube u pogonskom zupčaniku. Neko vrijeme nakon što ovaj zub počne zahvatiti, zupčanik je u zahvatu s dva zuba (P1, P3). Zahvat mreže se nastavlja, a kada se točka zahvata pomakne do točke P2 na indeksnom krugu, ostaje samo jedan zahvat. Zahvat se nastavlja, a kada se točka zahvata pomakne u točku P3, sljedeći zub zupčanika počinje zahvatati u točki P1 i ponovno se formira stanje zahvata dva zuba. Upravo ovako, zahvat s dva zuba zupčanika u interakciji je s zahvatom s jednim zubom kako bi opetovano prenosio rotacijsko gibanje.
Zajednička tangenta AB osnovne kružnice naziva se zahvatna linija. Sve točke zahvata zupčanika su na ovoj zahvatnoj liniji.
Predstavljen je slikom, kao da su pojasevi ukršteni preko vanjskog opsega dva osnovna kruga kako bi izvršili rotacijsko gibanje za prijenos snage.
6. Pomak zupčanika se dijeli na pomak i pomak
Profili zuba zupčanika koje obično koristimo su općenito standardni evolventi. Međutim, postoje i neki slučajevi kada je potrebno pomaknuti zube zupčanika, kao što je podešavanje središnje udaljenosti i sprječavanje podrezivanja zupčanika.
1) Broj zuba i oblik zupčanika
Evolventna krivulja profila varira s brojem zuba. Što je veći broj zuba, krivulja profila zuba je ravnija. Kako se broj zuba povećava, profil zuba korijena zuba postaje deblji, a čvrstoća zuba zupčanika raste.
Kao što se može vidjeti na gornjoj slici, kod zupčanika s 10 zuba dio evolventnog profila zuba u korijenu zuba zupčanika je izdubljen, što rezultira podrezivanjem. Međutim, ako se pozitivni pomak koristi za zupčanik sa z=10 zubima, promjer dodatnog kruga se povećava, a debljina zuba zupčanika se povećava, čvrstoća zupčanika jednaka onoj kod zupčanika sa 200 mogu se dobiti zubi.
2) Zupčanik za pomicanje
Donja slika je shematski dijagram pozitivnog pomaka zupčanika s brojem zubaca z=10. Kod rezanja zuba, kretanje alata duž radijalnog smjera xm (mm) naziva se radijalnim pomakom (koji se naziva i pomakom).
xm=pomak (mm)
x=koeficijent pomaka
m=modul (mm)
Promjena profila zuba pozitivnim pomakom. Povećava se debljina zuba zupčanika, a povećava se i vanjski promjer (promjer kruga vrha). Usvajanjem pozitivnog pomaka zupčanika može se izbjeći pojava podreza (Undercut). Pomak zupčanika također može postići druge svrhe, kao što je promjena središnje udaljenosti, pozitivan pomak može povećati središnju udaljenost, negativan pomak može smanjiti središnju udaljenost.
Bilo da se radi o zupčaniku s pozitivnim ili negativnim zupčanikom, postoji ograničenje količine pomaka.
3) Pozitivni pomak i negativni pomak
Postoje pozitivni i negativni pomaci. Iako je visina zuba ista, debljina zuba je različita. Zupčanik s debljim zubima je zupčanik s pozitivnim pomakom, a zupčanik s tanjom debljinom zuba je zupčanik s negativnim pomakom.
Kada se središnji razmak dvaju zupčanika ne može promijeniti, pozitivni pomak zupčanika (izbjegavajte potkopavanje) i negativni pomak velikog zupčanika, tako da središnji razmak bude isti. U tom su slučaju apsolutne vrijednosti iznosa pomaka jednake.
4) Zahvat zupčanika za pomicanje
Standardni zupčanici su zapreženi u stanju u kojem su indeksne kružnice svakog zupčanika tangente. Zahvat pomaknutih zupčanika, kao što je prikazano na slici, je tangencijalni zahvat na zahvatnom krugu. Kut pritiska na zahvatni krug naziva se zahvatni kut. Kut zahvata razlikuje se od kuta pritiska na indeksni krug (kut pritiska indeksnog kruga). Kut zahvata je važan čimbenik pri projektiranju zupčanika za pomicanje.
6) Uloga pomaka zupčanika
Može spriječiti pojavu podrezivanja uzrokovanu malim brojem zubaca tijekom obrade; željeni središnji razmak može se dobiti pomakom; kada je prijenosni omjer para zupčanika velik, zupčanik koji je sklon trošenju može biti pozitivno pomaknut, zubi postaju deblji. Suprotno tome, negativni pomak se izvodi na velikom zupčaniku kako bi se debljina zuba smanjila tako da je životni vijek dvaju zupčanika sličan.
7. Točnost zupčanika
Zupčanici su mehanički elementi koji prenose snagu i rotaciju. Zahtjevi za performanse zupčanika uglavnom uključuju:
Veći kapacitet prijenosa snage;
Koristite najmanji mogući stupanj prijenosa;
niska razina buke;
ispravnost.
Da bi se ispunili gore navedeni zahtjevi, poboljšanje točnosti zupčanika postat će problem koji se mora riješiti.
1) Klasifikacija točnosti zupčanika
Točnost zupčanika može se grubo podijeliti u tri kategorije:
a) Ispravnost evolventnog profila zuba - točnost profila zuba
b) Ispravnost linije zuba na površini zuba - točnost linije zuba
c) Ispravnost položaja zuba/procjepa
Točnost indeksiranja zubaca zupčanika—točnost jednog koraka
Točnost nagiba - kumulativna točnost nagiba
Odstupanje položaja kugle stegnute između dva zupčanika u radijalnom smjeru - točnost radijalnog odstupanja
2) Greška profila zuba
3) Pogreška linije zuba
4) Pogreška visine
Vrijednost uspona se mjeri na mjernom krugu sa središtem na osovini zupčanika.
Pojedinačna devijacija visine (fpt) Razlika između stvarne visine i teorijske visine.
Kumulativno ukupno odstupanje uspona (Fp) određuje se mjerenjem odstupanja nagiba cijelog kotača kako bi se napravila procjena. Vrijednost ukupne amplitude krivulje kumulativne devijacije visine tona je ukupna devijacija visine tona.
5) Radijalno odstupanje (Fr)
Postavite sonde (kuglaste, cilindrične) jednu za drugom u utor zuba i izmjerite razliku između najvećeg i najmanjeg radijalnog razmaka od sonde do osi zupčanika. Ekscentricitet osovine zupčanika dio je radijalnog odstupanja.
6) Ukupno radijalno odstupanje (Fi")
Do sada su profil zuba, korak i točnost linije zuba koje smo opisali metode procjene točnosti jednog zupčanika. Nasuprot tome, postoji i metoda ispitivanja površine zahvata dvaju zuba za ocjenu točnosti zupčanika nakon zahvata zupčanika s mjernim zupčanikom. Lijeva i desna površina zuba mjerenog zupčanika su u kontaktu sa mjernim zupčanikom i okreću se za puni krug. Bilježe se promjene središnje udaljenosti. Donja slika prikazuje rezultate ispitivanja zupčanika s 30 zuba. Za radijalnu sveobuhvatnu devijaciju pojedinog zuba postoji ukupno 30 valovitih linija. Ukupna vrijednost radijalnog odstupanja približno je zbroj radijalnog odstupanja i radijalnog sveobuhvatnog odstupanja jednog zuba.
7) Korelacija između različitih preciznosti zupčanika
Točnost svakog dijela zupčanika je povezana. Općenito govoreći, radijalno odstupanje ima jaku korelaciju s drugim pogreškama, a korelacija između različitih grešaka nagiba je također vrlo jaka.
Imate li konkretnih pitanja oUsluge strojne obrade? Kontaktirajte Yogie!Naši inženjeri prodaje radit će s vama od početka do kraja kako bi osigurali da vaš projekt bude dovršen prema vašim zahtjevima.
Također,Yogije profesionalni proizvođač zaRudarska oprema, CNC alatni strojevi, iDijelovi strojevapreko 20 godina.
