Gears. Mechanizm i rodzaje narzędzi

Przekładnie są powszechne w urządzeniach przemysłowych i urządzeniach gospodarstwa domowego. Działają one jako pośrednie ogniwo między źródłem ruchu rotacyjno-translacyjnego a węzłem działającym jako końcowy konsument tej energii. Co więcej, transmitowana moc może być obliczana jako pomijalne jednostki (ruchy zegarka i przyrządy pomiarowe) tyle wysiłku (elektrownie turbinowe).

Tryby transmisji ruchu

Silnik, który generuje energię, i końcowa jednostka, która je zużywa, często różnią się takimi cechami, jak prędkość obrotowa, moc, kąt przyłożenia siły. Ponadto jedno źródło energii obrotowej można wykorzystać do uruchomienia kilku różnych węzłów lub agregatów jednocześnie. Aby zapewnić moment obrotowy w takich warunkach, potrzebne są moduły pośrednie, które przekazywałyby tę siłę przy minimalnych stratach.

Jeżeli w wyniku takiego rozłożenia lub przekształcenia obroty wału napędowego stają się większe niż w przypadku popychacza, to zwykle mówi się o przekładni redukcyjnej. W tym przypadku utrata prędkości jest kompensowana wzrostem obciążenia na osi napędzanej i wzrostem mocy węzła zużywającego. W przypadku, gdy ostatecznie zaobserwuje się wzrost liczby obrotów, taka transmisja wzrośnie. W związku z tym towarzyszyć temu będzie spadek siły na wale napędzanym.

Wyposażony w mechanizm przekładni

Napęd pasowy zakłada obecność pośredniego połączenia pomiędzy kołami pasowymi na połączonych wałach - elastycznym pasem. Mechanizm zębaty z takiego połączenia charakteryzuje się obecnością na powierzchni współpracujących części zębów uzębienia. Są identyczne pod względem profilu i wielkości.

Głowica zęba koła sprzęga się z powtarzającym się zagłębieniem na przekładni. Gdy wał napędowy obraca się, wał napędzany obraca się w przeciwnym kierunku. Pomiędzy nimi minimalna możliwa szczelina jest zapewniona w sposób konstruktywny, zapewniając przesuwanie, rozszerzalność cieplną i środek smarny, aby zapobiec zakleszczeniu. W tym przypadku wiodąca część mechanizmu pary nazywa się kołem, a część napędzaną - przekładnią.

W napędzie pasowym płaszczyzna sprzęgnięcia paska z kołem pasowym wynosi co najmniej jedną trzecią obwodu. W przekładni zębatej między kołem napędowym a napędzanym kołem zębatym pod obciążeniem jedna para zębów znajduje się w stałym kontakcie. Koła i koła zębate na wałach są zwykle montowane na złączu klinowym.

Korzyści

Przekładnie są powszechne. Są trwałe i niezawodne w działaniu, przy zachowaniu dopuszczalnych poziomów obciążenia i odpowiedniego poziomu obsługi. Kompaktowy mechanizm zapewnia wysoką wydajność i może być stosowany do szerokiego zakresu zmian prędkości.

Obecność zębów przekładni pozwala uzyskać stałość przełożeń przekładni między sąsiednimi wałami, ze względu na brak możliwości ich poślizgu. W tym przypadku obciążenie wałów nie przekracza dopuszczalnych wartości granicznych.

Wady

Gears ma wiele cech, które można przypisać ich niedociągnięciom. Pod względem działania - taki mechanizm powoduje hałas przy wysokich prędkościach obrotowych. Nie może elastycznie reagować na zmieniające się obciążenia, ponieważ jest to sztywna konstrukcja z precyzyjną regulacją.

Technologicznie jest to trudność w tworzeniu par kół zębatych. W przypadku tego typu przekładni wymagana jest zwiększona dokładność, ponieważ zęby są zazębione z ciągle zmieniającym się napięciem. W takich warunkach możliwe jest uszkodzenie materiału przez zmęczenie.

Dzieje się tak, gdy przekroczone są dopuszczalne obciążenia. Zęby mogą się kruszyć, częściowo lub całkowicie pękać. Fragmenty Breakaway dostają się do mechanizmu, niszczą sąsiadujące miejsca krycia, co prowadzi do zakleszczenia i awarii całego węzła.

Widoki

Najbardziej rozpowszechniona przekładnia zębata czołowa. Stosowany jest w węzłach i mechanizmach z równoległym układem wałów. Dzięki cechom konstrukcyjnym rozróżnia zęby o profilu prostym, ukośnym i chevronowym.

Do przecinania wałów użyj ślimaka, spiralnej cylindrycznej przekładni, a do przecięcia - stożkowej. Koło zębate i zębnik różnią się tym, że przekładnia w ogólnym bliźniaczym mechanizmie jest zastąpiona płaszczyzną roboczą. W tym samym czasie wycina się zęby identyczne w profilu koła. W końcu ruch obrotowy przekształcone w translacyjne.

Podziel również bieg na prędkości obrotowej: niska, średnia i duża. Po wyznaczeniu są podzieleni na siłę i kinematyczną (nie przekazującą znaczącej mocy). Ponadto, koła zębate można klasyfikować według przełożenia, mobilności osi (zwykłej i planetarnej), liczby stopni, dokładności przekładni (12 klas), metody produkcji. Kształt profilu zębów może być ewoluujący, cykloidalny, gruntujący, okrągły.

Aplikacja

Wszystkie typy kół zębatych są szeroko stosowane w różnych gałęziach produkcji przemysłowej. Roczna produkcja różnych zestawów kołowych w milionach. Zakres ich zastosowania jest tak szeroki, że rzadkie urządzenie, mechanizm lub agregat, który wykorzystuje ruch obrotowy w swojej pracy, nie zawiera żadnego rodzaju zębatego ruchomego złącza.

Koło zębate przekładni zębatej służy do konwersji ruchu obrotowego ze współczynnikiem redukcji lub współczynnika doładowania. Przykłady: silniki spalinowe, skrzynie biegów w taborze, obrabiarki, maszyny wiertnicze, hutnicze, górnicze i wszystkie rodzaje przemysłu.

Przekładnie stożkowe są stosowane w mniejszym stopniu ze względu na złożoność procesu produkcji zestawów kołowych. Jest stosowany w złożonych i złożonych mechanizmach, w których występuje ruch obrotowy o zmiennych kątach i zmianach obciążenia. Specjalne przekładnie zwykle używają kół zębatych stożkowych. Przykłady: osi napędowych samochodów, maszyn rolniczych, lokomotyw, zestawów kołowych przenośników, napędów różnych urządzeń przemysłowych.

Cylindryczne koła zębate

Są one używane najszerzej, ponieważ technologia produkcji zestawów kołowych jest stosunkowo prosta i dobrze rozwinięta. Koło zębate przekładni zębatej służy do przenoszenia momentu obrotowego między wałami znajdującymi się w płaszczyznach równoległych. Różnią się kształtem zębów: z bezpośrednim układem, ukośnym i ostrym. W rzadkich przypadkach, gdy szyby są skrzyżowane i mniejsze obciążenia, stosowany jest profil ślimakowy.

Najczęściej używane są zęby proste. Są używane do przenoszenia momentu obrotowego przy małym lub średnim obciążeniu, a także w przypadkach, gdy zachodzi potrzeba przesunięcia kół podczas pracy wzdłuż osi wału. Skośne zęby służą do gładkości. Są one wykorzystywane do odpowiedzialnych mechanizmów i podwyższonych obciążeń. Profil Chevron (dwa rzędy ukośnych zębów na krawędziach, ułożone w kształcie choinki) charakteryzuje się wysoką równowagą osiowych sił przemieszczających, które są wadą spiralnych kół zębatych.

Koła zębate czołowe mogą być otwarte lub zamknięte. W tym ostatnim przypadku zęby jednego z kół nie znajdują się na zewnątrz, ale na wewnętrznej powierzchni koła.

Przekładnia kątowa

W warunkach, w których moment obrotowy od źródła do odbiornika musi być dostarczony z przemieszczeniem kątowym, należy użyć przecinających się wałków. Ich osie są najczęściej pod kątem 90 stopni. W takich przypadkach powszechnie stosowane są przekładnie stożkowe.

Nazywa się to ze względu na cechy konstrukcyjne par kół zębatych. Mają kształt ściętego stożka i wiązania z ich bocznymi płaszczyznami, na których cięte są zęby. Wzdłuż profilu, są one wyższe u podstawy i zmniejszają się ku górze.

Koło koronowe może być proste, styczne lub krzywoliniowe. Jeśli wzdłuż profilu jest on wykonany w postaci spiralnej spirali, a oprócz tego przecięcia, wały mają również przesunięcie osiowe, to przekładnia stożkowa jest nazywana hipoidalną. Ma gładki bieg i niski poziom hałasu, ale ma zwiększoną tendencję do zacinania się, dlatego jest wyjątkowy smary.

W porównaniu z przekładniami cylindrycznymi, koła zębate stożkowe mogą stanowić tylko 85% ich nośności. Zgodnie z technologią wytwarzania i montażu, są one najbardziej złożone. Jednak zdolność przenoszenia momentu obrotowego przy przemieszczeniu kątowym sprawia, że ​​są one niezbędne w złożonych zespołach i mechanizmach.

Narzędzia zębate i pasowe

Kiedy konieczne jest przekształcenie ruchu obrotowego w translacyjny lub odwrotnie, jedno z kół zostaje zastąpione płaszczyzną z obciętymi zębami. Narzędzia zębate są łatwe w produkcji i montażu, niezawodne i mają dobre właściwości obciążeniowe. Stosuje się go w obrabiarkach i napędach, w których wykorzystywany jest ruch do przodu: maszyny do dłutowania, przenośniki z naprzemiennym podawaniem.

Napęd paska zębatego jest modelem hybrydowym, który zawiera pozytywne cechy obu typów. Charakteryzuje się stałością przełożenia w związku z brakiem poślizgu. Ciche działanie przy wysokich prędkościach i obciążeniach osiąga się dzięki zastosowaniu elastycznych pasów rdzeniowych. Często stosowany w napędach silników elektrycznych.

Na parze kół pasowych zespołu urządzenia i na taśmie elastycznej, ich połączenie, są identyczne zęby w profilu. Transmisja nie działa na zasadzie tarcia, ale wykorzystuje mechanizm przekładni. Jednocześnie, z jednej strony, nie ma potrzeby silnego napięcia między kołami pasowymi i precyzyjnej regulacji, z drugiej strony, smarowania między współpracującymi częściami metalowymi.

Materiał

Przekładnie muszą mieć niezawodność w robocie przy różnych prędkościach i obciążeniach, wytrzymałości zębów, odporności na zużycie i odporności na sklejanie. Stal jest używana jako materiał bazowy dla par kół. Może być poddawany obróbce cieplnej lub zawierać dodatki stopowe i zanieczyszczenia. Żeliwo może działać jako materiał dla mechanizmów o niskich prędkościach, mających duże wymiary i otwartą konstrukcję.

Aby zapobiec zlepianiu się parowane koła są wykonane z materiału o różnej wytrzymałości. Jeżeli do koła i przekładni używa się stali wysokowęglowej, stosuje się różne stopnie obróbki cieplnej. Użyto również brązu, mosiądzu, kaprolonu, tekstolitu, tworzyw sztucznych i formaldehydu.

Produkcja

Otwory na koła kół przekładni mogą być wykonane przez odlewanie lub tłoczenie. W przyszłości są poddawane dodatkowemu przetwarzaniu i tną zęby. Użyj do tego dysku i młyny palcowe, w kształcie ściernice.

Mechanizmu zębatego typu stożkowego nie można wykonać za pomocą metody wykańczania z frezowaniem lub szlifowaniem, ponieważ profil występów i wgłębień nie jest stały. Można to zrobić tylko na początkowym etapie obróbki zgrubnej. Dalsze udoskonalanie odbywa się na maszynach pracujących z przekładnią zębatą. Aby to zrobić, użyj pary materiału o wysokiej wytrzymałości, powtarzając główny profil. Działa jako narzędzie tnące.

Stal węglowa jest hartowana, nawęglana, azotowana lub cyjanowana. W przypadku komponentów niekrytycznych obróbkę cieplną można przeprowadzić po wycięciu zębów. Pary par precyzyjnych o wysokiej precyzji wymagają dodatkowego szlifowania lub docierania.

Usługa

Podczas normalnej pracy mechanizm zębaty działa płynnie, a procesowi towarzyszy monotonny umiarkowany hałas. Obecność obcych dźwięków i nierównomierny obrót wskazuje na zużycie zazębiających się powierzchni lub naruszenie regulacji.

Podczas konserwacji, podczas kontroli należy sprawdzić, czy nie ma pęknięć, pęknięć zębów lub ich wiórów. Szczególną uwagę zwraca się na prawidłowe ustawienie zestawów kołowych i brak szczelin. Podczas pracy sprawdzane jest tarcie powierzchniowe i powierzchnie tarcia są monitorowane.

Prawidłowość uzębienia określa się nakładając farbę na zęby koła zębatego. Zanim wyschnie, wałki obraca się kilka razy i bada miejsca kontaktu między powierzchniami roboczymi. Kształt wydruku (powinien mieć postać elipsy) określa ogólny stan transmisji.

Zwróć uwagę na punkty dotykowe. Powinny one znajdować się w przybliżeniu w środkowej części wysokości zęba. Plama farby powinna zajmować 70-80% jej długości. Regulacja zasadniczo sprowadza się do zwiększenia lub zmniejszenia grubości uszczelek pod łożyskami.

W zależności od rodzaju montażu, smarowanie otwartego mechanizmu może być wykonywane okresowo ręcznie z tworzywa sztucznego. W przypadku konstrukcji zamkniętych należy ją przeprowadzić przez natrysk lub zanurzenie części korony wirnika w kąpieli smarującej.

Parametry uzbrojenia

Aby scharakteryzować mechanizm przekładniowy, określa się średnice skoku i koła głównego, odległość środkową i możliwe przesunięcie wałów. Zależność liczby zębów kół jezdnych od napędzanych określa przełożenie skrzyni biegów. Opiera się na danych źródłowych pozwalających obliczyć prędkość dla pary kół zębatych.

Koło zębate Transmisja początkowo charakteryzuje się liczbą zębów i modułem. Jest standaryzowany i wyświetla długość koła podziałowego na ząb. Określić średnice występów i obniżeń. Oblicz całkowitą długość, wysokość i grubość zęba, a także jego poszczególne części - głowę i nogi.

Obliczona średnica podziałowa. Stosuje się stosunek szerokości obręczy koła zębatego. W przypadku zębów ukośnych określa się je pod kątem nachylenia. Należy pamiętać, że w przypadku przekładni kątowych i cylindrycznych jest inaczej.

Oprócz powyższego, kąt profilu, stosunek nakładania się końców i przesunięcia, jest wykorzystywany w linii sprzężenia. W przypadku przekładni ślimakowych obliczyć liczbę zwojów, średnicę i typ ślimaka.

Narzędzia obliczeniowe

Przed zaprojektowaniem należy zbadać wstępne dane i określić warunki planowanego działania mechanizmu. Uwzględnia się oryginalny kontur, rodzaj i rodzaj skrzyni biegów, jej umiejscowienie w jednostce, dopuszczalne obciążenia, materiał na pary kół i ich obróbkę cieplną. Na tym etapie bierze się pod uwagę częstotliwość obrotów wałów i ich średnice, moment obrotowy, przełożenie przekładni.

Aby obliczyć bieg, należy zdecydować o całkowitym module przekładni, liczbie zębów koła zębatego i koła, ich profilu, kącie i położeniu. Ustalana jest odległość środkowa, wybierana jest szerokość obręczy koła.

Oblicza się geometryczne wskaźniki przekładni maszynowej, dla których zaprojektowany jest bieg. Rysunek powinien zawierać co najmniej dwa rzuty: widok z przodu iz boku po lewej z wykonanymi pomiarami. Dodatkowo zestawiono tabelę podstawowych parametrów geometrycznych i projektowych oraz zbudowano wykresy.

Wartości są obliczane przy użyciu wzorów, tabel, współczynników i współczynników, przy użyciu oryginalnych danych kół i kół zębatych. Algorytm obliczeniowy dla poszczególnych programów może zawierać do pięćdziesięciu lub więcej kroków i kroków logicznych. Optymalnym rozwiązaniem problemu szczegółowego projektu jest zastosowanie wyspecjalizowanego programu komputerowego.

Wymiary gniazd dla klawiszy lub gniazd są wybierane przez standardy. Ogólnie rzecz biorąc, rysunek kół montażowych na wałach opracowywany jest osobno.

Standardy

Czy przekładnia jest znormalizowana? GOST, obecnie obowiązujący, określa tolerancje dla gotowych zestawów kołowych. Dokładność półwyrobów jest ustalana w zależności od cech technologicznych i może być dostosowywana osobno dla każdej branży lub producenta.

Dla każdego rodzaju narzędzi istnieją normy zamienności. Niektóre standardy straciły na znaczeniu, niektóre są ważne tylko w niektórych regionach. Jednak opracowane wcześniej normy są używane do ogólnej terminologii, notacji, procedury tworzenia dokumentacji i konstruowania rysunków.

Standardy GOST regulują parametry obliczania geometrii par kół zębatych, ich modułów, początkowych konturów, stopni dokładności i typów interfejsów. Inne normy ustanawiają normy dla poszczególnych części, a inne dla gotowych części i złożeń.