Gears. Mechanismus a typy ozubených kol

Zařízení jsou v průmyslových jednotkách a domácích spotřebičích rozšířena. Jedná se o mezilehlé spojení mezi zdrojem rotačně-translačního pohybu a uzlem, který působí jako konečný spotřebitel této energie. Přenášený výkon lze navíc vypočítat jako zanedbatelné jednotky (hodinové pohyby a měřicí přístroje) tolik úsilí (elektrárny turbín).

Způsoby přenosu pohybu

Motor, který generuje energii, a konečná jednotka, která ho spotřebuje, se často liší v charakteristikách, jako je rychlost otáčení, síla, úhel působení síly. Navíc může být použit jeden zdroj rotační energie k ovládání několika různých uzlů nebo agregátů najednou. Aby bylo zajištěno dodávání točivého momentu v takových podmínkách, jsou potřebné mezilehlé moduly, které by tuto sílu přenesly s minimálními ztrátami.

Jestliže se v důsledku takového rozdělení nebo přeměny otáčení hnacího hřídele stane větším než otáčky sledovače, je obvyklé hovořit o redukční převodovce. V tomto případě je ztráta rychlosti kompenzována zvýšením zatížení hnané nápravy a zvýšením výkonu spotřebního uzlu. V případě, že se nakonec zjistí nárůst počtu otáček, takový přenos se zvýší. To bude doprovázeno snížením síly na hnaném hřídeli.

Představuje převodový mechanismus

Řemenový pohon předpokládá přítomnost mezilehlé spojky mezi řemenicemi na připojených hřídelích - pružný pás. Převodový mechanismus z takového spojení je charakterizován přítomností spojovacích částí zubů ozubení na povrchu. Jsou identické v profilu a velikosti.

Hlava zubu kola se zapojí s opakující se dutinou na převodovce. Při otáčení hnacího hřídele se hnací hřídel otáčí v opačném směru. Mezi nimi je konstrukčně zajištěna minimální možná mezera, která zajišťuje klouzání, tepelnou roztažnost a maziva, aby se zabránilo zaseknutí. V tomto případě se přední část dvojice mechanismů nazývá kolo a poháněná část - převodovka.

U řemenového pohonu je rovina záběru pásu s kladkou nejméně jedna třetina obvodu. U převodového mechanismu mezi hnacím kolem a hnaným převodovým stupněm pod zatížením je jeden pár zubů v konstantním kontaktu. Kola a ozubená kola na hřídelích jsou obvykle namontovány na kloubovém spoji.

Výhody

Gears jsou rozšířené. Jsou odolné a spolehlivé v provozu, při dodržení přijatelné úrovně zatížení a přiměřené úrovně servisu. Kompaktní mechanismus zajišťuje vysokou účinnost a může být použit pro širokou škálu změn rychlosti.

Přítomnost zubů ozubení umožňuje dosažení stálosti převodových poměrů mezi sousedními hřídely v důsledku nedostatečné možnosti jejich sklouznutí. V tomto případě zatížení hřídelů nepřekračuje přípustné limity.

Nevýhody

Gears mají řadu funkcí, které lze připsat jejich nedostatkům. Pokud jde o provoz - takový mechanismus vytváří hluk při vysokých rychlostech. Nemůže pružně reagovat na měnící se zatížení, protože je tuhou konstrukcí s jemným nastavením.

Technologicky jde o obtížnost výroby párů ozubených kol. U tohoto typu převodovky je zapotřebí zvýšit přesnost, protože zuby jsou spojeny s neustále se měnícím napětím. Za takových podmínek může dojít k únavě poškození materiálu.

K tomu dojde při překročení povoleného zatížení. Zuby se mohou rozpadat, částečně nebo úplně se zlomit. Oddělené fragmenty se dostanou do mechanismu, poškozují přilehlé oblasti páření, což vede k rušení a selhání celého uzlu.

Zobrazení

Nejrozšířenější čelní ozubení. Používá se v uzlech a mechanizmech s paralelním uspořádáním hřídelů. Podle konstrukčních prvků jsou zuby rozlišeny přímým, šikmým a tvarovým profilem.

Pro křížení hřídelů použijte šnekovou, spirálovou válcovou převodovku a pro průsečík - kuželovitý. Ozubená kola a ozubené kolo jsou odlišné v tom, že ozubená kola v obecném mechanismu dvojitého kola jsou nahrazena pracovní rovinou. Současně jsou na něm vyříznuty zuby, identické v profilu kol. Nakonec rotační pohyb převedeno na translační.

Rovněž sdílejte rychlostní stupeň s rychlostí otáčení: nízkou rychlostí, střední a vysokou rychlostí. Podle jmenování jsou rozděleny na sílu a kinematiku (neposílají významnou moc). Navíc lze převodové stupně rozdělit podle převodového poměru, mobility náprav (obyčejné a planetové), počtu stupňů, přesnosti ozubení (12 tříd), způsobu výroby. Tvar zubního profilu může být rozvinutý, cykloidní, primární, kruhový.

Aplikace

Všechny druhy zařízení jsou široce používány v různých odvětvích průmyslové výroby. Roční výroba různých dvojkolí v milionech. Rozsah jejich použití je tak rozsáhlý, že vzácné zařízení, mechanismus nebo agregát, který používá rotační pohyb ve své práci, neobsahuje žádný typ ozubeného pohyblivého kloubu.

Ozubená ozubená kola se používá k přeměně otáčivého pohybu o faktor snížení nebo zvýšení. Příklady: spalovací motory, převodovky v kolejových vozidlech, obráběcí stroje, vrtání, hutnictví, těžba a všechny druhy průmyslových odvětví.

Kuželové ozubení se používá v menší míře kvůli složitosti v procesu výroby dvojkolí. Používá se v komplexních a kombinovaných mechanismech, kde dochází k rotačnímu pohybu s proměnnými úhly a změnami zatížení. Speciální převodovky obvykle používají kuželové ozubení. Příklady: hnací nápravy automobilů, zemědělské stroje, lokomotivy, sady dopravníků, pohony různých průmyslových zařízení.

Válcové převodovky

Nejvíce se používají, protože technologie výroby dvojkolí je poměrně jednoduchá a dobře rozvinutá. Ozubené kolo se používá k přenosu točivého momentu mezi hřídele umístěnými v rovnoběžných rovinách. Oni se liší ve tvaru zubů: s přímým uspořádáním, šikmým a šikmým. Ve vzácných případech, když jsou hřídele zkřížené a menší zatížení, je použit šroubovací profil.

Rovné zuby se používají nejvíce. Používají se k přenosu točivého momentu s malým nebo středním zatížením, stejně jako v případech, kdy je nutné posunout kola během provozu podél osy hřídele. Šikmé zuby používané pro hladkost. Používají se pro zodpovědné mechanismy a při zvýšených zátěžích. Profil Chevron (dva řady šikmých zubů na okrajích uspořádaných ve tvaru vánočního stromku) je charakterizován vysokou rovnováhou axiálních posuvných sil, které jsou nevýhodou spirálovitých dvojic převodů.

Ozubené ozubené kolo může být otevřeno nebo zavřené. V druhém případě se zuby jednoho kola nenacházejí na vnějším povrchu, ale na vnitřním povrchu kruhu.

Kuželové zařízení

V podmínkách, kdy je nutné dodat točivý moment od zdroje k spotřební jednotce s úhlovým posunem, použijte křížící hřídele. Jejich osy jsou nejčastěji v úhlu 90 stupňů. V takových případech se běžně používají ozubená kola.

Říká se tomu díky konstrukčním prvkům dvojic převodů. Mají tvar vyříznutého kužele a spojují se s jejich bočními rovinami, na kterých jsou zuby řezány. Podél profilu jsou na základně vyšší a klesají směrem nahoru.

Ozubená kola mohou být rovná, tangenciální nebo zakřivená. Pokud je profil podél profilu vytvořen ve formě šroubovicové spirály a kromě průniku mají hřídele také axiální posun, pak se toto kuželové ozubení nazývá hypoid. Má hladký chod a nízkou hladinu hluku, ale má zvýšenou tendenci k rušení, a proto je zvláštní maziv.

Ve srovnání s válcovými ozubenými koly mohou kuželová ozubená kola poskytovat pouze 85% své nosné kapacity. Podle technologie výroby a montáže jsou nejkomplexnější. Nicméně schopnost přenášet točivý moment s úhlovým posunem je činí nezbytnými v složitých sestavách a mechanismech.

Rack a ozubená kola

Když je nutné převést rotační pohyb na translační nebo naopak, jedno kolo je nahrazeno rovinou s řezanými zuby. Regálové zařízení se snadno vyrábí a instaluje, spolehlivé a dobré zatížení. Používá se v obráběcích strojích a pohonech, kde se používá posun vpřed: drážkovací stroje, dopravníky se střídavým posuvem.

Pohon ozubeného řemenu je hybridní model, který zahrnuje pozitivní vlastnosti obou typů. Je charakterizována stálostí převodového poměru kvůli nedostatku sklouznutí. Tichý provoz při vysokých rychlostech a zatížení je dosažen použitím pružných klínových pásů. Často se používá v elektromotorických pohonech.

Na dvojici řemenic sestavy jednotky a na elastickém pásu jsou jejich spojky identické zuby v profilu. Přenos nepracuje na principu tření, ale používá mechanismus ozubení. Současně na jedné straně není třeba silné napětí mezi řemenicemi a přesným nastavením, na druhé straně mazání mezi spojovacími kovovými částmi.

Materiál

Převody musí mít spolehlivost robota při různých rychlostech a zatíženích, síle zubů, odolnosti proti opotřebení a schopnosti odolávat lepení. Ocel se používá jako základní materiál pro dvojice kol. Může být tepelně zpracováván nebo obsahuje legovací přísady a nečistoty. Litina může fungovat jako materiál pro nízkorychlostní mechanismy, které mají velké rozměry a otevřený typ konstrukce.

Aby nedošlo k lepení, párová kola jsou vyrobena z materiálu s různou pevností. Pokud se pro kolo a převodovku používá vysoko uhlíková ocel, použijí se různé stupně tepelného zpracování. Používal také bronz, mosaz, kaprolon, texolit, plasty a formaldehyd.

Výroba

Polotovary pro dvojice kol mohou být vyrobeny odlitím nebo razením. V budoucnu se podrobí dalšímu zpracování a řezání zubů. Použijte pro tento disk a mlýny, ve tvaru brusné kotouče.

Převodový mechanismus kuželového typu nemůže být proveden metodou dokončení řezání mlýnem nebo broušením, protože profil výstupků a prohloubení není konstantní. To lze provést pouze v počáteční fázi hrubování. Další zdokonalení se provádí na strojích, které běží s převodovkou. K tomu použijte dvojici vysoce pevných materiálů, opakujte hlavní profil. Působí jako řezný nástroj.

Uhlíkové oceli jsou tvrzené, karburované, nitridované nebo kyanované. Pro nekritické součásti lze tepelné ošetření provádět i po vyříznutí zubů. Vysoce přesné páry kol vyžadují dodatečné dokončovací broušení nebo běh.

Služby

Během normálního provozu funguje převodový mechanismus plynule a proces je doprovázen monotónním mírným hlukem. Přítomnost cizích zvuků a nerovnoměrné natočení indikuje opotřebení záběrových ploch nebo porušení nastavení.

Během údržby během kontroly zkontrolujte, zda nedošlo k prasknutí, zlomení zubů nebo jejich třísek. Zvláštní pozornost je věnována správnému zapojení dvojkolí a nepřítomnosti mezer. Během provozu se kontroluje házení obličeje a monitorují se třecí plochy.

Správnost ozubení je určena aplikací nátěru na ozubená kola. Před sušením se hřídele několikrát otočí a zkontrolují místa styku mezi pracovními plochami. Tvar tisku (měl by být ve formě elipsy) určuje celkový stav přenosu.

Dávejte pozor na dotykové body. Měly by být přibližně ve střední části výšky zubu. Barva barvy by měla zaujímat 70 - 80% své délky. Úprava se zásadně snižuje na zvýšení nebo snížení tloušťky těsnění pod ložisky.

V závislosti na typu sestavy lze mazání otevřeného mechanismu provádět pravidelně ručně s plastovým materiálem. U uzavřených konstrukcí by měla být prováděna postřikem nebo namáčením části korunky oběžného kola do mazané lázně.

Parametry převodového stupně

Pro charakterizaci převodového mechanismu jsou určeny průměry rozteče a hlavního kruhu, středová vzdálenost a případné posunutí hřídelů. Vztah počtu zubů hnacích a poháněných kol určuje převodový poměr. Je založen na zdrojových datech, které umožňují vypočítat rychlost pro dvojici převodových stupňů.

Ozubené kolo Přenos je zpočátku charakterizován počtem zubů a modulu. Je standardizován a zobrazuje délku roztečí kruhu na zub. Určete průměry výčnělků a prohlubní. Vypočítejte celkovou délku, výšku a tloušťku zubu, stejně jako jeho jednotlivé části - hlavu a nohy.

Vypočtený průměr rozteče. Používá se poměr šířky ozubeného ráfku. V případě šikmých zubů jsou určeny s úhlem sklonu. Je třeba mít na paměti, že v kuželových a válcovitých převodech se liší.

Navíc k výše uvedenému se používá také úhel profilu, poměr překrytí konce a posunu, linie záběru. U šnekových převodovek vypočtete počet závitů, průměr a typ šneku.

Výpočetní zařízení

Před navržením by měly být studovány počáteční údaje a měly by být stanoveny podmínky plánované činnosti mechanismu. Zohledňuje se původní obrys, typ a typ přenosu, jeho umístění v jednotce, přípustná zatížení, materiál pro dvojice kol a jejich tepelné zpracování. V této fázi je třeba vzít v úvahu frekvenci otáčení hřídelů a jejich průměry, točivý moment a převodový poměr.

Pro výpočet převodového stupně je třeba rozhodnout o celkovém převodovém modulu, počtu zubů pro ozubené kolo a kola, jejich profilu, úhlu a umístění. Vzdálenost středu je určena, je zvolena šířka ozubených okrajů páru.

Zobrazují se geometrické ukazatele strojového ozubení, pro které je určen převod. Výkres by měl zobrazovat nejméně dva výčnělky: přední a boční pohled na levé straně s provedenými měřeními. Navíc je sestavena tabulka základních geometrických a konstrukčních parametrů a jsou sestaveny grafy.

Hodnoty jsou vypočteny pomocí vzorců, tabulek, koeficientů a poměrů, které se používají s použitím původních údajů o kolech a ozubených převodech. Algoritmus výpočtu pro jednotlivé programy může obsahovat až padesát nebo více kroků a logické kroky. Optimálním řešením otázky detailního návrhu je použití specializovaného počítačového programu.

Rozměry slotů pro klíče nebo sloty jsou vybírány podle standardů. Obecně platí, že výkres upevňovacích kol na hřídelích je vyvíjen samostatně.

Normy

Je ozubení normalizováno? V současné době GOST určuje tolerance pro dokončené dvojkolí. Přesnost polotovarů je nastavena v závislosti na technologických vlastnostech a může být přizpůsobena pro každý průmysl nebo výrobce samostatně.

Pro každý typ zařízení existují normy zaměnitelnosti. Některé normy obecně ztratily význam, některé platí pouze v určitých oblastech. Rozvinuté normy se však používají pro obecnou terminologii, notaci, postup pro tvorbu dokumentace a sestavování výkresů.

Normy GOST upravují parametry výpočtu geometrie párů ozubených kol, jejich modulů, počátečních obrysů, stupňů přesnosti a typů rozhraní. Další normy stanovují standardy pro jednotlivé díly a další pro hotové díly a sestavy.