Велика подвійна гвинтова шестерня
1. Що таке шестерня?
Шестерніце зубчасті механічні частини, які можуть зачепитися одна з одною. Він широко використовується в механічній трансмісії та всій механічній галузі.
2. Історія зубчастих передач
Ще в 350 році до нашої ери відомий давньогрецький філософ Аристотель зафіксував шестерні в літературі. Близько 250 року до нашої ери математик Архімед також описав у літературі брашпиль із використанням черв’яка турбіни. Шестерні, датовані до нашої ери, все ще зберігаються в залишках Кайферна в сучасному Іраку.
Велика подвійна гвинтова шестерня
Gear має довгу історію в Китаї. Згідно з історичними даними, шестерні використовувалися в Стародавньому Китаї ще 400-200 до н.е. Бронзові шестерні, знайдені в Шаньсі, Китай, є найдавнішими шестернями, які були виявлені досі. Як дороговказна машина, що відображає досягнення стародавньої науки і техніки, використовується зубчастий механізм. Основний механізм. Під час італійського Відродження у другій половині 15 століття знаменитий універсал Леонардо да Вінчі залишив незабутні досягнення не лише в культурі та мистецтві, але й в історії зуботехніки. Після більш ніж 500 років поточні шестерні все ще зберігають прототипи, намальовані в той час.
Лише в кінці XVII століття люди почали вивчати форму зубів шестерні, яка б правильно передавала рух. У 18 столітті, після Європейської промислової революції, застосування зубчастих передач стало все більш і більш широким; спочатку були розроблені циклоїдні, а потім евольвентні передачі. До початку 20 століття перевагу в застосуванні мали евольвентні передачі. Відтоді були розроблені змінні зубчасті передачі, дугові передачі, конічні передачі, косозубі передачі тощо.
Сучасна редукторна техніка досягла: зубчатого модуля 0.004-100 мм; діаметр шестерні від 1 мм до 150 метрів; потужність передачі до 100,000 кіловат; швидкість обертання до 100,000 об/хв; найбільша окружна швидкість до 300 м/с.
На міжнародному рівні пристрій передачі потужності розвивається в напрямку мініатюризації, високої швидкості та стандартизації. Застосування спеціальних передач, розробка планетарних передач і розробка передач з низьким рівнем вібрації та малошумних передач є деякими характеристиками дизайну передач.
3. Передачі, як правило, поділяються на три категорії
Існує багато видів передач, і найпоширенішим методом класифікації є за валу шестерні. Зазвичай поділяються на три типи: паралельна вісь, вісь перетину та вісь у шаховому порядку.
1) Зубчасті колеса з паралельним валом: у тому числі прямозубі зубчасті колеса, гвинтові зубчасті колеса, внутрішні шестерні, зубчасті рейки та гвинтові зубчасті колеса тощо.
2) Перехресні валові шестерні: є прямі конічні шестерні, спіральні конічні шестерні, конічні шестерні нульового ступеня тощо.
3) Зубчасті валові передачі: бувають косозубі, черв'ячні, гіпоїдні та ін.
Ефективність, наведена в таблиці вище, є ефективністю трансмісії без урахування втрати мастила підшипників і мішалок. Зчеплення зубчастих пар паралельного валу та валу, що перетинається, в основному котиться, а відносне ковзання дуже мале, тому ефективність висока. Зубчасті пари валів, такі як гвинтові шестерні з шаховим валом і черв’ячні шестерні, оскільки вони обертаються через відносне ковзання для досягнення передачі потужності, вплив тертя дуже великий, а ефективність передачі знижується порівняно з іншими передачами. Коефіцієнт корисної дії зубчастої передачі — це ефективність передачі шестерні за нормальних умов складання. Якщо є неправильна установка, особливо якщо конічна шестерня не зібрана на правильній відстані, що призводить до помилки в перетині того самого конуса, її ефективність значно впаде.
3.1 Шестерні з паралельними валами
1) Цилиндрична шестерня
Лінія зуба і лінія осі паралельні циліндричній шестерні. Оскільки його легко обробляти, він найбільш широко використовується в передачі електроенергії.
2) Стійка
Лінійна рейкова передача, яка входить у зачеплення з прямозубою шестернею. Як окремий випадок можна розглядати, коли ділильний діаметр прямозубого колеса стає нескінченним.
3) Внутрішня передача
Зубчасте колесо з зубцями, виточеними на внутрішній стороні кільця для зачеплення з прямозубим колесом. В основному використовується в таких додатках, як планетарні зубчасті передачі та зубчасті муфти.
4) Косозубі передачі
Зубна лінія являє собою косозубу циліндричну передачу. Він широко використовується через його вищу міцність і більш плавну роботу, ніж прямозубі шестерні. Під час трансмісії створюється осьова тяга.
5) Гвинтова зубчаста рейка,
Стрічкова передача, яка входить у зачеплення з гвинтовою шестернею. Це відповідає ситуації, коли ділильний діаметр косозубого колеса стає нескінченним.
6) Шестерня «ялинка».
Зубчаста лінія - це шестерня, утворена комбінацією двох лівих і правих гвинтових шестерень. Його перевага полягає в тому, що він не створює тяги в осьовому напрямку.
3.2 Перехресні вали шестерень
1) Пряма конічна шестерня
Конічна шестерня, у якої лінія зубів збігається з твірною лінії косого кроку. Серед конічних зубчастих передач це відносно простий у виготовленні тип. Тому він має широкий спектр застосування як конічні зубчасті колеса для трансмісії.
2) Спіральна конічна передача
Зубна лінія являє собою вигнуту конічну шестерню з гвинтовим кутом. Хоча це складніше у виготовленні, ніж прямі конічні шестерні, воно також широко використовується як зубчасте колесо з високою міцністю та низьким рівнем шуму.
3) Конічна передача нульового ступеня
Вигнута конічна шестерня з нульовим кутом нахилу спіралі. Оскільки він має характеристики як прямого, так і криволінійного конічного зубчастого колеса, зусилля на поверхні зуба таке ж, як і прямого конічного зубчастого колеса.
3.3 Шаховий вал шестерень
1) Циліндрична черв'ячна пара
Циліндрична черв'ячна пара — це загальний термін для циліндричного черв'яка та черв'ячного колеса, що входить у зачеплення з ним. Безшумна робота та одна пара можуть отримати велике передаточне співвідношення як найбільшу особливість, але недоліком є низька ефективність.
2) Гвинтова шестерня з шаховим валом
Назва циліндричної черв'якової пари при її передачі між розташованими в шаховому порядку валами. Можна використовувати з гвинтовими зубчастими парами або косозубими та циліндричними парами. Хоча робота плавна, вона придатна лише для використання при невеликих навантаженнях.
3.4 Інші спеціальні засоби
1) Лицевий механізм
Дискові шестерні, які можуть входити в зачеплення з прямозубими або гвинтовими шестернями. Передача між ортогональними та зміщеними осями.
2) Барабанна черв'ячна пара
Загальний термін для барабанного черв’яка та черв’ячного механізму, що входить у зачеплення з ним. Незважаючи на складність виготовлення, він може передавати велике навантаження в порівнянні з циліндричною черв'ячною парою.
3) Гіпоїдна передача
Конічні шестерні, які переміщуються між розташованими в шаховому порядку валами. Великі та малі шестерні оброблені ексцентрично, подібно до спіральних шестерень, а принцип зачеплення дуже складний.
4. Основна термінологія та розмірний розрахунок зубчастих коліс
Існує багато термінів і методів вираження передач. Для того, щоб ви могли краще зрозуміти механізми, ось деякі основні терміни, які часто використовуються.
1) Назва кожної частини снасті
2) Розмір зубів шестерні називається модулем
m1, m3, m8... називаються за модулем 1, за модулем 3, за модулем 8. Модуль є загальноприйнятою назвою в усьому світі. Для позначення розміру зубів шестерні використовується символ m (модуль) і число (мм). Чим більше число, тим більше зубці шестерні.
Крім того, у країнах, де використовуються імперські одиниці (наприклад, США), розмір зубів шестерні позначається символом (крок діаметра) і числом (кількість зубів шестерні, коли діаметр вказівного кола становить 1 дюйм). Наприклад: DP24, DP8 і т. д. Існують також спеціальні методи виклику, які використовують символи (тижні) і цифри (міліметри) для позначення розміру зубів шестерні, наприклад CP5, CP10.
Крок (p) можна отримати шляхом множення модуля на пі, а крок - це довжина між двома сусідніми зубами.
Формула:
p=pi x модуль=πm
Порівняння розмірів зубів шестерень різних модулів:
3) Кут тиску
Кут натиску є параметром, що визначає профіль зуба шестерні. Тобто нахил поверхні зуба шестерні. Кут тиску ( ) зазвичай становить 20 градусів. У минулому були поширені редуктори з кутом натискання 14,5 градусів.
Кут тиску - це кут, утворений між радіусною лінією та дотичною до форми зуба в точці (зазвичай у вузлі) на поверхні зуба. Як показано, це кут тиску. Оскільки '=' також є кутом тиску.
Коли стан зачеплення зубів A і B розглядається з вузла:
Зуб А штовхає точку В на вузлі. У цей час рушійна сила діє на загальну нормаль зубців A і B. Тобто загальна нормаль є напрямком дії сили та напрямком тиску, а також є кутом тиску.
Модуль (m), кут тиску ( ) і кількість зубців (z) є трьома основними параметрами зубчастого колеса, і розміри кожної частини зубчастого колеса розраховуються на основі цих параметрів.
4) Висота і товщина зуба
Висота зубів шестерні визначається модулем (м).
Загальна висота зуба h=2.25 м (= висота кореня зуба плюс висота верхівки зуба)
Висота доповнення (га) — це висота від додатка до лінії індексу. га=1м.
Висота кореня (hf) — це висота від кореня до лінії індексу. hf=1.25м.
Еталонною товщиною зуба (s) є половина кроку зуба. s=πm/2.
5) Діаметр шестерні
Параметром, що визначає розмір шестерні, є діаметр індексного кола (d) шестерні. За індексним колом можна визначити крок зуба, товщину зуба, висоту зуба, висоту верхівки зуба та висоту кореня зуба.
Діаметр індексного кола d=zm
Діаметр додатка da=d плюс 2 м
Діаметр кореневого кола df=d-2.5м
Індексне коло не видно прямо на фактичній шестерні, оскільки індексне коло є гіпотетичним колом для визначення розміру шестерні.
6) Міжцентрова відстань і люфт
Коли вказівні кола пари шестерень зачіпаються тангенціально, міжцентрова відстань становить половину суми діаметрів двох вказівних кіл.
Центральна відстань a=(d1 плюс d2)/2
У зачепленні шестерень люфт є важливим фактором для отримання гладкого ефекту зачеплення. Люфт — це зазор між поверхнями зубів пари шестерень під час їхнього зачеплення.
Також є зазор у напрямку висоти зуба шестерні. Цей зазор називається кліренсом. Верхній зазор (c) — це різниця між висотою кореня зуба шестерні та висотою верху зуба сполученої шестерні.
Кліренс від голови c=1.25m-1m=0.25m
7) Косозубі передачі
Шестерня, отримана спіральним закручуванням зубів прямозубого колеса, є косозубою. Більшість геометрій прямозубих передач застосовні до гвинтових передач. Розрізняють 2 типи косозубих зубчастих коліс залежно від їх опорних площин:
End face (shaft right angle) reference (end face modulus/pressure angle>
Нормальна поверхня (прямий кут зуба) базова точка (нормальний модуль/кут тиску)
Співвідношення між модулем торцевої поверхні mt і нормальним модулем mn mt=mn/cos
8) Спіральний напрямок і підгонка
Гвинтові зубчасті колеса, спіральні конічні зубчасті колеса тощо, зуби шестерень є гвинтовими, а гвинтовий напрямок і координація певні. Гвинтовий напрямок означає, що коли центральна вісь шестерні вказує вгору та вниз, якщо дивитися спереду, напрямок зубів шестерні вказує вгору праворуч — [обертання вправо], а вгору ліворуч — [обертання вліво]. Підгонка різних передач показана нижче.
5. Найбільш часто використовуваним профілем передачі є евольвентний профіль
Якщо тільки зовнішню окружність фрикційного колеса розділити на однакові кроки, встановити виступи, а потім вони зачепити один одного і обертатися, виникнуть такі проблеми:
Точка дотику зубів шестерні викликає ковзання
Швидкість руху точки дотику іноді велика, а іноді повільна
Вібрація і шум
Зуби шестерень є тихими та плавними, тому народжується евольвентна крива.
1) Що таке евольвента
Оберніть нитку з прикріпленим на одному кінці олівцем навколо зовнішнього кола циліндра і поступово відпускайте нитку, поки нитка натягнута. У цій точці крива, проведена олівцем, є евольвентною. Зовнішня окружність циліндра називається колом основи.
2) Приклад 8-зубчастої евольвентної передачі
Розділивши циліндр на 8 рівних частин, прикріпіть 8 олівців і накресліть 8 евольвентних кривих. Потім намотайте дріт у зворотному напрямку і таким же чином намалюйте 8 кривих. Це зубчасте колесо з евольвентною формою зуба і кількістю зубів 8.
3) Переваги евольвентних передач
Навіть якщо міжцентрова відстань дещо неправильна, її можна створити правильно;
Легше отримати правильну форму зуба, і його легше обробляти;
Завдяки коченню на кривій обертальний рух може плавно передаватись;
Поки розмір зубів шестерні однаковий, одним інструментом можна обробляти шестерні з різною кількістю зубів;
Коріння товсте і міцне.
4) Коло основи та коло покажчика
Окружність основи — окружність основи, яка утворює евольвентну форму зуба. Індексне коло є опорним колом для визначення розміру шестерні. Основне коло та вказівне коло є важливими геометричними розмірами шестерні. Евольвентний профіль зуба - це крива, утворена на зовнішній стороні базового кола. Кут тиску дорівнює нулю градусів на коло основи.
5) Зачеплення евольвентних передач
Опорні кола двох стандартних евольвентних шестерень стикаються тангенціально на стандартних відстанях між центрами.
Коли два колеса стикаються, виглядає так, ніби рухаються два фрикційні колеса (Фрикційні колеса) діаметром d1 і d2. Однак зачеплення евольвентних передач насправді залежить від базового кола, а не від індексного кола.
Точки контакту двох профілів зубів шестерні переміщуються по лінії зачеплення в порядку P1-P2-P3. Зверніть увагу на жовті зубці ведучої шестерні. Протягом певного періоду часу після того, як цей зуб починає зачепитися, шестерня перебуває в зачепленні з двома зубами (P1, P3). Зчеплення продовжується, і коли точка зчеплення переміщується в точку P2 на індексному колі, залишається лише один зуб сітки. Зачеплення продовжується, і коли точка зачеплення переміщається в точку Р3, наступний зубець шестерні починає зачепитися в точці Р1, і знову формується стан двозубця. Подібним чином зачеплення з двома зубами шестерні взаємодіє з зачепленням з одним зубом, щоб багаторазово передавати обертальний рух.
Спільна дотична АВ кола основи називається лінією зачеплення. Точки зчеплення шестерень знаходяться на цій лінії зачеплення.
Це представлено зображенням, ніби ремені перехрещені по зовнішніх колах двох базових кіл, щоб виконати обертальний рух для передачі сили.
6. Робочий об’єм зубчастої передачі поділяється на об’ємний і негативний
Профілі зубів зубчастих коліс, які ми зазвичай використовуємо, зазвичай стандартні евольвенти. Однак є також деякі випадки, коли потрібно зсунути зуби шестерні, наприклад, відрегулювати міжосьову відстань і запобігти підрізу шестерні.
1) Число зубів і форма зубчастого колеса
Крива евольвентного профілю змінюється залежно від кількості зубів. Чим більше число зубів, тим більш прямолінійна крива профілю зуба. Зі збільшенням числа зубів профіль зуба кореня зуба стає товщі, а міцність зубів шестерні зростає.
Як видно з наведеного вище малюнка, для шестерні з 10 зубами частина евольвентного профілю зуба в корені зубів шестерні виритта, що призводить до підрізання. Однак, якщо позитивне зміщення використовується для шестерні з z=10 зубами, діаметр додаткового кола збільшується, а товщина зубів шестерні збільшується, міцність шестерні еквівалентна міцності шестерні з 200 зуби можна отримати.
2) Об’ємна передача
На малюнку нижче наведено принципову діаграму позитивного переміщення шестерні з числом зубів z=10. Під час різання зубів рух інструмента в радіальному напрямку xm (мм) називається радіальним переміщенням (іменується переміщенням).
xm=переміщення (мм)
x=коефіцієнт зміщення
м=модуль (мм)
Зміна профілю зуба через позитивне зміщення. Збільшується товщина зуба зубів шестерні, а також збільшується зовнішній діаметр (діаметр кола наконечника). Прийнявши позитивне зміщення шестерні, можна уникнути виникнення підрізу (Undercut). Переміщення шестерні також може досягати інших цілей, таких як зміна міжцентрової відстані, позитивне зміщення може збільшити міжцентрову відстань, негативне зміщення може зменшити міжцентрову відстань.
Незалежно від того, об’ємна передача чи об’ємна передача, кількість робочого об’єму обмежена.
3) Позитивне зміщення і негативне зміщення
Розрізняють позитивні і негативні зміщення. Хоча висота зуба однакова, товщина зуба різна. Шестерня з більш товстими зубами є об'ємною, а шестерня з меншою товщиною зубів - об'ємною.
Коли міжцентрова відстань двох шестерень не може бути змінена, позитивне зміщення шестерні (уникайте підрізання) і негативне зміщення великої шестерні, щоб міжцентрова відстань була однаковою. У цьому випадку абсолютні значення величин переміщення рівні.
4) Зачеплення зубчастого колеса переміщення
Стандартні зубчасті колеса зачеплені в стані, коли індексні кола кожного зубчастого колеса є дотичними. Зчеплення переміщених передач, як показано на малюнку, є тангенціальним зачепленням на ділильному колі зачеплення. Кут тиску на ділильне коло сітки називається кутом зчеплення. Кут зчеплення відрізняється від кута тиску на вказівне коло (кут тиску вказівного кола). Кут зачеплення є важливим фактором при проектуванні переміщувальної передачі.
6) Роль переміщення передач
Це може запобігти явищу підрізу, спричиненому малою кількістю зубів під час обробки; потрібну міжцентрову відстань можна отримати шляхом переміщення; коли передаточне число пари шестерень велике, шестерня, яка схильна до зносу, може бути позитивно зміщена, Зробіть зуби товщі. І навпаки, негативне зміщення виконується на великій шестерні, щоб зробити товщину зуба меншою, щоб термін служби обох шестерень був однаковим.
7. Точність зубчастих передач
Шестерні - це механічні елементи, які передають силу і обертання. Вимоги до продуктивності передач в основному включають:
Більша потужність передачі електроенергії;
Використовуйте найменші можливі передачі;
низький рівень шуму;
правильність.
Щоб задовольнити вищезазначені вимоги, підвищення точності передач стане проблемою, яку необхідно вирішити.
1) Класифікація точності передач
Точність передач можна умовно розділити на три категорії:
а) Правильність евольвентного профілю зуба - точність профілю зуба
б) Правильність лінії зуба на поверхні зуба - точність лінії зуба
в) Правильність розташування зуба/щілини
Точність індексування зубів шестерні — точність одного кроку
Accuracy of Pitch - кумулятивна точність кроку
Відхилення положення кульки, затиснутої між двома шестернями, в радіальному напрямку — точність радіального биття
2) Помилка профілю зуба
3) Помилка лінії зуба
4) Похибка висоти
Значення кроку вимірюється на вимірювальному колі з центром на валу шестерні.
Одиночне відхилення висоти (fpt) Різниця між фактичним і теоретичним кроком.
Кумулятивне загальне відхилення кроку (Fp) визначається шляхом вимірювання відхилення кроку всього колеса для оцінки. Загальне значення амплітуди кривої кумулятивного відхилення висоти тону є загальним відхиленням висоти тону.
5) Радіальне биття (Fr)
Помістіть щупи (сферичні, циліндричні) один за одним у паз зуба та виміряйте різницю між максимальною та мінімальною радіальними відстанями від щупа до осі шестерні. Ексцентриситет валу шестерні є частиною радіального биття.
6) Загальне радіальне відхилення (Fi")
Поки що профіль зуба, крок і точність лінії зуба, які ми описали, є методами оцінки точності окремої шестерні. На противагу цьому існує також метод перевірки поверхні зачеплення двох зубів для оцінки точності зубчастого колеса після зачеплення зубчастого колеса з вимірювальним зубчастим колесом. Ліва і права поверхні зубів вимірюваної шестерні знаходяться в контакті з вимірювальною шестернею і обертаються на повне коло. Зміни міжцентрової відстані реєструються. На малюнку нижче показані результати випробування шестерні з 30 зубами. Всього є 30 хвилястих ліній для радіального комплексного відхилення одного зуба. Загальне значення радіального відхилення є приблизно сумою відхилення радіального биття та повного радіального відхилення окремого зуба.
7) Співвідношення між різними точністю передач
Точність кожної частини шестерні пов'язана. Взагалі кажучи, радіальне биття має сильну кореляцію з іншими похибками, і кореляція між різними похибками кроку також дуже сильна.
Чи є у вас конкретні запитання щодоПослуги механічної обробки? Зв'яжіться з Yogie!Наші інженери з продажу працюватимуть з вами від початку до кінця, щоб забезпечити виконання вашого проекту відповідно до ваших вимог.
Крім того,йогє професійним виробником дляГірничодобувне обладнання, Верстати з ЧПУ, іЧастини машинбільше 20 років.
