1. Co je to ozubené kolo?
ozubená kolajsou ozubené mechanické části, které do sebe mohou zabírat. Je široce používán v mechanickém přenosu a celém mechanickém oboru.
2. Historie ozubených kol
Již v roce 350 př. n. l. zaznamenal slavný starověký řecký filozof Aristoteles v literatuře ozubená kola. Kolem roku 250 př. n. l. popsal v literatuře také matematik Archimedes rumpál pomocí turbínového šneku. Ozubená kola pocházející z doby před naším letopočtem jsou stále zachována v pozůstatcích Kaisfernu v dnešním Iráku.
Gear má v Číně dlouhou historii. Podle historických záznamů byla ozubená kola používána ve starověké Číně již v době 400-200 před naším letopočtem. Bronzová ozubená kola objevená v Shanxi v Číně jsou nejstaršími dosud objevenými ozubenými koly. Jako vodicí vůz odrážející výdobytky starověké vědy a techniky se používá převodový mechanismus. Základní mechanismus. Během italské renesance ve druhé polovině 15. století zanechal slavný všeuměl Leonardo da Vinci nesmazatelné úspěchy nejen v kultuře a umění, ale také v historii ozubené techniky. Po více než 500 letech si současná ozubená kola stále uchovávají prototypy načrtnuté v té době.
Až na konci 17. století lidé začali zkoumat tvar zubů ozubených kol, které by správně přenášely pohyb. V 18. století, po evropské průmyslové revoluci, se aplikace ozubených převodů stále více rozšiřovala; nejprve byla vyvinuta cykloidní ozubená kola a poté byla vyvinuta evolventní ozubená kola. Až do počátku 20. století měla evolventní ozubená kola výhodu v aplikaci. Od té doby byly vyvinuty variabilní převody, obloukové převody, kuželové převody, spirálové převody atd.
Moderní technologie ozubených kol dosáhla: modul ozubeného kola 0.004-100 mm; průměr ozubeného kola od 1 mm do 150 metrů; vysílací výkon až 100,000 kilowattů; rychlost otáčení až 100,000 ot./min; nejvyšší obvodová rychlost až 300 m/s.
V mezinárodním měřítku se převodové zařízení pro přenos výkonu vyvíjí směrem k miniaturizaci, vysoké rychlosti a standardizaci. Použití speciálních převodů, vývoj planetových převodů a vývoj převodů s nízkými vibracemi a nízkou hlučností jsou některé z charakteristik konstrukce převodů.
3. Ozubená kola se obecně dělí do tří kategorií
Existuje mnoho druhů ozubených kol a nejběžnější metoda klasifikace je podle hřídele ozubeného kola. Obecně se dělí na tři typy: rovnoběžná osa, protínající se osa a posunutá osa.
1) Paralelní hřídelová ozubená kola: včetně čelních ozubených kol, šroubových ozubených kol, vnitřních ozubených kol, hřebenů a spirálových hřebenů atd.
2) Protínající se hřídelová ozubená kola: existují přímá kuželová ozubená kola, spirálová kuželová ozubená kola, kuželová ozubená kola s nulovým stupněm atd.
3) Přesazená hřídelová ozubená kola: existují šikmá hřídelová spirálová ozubená kola, šneková kola, hypoidní ozubená kola atd.
Účinnost uvedená v tabulce výše je účinnost převodovky, bez ztráty ložisek a míchání mazání. Záběr párů ozubených kol paralelního hřídele a protínajícího se hřídele je v podstatě valivý a relativní skluz je velmi malý, takže účinnost je vysoká. Dvojice ozubených kol s odstupňovaným hřídelem, jako jsou spirálová ozubená kola s odstupňovaným hřídelem a šneková kola, protože se otáčejí relativním klouzáním, aby se dosáhlo přenosu výkonu, vliv tření je velmi velký a účinnost převodu je ve srovnání s jinými ozubenými koly snížena. Účinnost ozubeného kola je účinnost převodu ozubeného kola za normálních montážních podmínek. Pokud dojde k nesprávné instalaci, zejména pokud není kuželové kolo namontováno ve správné vzdálenosti, což má za následek chybu v průsečíku stejného kužele, jeho účinnost výrazně klesne.
3.1 Ozubená kola s paralelními hřídeli
1) Čelní ozubené kolo
Linie zubu a linie osy jsou rovnoběžné s válcovým kolem. Protože se snadno zpracovává, je nejrozšířenější při přenosu síly.
2) Stojan
Lineární ozubené kolo ve tvaru ozubeného kola, které zabírá s čelním kolem. Lze to považovat za zvláštní případ, kdy se roztečný průměr čelního kola stane nekonečným.
3) Vnitřní převod
Ozubené kolo se zuby ozubeného kola obrobenými na vnitřní straně věnce tak, aby zabíralo s čelním kolem. Používá se hlavně v aplikacích, jako jsou planetové převodovky a ozubené spojky.
4) Čelní ozubená kola
Zubová linie je spirálové válcové kolo. Je široce používán pro svou vyšší pevnost a hladší chod než čelní ozubená kola. Axiální tah vzniká při přenosu.
5) Šroubový ozubený hřeben,
Tyčové ozubené kolo, které zabírá se spirálovým ozubeným kolem. Odpovídá situaci, kdy se roztečný průměr spirálového kola stane nekonečným.
6) Rybí výstroj
Zubová linie je ozubené kolo tvořené kombinací dvou levostranných a pravotočivých spirálových kol. Má výhodu v tom, že nevytváří tah v axiálním směru.
3.2 Protínající se hřídelová ozubená kola
1) Rovné kuželové kolo
Kuželové kolo, jehož linie zubů je stejná jako tvořící čára linie roztečného kužele. Mezi kuželovými ozubenými koly je to typ, který je poměrně snadno vyrobitelný. Proto má širokou škálu použití jako kuželová ozubená kola pro převody.
2) Spirálové kuželové kolo
Linie zubů je zakřivené, kuželové kolo s úhlem šroubovice. Přestože je výrobně náročnější než přímá kuželová kola, je také široce používána jako ozubená kola s vysokou pevností a nízkou hlučností.
3) Kuželové kolo s nulovým stupněm
Zakřivené kuželové kolo s nulovým úhlem šroubovice. Protože má vlastnosti jak přímých, tak zakřivených kuželových kol, je síla na povrch zubu stejná jako u přímých kuželových kol.
3.3 Přesazená hřídelová ozubená kola
1) Dvojice válcových šneků
Válcový šnekový pár je obecný termín pro válcový šnek a šnekové kolo, které s ním zabírá. Tichý provoz a jeden pár může jako největší vlastnost získat velký převodový poměr, ale nevýhodou je nízká účinnost.
2) Čelní ozubené kolo s odstupňovaným hřídelem
Název válcového šnekového páru, když je přenášen mezi střídavými hřídeli. Lze použít s páry šroubových ozubených kol nebo páry šroubových a čelních ozubených kol. Přestože je chod plynulý, je vhodný pouze pro použití při nízké zátěži.
3.4 Další speciální převody
1) Obličejová výbava
Disková ozubená kola, která mohou zabírat s čelními nebo šikmými ozubenými koly. Přenos mezi ortogonálními a přesazenými osami.
2) Dvojice červů ve tvaru bubnu
Obecný termín pro šnek ve tvaru bubnu a šnekové kolo, které s ním zabírá. Přestože je výrobně náročnější, dokáže přenést velké zatížení ve srovnání s válcovým šnekovým párem.
3) Hypoidní převodovka
Kuželová ozubená kola, která se pohybují mezi stupňovitě uloženými hřídeli. Velká a malá ozubená kola jsou excentricky zpracována podobně jako spirálová kola a princip záběru je velmi komplikovaný.
4. Základní terminologie a výpočet rozměrů ozubených kol
Pro ozubená kola existuje mnoho termínů a metod vyjádření specifických pro ozubená kola. Abychom vám umožnili lépe porozumět ozubeným kolům, uvádíme několik základních pojmů ozubených kol, které se často používají.
1) Název každé části ozubeného kola
2) Termín pro velikost zubů ozubeného kola je modul
m1, m3, m8... se nazývají modulo 1, modulo 3, modulo 8. Modul je běžný název po celém světě. Symbol m (modul) a číslo (mm) se používají k označení velikosti zubů ozubeného kola. Čím větší číslo, tím větší zuby ozubeného kola.
Kromě toho v zemích, které používají imperiální jednotky (jako jsou Spojené státy), je velikost zubů ozubeného kola označena symbolem (rozteč průměru) a číslem (počet zubů ozubeného kola, když je průměr indexové kružnice je 1 palec). Například: DP24, DP8 atd. Existují také speciální metody volání, které používají symboly (týdny) a čísla (milimetry) k označení velikosti zubů ozubeného kola, např. CP5, CP10.
Rozteč (p) lze získat vynásobením modulu hodnotou pí a rozteč je délka mezi dvěma sousedními zuby.
Vzorec je:
p=pi x modul=πm
Porovnání velikosti zubů ozubených kol různých modulů:
3) Úhel tlaku
Úhel tlaku je parametr, který určuje profil zubu ozubeného kola. Tedy sklon povrchu zubu ozubeného kola. Úhel tlaku ( ) je obecně 20 stupňů . V minulosti byla běžná ozubená kola s úhlem přítlaku 14,5 stupně.
Úhel tlaku je úhel mezi přímkou poloměru a tečnou tvaru zubu v bodě (obecně uzlu) na povrchu zubu. Jak je znázorněno, je úhel tlaku. Protože '= , ' je také úhel tlaku.
Když je stav záběru zubu A a zubu B viděn z uzlu:
Zub A tlačí bod B na uzlu. V tomto okamžiku působí hnací síla na společnou normálu zubu A a zubu B. To znamená, že společná normála je směr působení síly a směr tlaku a je to tlakový úhel.
Modul (m), tlakový úhel ( ) a počet zubů (z) jsou tři základní parametry ozubeného kola a na základě těchto parametrů se vypočítávají rozměry každé části ozubeného kola.
4) Výška a tloušťka zubu
Výška zubů ozubeného kola je určena modulem (m).
Celková výška zubu h=2,25 m (= výška kořene zubu plus výška hrotu zubu)
Výška dodatku (ha) je výška od sčítání k indexové linii. ha=1m.
Výška kořene (hf) je výška od kořenové čáry po indexovou čáru. hf=1.25 m.
Referenční hodnota pro tloušťku zubu (s) je polovina rozteče zubů. s=πm/2.
5) Průměr ozubeného kola
Parametr, který určuje velikost ozubeného kola, je průměr indexové kružnice (d) ozubeného kola. Na základě indexového kruhu lze určit rozteč zubů, tloušťku zubu, výšku zubu, výšku špičky zubu a výšku kořene zubu.
Průměr indexové kružnice d=zm
Průměr dodatku da=d plus 2 m
Průměr kořenové kružnice df=d-2,5m
Indexový kruh není přímo viditelný ve skutečném ozubeném kole, protože indexový kruh je hypotetický kruh pro určení velikosti ozubeného kola.
6) Středová vzdálenost a vůle
Když indexové kružnice páru ozubených kol tangenciálně zabírají, středová vzdálenost je polovinou součtu průměrů dvou indexových kružnic.
Středová vzdálenost a=(d1 plus d2)/2
Při záběru ozubených kol je vůle důležitým faktorem pro dosažení hladkého záběrového efektu. Vůle je mezera mezi povrchy zubů dvojice ozubených kol, když zabírají.
Je zde také mezera ve směru výšky zubu ozubeného kola. Tato mezera se nazývá Clearance. Horní vůle (c) je rozdíl mezi výškou kořene zubu ozubeného kola a výškou vrcholu zubu protilehlého ozubeného kola.
Světlá výška c=1.25m-1m=0.25m
7) Čelní ozubená kola
Ozubené kolo získané spirálovým zkroucením zubů čelního kola je spirálové kolo. Většina geometrií čelních ozubených kol je použitelná pro spirálová ozubená kola. Existují 2 typy spirálových ozubených kol podle jejich referenčních rovin:
End face (shaft right angle) reference (end face modulus/pressure angle>
Normální povrch (pravý úhel zubu) datum (normální modul/úhel tlaku)
Vztah mezi koncovým modulem mt a normálním modulem mn mt=mn/cos
8) Směr a lícování spirály
Šroubová kola, spirálová kuželová kola atd., zuby ozubených kol jsou spirálové a směr a koordinace spirály jsou jisté. Směr šroubovice znamená, že když středová osa ozubeného kola směřuje nahoru a dolů, při pohledu zepředu, směr zubů ozubeného kola ukazuje vpravo nahoře [pravá rotace] a levý horní je [levá rotace]. Montáž různých převodů je uvedena níže.
5. Nejčastěji používaným profilem ozubeného kola je evolventní profil
Pokud je pouze vnější obvod třecího kola rozdělen do stejných roztečí, jsou instalovány výstupky a poté do sebe zapadají a rotují, nastanou následující problémy:
Tečný bod zubů ozubeného kola vytváří prokluz
Rychlost pohybu tečného bodu je někdy rychlá a někdy pomalá
Vibrace a hluk
Zuby ozubeného kola jsou tiché a hladké, proto se rodí evolventní křivka.
1) Co je to evolventa
Omotejte nit s tužkou připevněnou na jednom konci kolem vnějšího obvodu válce a postupně nit uvolňujte, dokud je nit napnutá. V tomto bodě je křivka nakreslená tužkou evolventní křivka. Vnější obvod válce se nazývá základní kružnice.
2) Příklad 8-ozubového evolventního ozubeného kola
Po rozdělení válce na 8 stejných dílů přiložte 8 tužek a nakreslete 8 evolventních křivek. Poté naviňte drát v opačném směru a stejným způsobem nakreslete 8 křivek. Toto je ozubené kolo s evolventní křivkou jako tvar zubu a počet zubů je 8.
3) Výhody evolventních převodů
I když je středová vzdálenost poněkud nesprávná, lze ji správně propojit;
Je snazší získat správný tvar zubu a snáze se zpracovává;
Díky valivému záběru na křivce může být rotační pohyb hladce přenášen;
Dokud je velikost zubů ozubení stejná, může jeden nástroj obrábět ozubená kola s různým počtem zubů;
Kořeny jsou silné a silné.
4) Základní kružnice a indexová kružnice
Základní kružnice je základní kružnice, která tvoří tvar evolventního zubu. Indexová kružnice je referenční kružnice pro určení velikosti ozubeného kola. Základní kružnice a indexová kružnice jsou důležité geometrické rozměry ozubeného kola. Profil evolventního zubu je křivka vytvořená na vnější straně základní kružnice. Úhel tlaku je nula stupňů na základní kružnici.
5) Záběr evolventních ozubených kol
Referenční kružnice dvou standardních evolventních ozubených kol zabírají tangenciálně ve standardních vzdálenostech mezi středy.
Když se dvě kola zaberou, vypadá to, že jedou dvě třecí kola (Friction wheels) o průměru d1 a d2. Avšak záběr evolventních ozubených kol ve skutečnosti závisí spíše na základní kružnici než na indexové kružnici.
Zabírající kontaktní body dvou profilů zubů ozubených kol se pohybují po záběrové čáře v pořadí P1-P2-P3. Všimněte si žlutých zubů na hnacím kole. Po určitou dobu poté, co tento zub začne zabírat, je ozubené kolo v záběru dvou zubů (P1, P3). Záběr pokračuje, a když se záběrový bod přesune do bodu P2 na indexové kružnici, zbývá pouze jeden záběrový zub. Záběr pokračuje, a když se záběrový bod přesune do bodu P3, další zub ozubeného kola začne zabírat v bodě P1 a opět se vytvoří stav dvouzubého záběru. Stejně tak dvouzubý záběr ozubeného kola spolupracuje s jednozubým záběrem a opakovaně přenáší rotační pohyb.
Společná tečna AB základní kružnice se nazývá přímka záběru. Všechny záběrové body ozubených kol jsou na této záběrové čáře.
Je reprezentován obrazem, jako by se pásy překřížily po vnějších obvodech dvou základních kruhů, aby prováděly rotační pohyb pro přenos energie.
6. Zdvih ozubeného kola se dělí na objemový a záporný
Profily zubů ozubených kol, která obvykle používáme, jsou obecně standardní evolventy. Existují však i případy, kdy je potřeba posunout zuby ozubeného kola, jako je úprava středové vzdálenosti a zabránění podříznutí pastorku.
1) Počet zubů a tvar ozubeného kola
Křivka evolventního profilu se mění s počtem zubů. Čím větší je počet zubů, tím přímější je křivka profilu zubu. Se zvyšujícím se počtem zubů se profil zubu kořene zubu zesiluje a zvyšuje se pevnost zubů ozubeného kola.
Jak je patrné z výše uvedeného obrázku, u ozubeného kola s 10 zuby je část profilu evolventního zubu u kořene zubů ozubeného kola vykopána, což má za následek podříznutí. Pokud se však pro ozubené kolo se zuby z=10 použije kladné posunutí, zvětší se průměr adiční kružnice a zvětší se tloušťka zubu ozubení, což je pevnost ozubeného kola ekvivalentní jako u ozubeného kola s 200 zuby lze získat.
2) Výtlakové zařízení
Obrázek níže je schematický diagram kladného zdvihu ozubeného kola s počtem zubů z=10. Při řezání zubů se pohyb nástroje v radiálním směru xm (mm) nazývá radiální posunutí (označované jako posunutí).
xm=posunutí (mm)
x=koeficient posunutí
m=modul (mm)
Změna profilu zubu prostřednictvím pozitivního posunu. Zvětšuje se tloušťka zubů ozubení a zvětšuje se i vnější průměr (průměr kružnice hrotu). Přijetím kladného posunu ozubeného kola lze zabránit výskytu podříznutí (Undercut). Přemístěním ozubeného kola lze dosáhnout i jiných účelů, jako je změna středové vzdálenosti, kladné přemístění může zvýšit středovou vzdálenost, záporné přemístění může snížit středovou vzdálenost.
Ať už se jedná o kladné nebo záporné objemové ozubené kolo, existuje limit pro velikost zdvihu.
3) Pozitivní a negativní posun
Existují pozitivní a negativní posuny. Přestože je výška zubu stejná, tloušťka zubu je jiná. Ozubené kolo s tlustšími zuby je objemové kolo a kolo s tenčí tloušťkou zubu je záporné objemové kolo.
Když nelze změnit středovou vzdálenost dvou ozubených kol, kladné posunutí pastorku (zabraňte podříznutí) a záporné posunutí velkého ozubeného kola tak, aby byla středová vzdálenost stejná. V tomto případě jsou absolutní hodnoty velikostí posunutí stejné.
4) Záběr posuvného kola
Standardní ozubená kola jsou v záběru ve stavu, kdy jsou indexové kružnice každého ozubeného kola tečné. Záběr řazených ozubených kol, jak je znázorněno na obrázku, je tangenciální záběr na roztečné kružnici záběru. Úhel tlaku na roztečné kružnici záběru se nazývá úhel záběru. Úhel záběru se liší od úhlu přítlaku na indexové kružnici (úhel přítlaku indexové kružnice). Úhel záběru je důležitým faktorem při návrhu posuvného ozubeného kola.
6) Role posuvu ozubeného kola
Může zabránit jevu podříznutí způsobeného malým počtem zubů během zpracování; požadovanou středovou vzdálenost lze získat posunutím; když je převodový poměr páru ozubených kol velký, pastorek, který je náchylný k opotřebení, může být pozitivně posunut, aby byly zuby tlustší. Naopak záporné posunutí se provádí na velkém ozubeném kole, aby se tloušťka zubu ztenčila, takže životnost obou ozubených kol je podobná.
7. Přesnost převodů
Ozubená kola jsou mechanické prvky, které přenášejí sílu a rotaci. Výkonnostní požadavky na ozubená kola zahrnují zejména:
Větší přenosová kapacita;
Používejte co nejmenší převody;
nízká hlučnost;
správnost.
Aby byly splněny výše uvedené požadavky, zlepšení přesnosti převodů se stane problémem, který musí být vyřešen.
1) Klasifikace přesnosti ozubených kol
Přesnost převodů lze zhruba rozdělit do tří kategorií:
a) Správnost profilu evolventního zubu - přesnost profilu zubu
b) Správnost linie zubu na povrchu zubu - přesnost linie zubu
c) Správnost polohy zubu/mezery
Přesnost indexování zubů ozubených kol – přesnost jedné rozteče
Accuracy of Pitch - Kumulativní Pitch Accuracy
Odchylka polohy koule upnuté mezi dvěma ozubenými koly v radiálním směru – přesnost radiálního házení
2) Chyba profilu zubu
3) Chyba zubní linie
4) Chyba pitch
Hodnota stoupání se měří na měřicí kružnici vycentrované na hřídeli ozubeného kola.
Jediná odchylka výšky tónu (fpt) Rozdíl mezi skutečnou výškou a teoretickou výškou.
Kumulativní celková odchylka stoupání (Fp) je určena měřením odchylky stoupání celého kola pro vyhodnocení. Celková hodnota amplitudy křivky kumulativní odchylky výšky tónu je celková odchylka výšky tónu.
5) Radiální házení (Fr)
Umístěte sondy (kulové, válcové) jednu po druhé do drážky zubu a změřte rozdíl mezi maximální a minimální radiální vzdáleností od sondy k ose ozubeného kola. Excentricita hřídele ozubeného kola je součástí radiálního házení.
6) Celková radiální odchylka (Fi")
Profil zubu, rozteč a přesnost zubové linie, které jsme popsali, jsou zatím všechny metody hodnocení přesnosti jednoho ozubeného kola. Oproti tomu existuje také metoda dvouzubého plošného záběrového testu pro vyhodnocení přesnosti ozubení po záběru ozubeného kola s měřicím ozubeným kolem. Levý a pravý povrch zubu měřeného ozubeného kola jsou v kontaktu s měřicím ozubeným kolem a otáčejí se o celý kruh. Zaznamenávají se změny středové vzdálenosti. Níže uvedený obrázek ukazuje výsledky testu ozubeného kola s 30 zuby. Pro radiální komplexní odchylku jednoho zubu existuje celkem 30 vlnovek. Celková hodnota radiální odchylky je přibližně součtem odchylky radiálního házení a celkové radiální odchylky jednoho zubu.
7) Korelace mezi různými přesnostmi ozubených kol
Přesnost každé části ozubeného kola souvisí. Obecně řečeno, radiální házení má silnou korelaci s jinými chybami a korelace mezi různými chybami stoupání je také velmi silná.
Máte nějaké konkrétní dotazy týkající seObráběcí služby? Kontaktujte Yogie!Naši obchodní technici s vámi budou spolupracovat od začátku do konce, aby zajistili, že váš projekt bude dokončen podle vašich požadavků.
Taky,Yogieje profesionální výrobce proTěžební zařízení, CNC obráběcí stroje, aČásti strojůvíce než 20 let.
