Какво представлява предавката?
Зъбната предавка е механичен компонент. Тя се състои от зъбни колела или предавки със зъби. Те се монтират, за да предават въртене и въртящ момент от единия вал към другия. Това прецизно свързване предотвратява компромиси. Те могат да доведат до непостоянна скорост и мощност. Зъбните колела са важни компоненти в много сектори. Това са автомобилостроенето, машиностроенето, аерокосмическата промишленост и роботиката. Зъбните колела се използват за управление на скоростта и за предаване на мощността.
Не съществува стандарт за индустрията на съоръженията. Все пак зъбните колела се класифицират въз основа на зъбите и посоката на въртене на зъбните колела. Това илюстрира как се разглеждат различните видове зъбни колела и специалните им приложения. Тя се прилага в много различни механични системи. Това служи за илюстрация на това как зъбните колела се проектират за сложни конфигурации.
Важни терминологии за зъбните колела
Основни параметри на зъбните колела
Зъбните колела имат параметри. Това са техническите свойства на зъбните колела. Тези параметри се изискват от индустриалните инженери. Всички тези параметри се прилагат към различните части на предавката. Те определят начина, по който ще работи зъбното колело, и неговата производителност.
Брой зъби: Зъбите са с остри ръбове и обгръщат изцяло зъбното колело. Броят на зъбите трябва да бъде цяло число, което може да повлияе на предавателното отношение – важен аспект от работата на зъбната предавка. Повече зъби правят движението по-плавно, но изискват прецизно производство.
Цялата дълбочина: Цялата дълбочина се измерва от върха на зъба до най-ниската му точка. Това гарантира, че предвиденото натоварване може да бъде понесено от съответната предавка. Тя също така позволява правилното функциониране на зъбното колело в рамките на механична система.
Критични кръгове и диаметри
Кръг на стъпката: Кръгът на стъпката е въображаем кръг, който показва размера на предавката. Тя е от съществено значение за зацепването на зъбните колела. Кръговете на стъпките им трябва да съвпадат добре по време на работа. Кръгът на стъпката разделя зъба на адендум и дедендум.
Кръг на корена:Кръгът на корена понякога се нарича вътрешен диаметър. Той маркира долната част на зъба, или по-точно неговата височина. Тази височина се използва при изчисленията за дълбочината и здравината на зъба.
Външен кръг: По отношение на външните размери външният кръг показва диаметъра, от който започва маркировката и от който започват краищата на зъбите отгоре надолу. От него зависят общият размер и взаимозаменяемостта между зъбните колела в една система.
Диаметър на стъпката: Диаметърът на стъпката се определя като диаметър на кръга на стъпката. Затова оценката на разстоянието между две зъбни колела при зацепване е от решаващо значение. То предотвратява прекъсванията, които се случват, когато този процес не се управлява добре, и..
Височина и модул
B Измерва разстоянието между два съседни зъба на стъпковата окръжност. Той е от съществено значение за разбирането на позиционирането и взаимодействието.
Модул: Това е коефициент, получен чрез разделяне на диаметъра на кръговете със стъпка на π (пи). При анализа на зъбни колела той често се използва за опростяване на изчисленията на размера и разстоянието между зъбните колела.
Диаметрална височина: Броят на зъбите на зъбната предавка, разделен на диаметъра на делителната окръжност. Зъбните колела с еднаква диаметрална стъпка се зацепват добре. Това го прави важен параметър за съвместимостта на зъбните колела.
Дебелина на кръга: Мярка, която определя каква е дебелината на един зъб, погледнат откъм обиколката му. Тези измервания гарантират, че зъбните колела могат да се справят със силите, прилагани по време на работата им.
Ъгли и точки
Угол на налягането: Угълът между общата нормала в точката на контакт на зъба и общата допирателна в кръга на стъпката. Това влияе върху предаването на силата, както и върху гладкостта на работа на зъбната предавка.
Питч Пойнт: Точката, в която две зацепващи се зъбни колела имат контактни точки, разположени на съответните им кръгове на стъпката. От тази точка зависи точното центриране на зъбните колела; следователно тя е гладка.
Повърхност на терена: Известно е, че зъбното колело замества въображаема повърхност на търкалящ се цилиндър. Това ни помага да разберем движението на зъбните колела при взаимодействието им.
Addendum, Dedendum и Depths.
Допълнение и Дедендум: Радиалното разстояние е от аддендума до основата на зъба. То осигурява правилен контакт със зъбното колело по време на натоварване.
Кръгът на добавките и кръга на добавките: Тези две окръжности лежат концентрично на кръга на стъпката и служат като граници за зоната на зъбите.
Основна окръжност: От нея се извеждат инволютните профили на зъбите. Това определя формата и здравината на структурата на зъбите на 13-те зъбни колела.
Обща дълбочина & Работна дълбочина: Радиалната разлика е между кръговете addendum и dedendum. Работната дълбочина осигурява напасването на зъбните колела от адендумната до хлабинната окръжност.
Дебелина на зъба и пространство между зъбите: Това е широчината на зъба върху кръга на стъпката. Тези показания помагат за определяне на разстоянията между зъбите и тяхното взаимодействие със зъбната система.
Класификация на предавките
Видове зъбни колела в зависимост от формата на зъбите
Според формата на зъбите се различават три основни типа зъбни колела: еволвентни, циклоидни и трохоидни. Еволвентните зъбни колела са известни с извити профили, които осигуряват плавно предаване. Циклоидните зъбни колела имат извита форма. Тази форма ги прави по-ефективни в някои случаи, отколкото в други. Трохоидните зъбни колела имат уникални зъби. Те позволяват на зъбните колела да работят добре при определени условия.
Видове зъбни колела в зависимост от конфигурацията на осите
Зъбните колела могат да се класифицират и въз основа на конфигурацията на осите им. Зъбните колела с успоредни оси се разполагат в успоредни валове, които имат една и съща равнина. Те се отличават с висока ефективност при предаване на движението, също както винтовите зъбни колела и зъбните рейки. Осите на зъбните колела се срещат в една точка. Пример за това е конусното зъбно колело. Този тип се среща в равнина. Той поддържа висока ефективност. За разлика от тях валовете на червячните предавки не се срещат и не вървят успоредно. Това води до ниска ефективност.
Различни видове зъбни колела
Предавките са от решаващо значение за всяка машина. Те предават въртенето и силата между частите. Предлагат се в различни форми. Задоволяват много механични нужди в различни отрасли. Инженерите трябва да познават свойствата и конструкцията на всеки вид зъбни колела. Те използват тези знания, за да изберат най-добрите за своите нужди.
Спирална предавка: Предавките са прости. Зъбите им са успоредни на оста на въртене. Това означава, че те могат да се зацепват само с други цилиндрични зъбни колела, които имат успоредни оси. Този вид зъбни колела се използват широко, защото са прости, евтини и лесни за поддръжка. Така че леярската практика трябва да се използва в приложения с умерена скорост, като например задвижвания на мелници и подемни съоръжения.
Шестостенна предавка: Широкоъгълните зъбни колела имат зъби, срязани под ъгъл спрямо оста. Те са по-тихи и вибрират по-слабо от цилиндричните зъбни колела. Високоскоростните приложения са най-подходящи за тези зъбни колела. Те могат да носят и по-голямо натоварване, което ги прави подходящи за автомобилни трансмисии и тежки машини.
Двойна спирална предавка: Двойната цилиндрична предавка се състои от две успоредни винтови повърхности с разстояние между тях; следователно няма аксиална тяга и работи по-плавно. Препоръчва се за високоскоростни приложения с големи предавателни числа. Този тип се използва и за абсорбиране на удари и вибрации.
Задвижване с рибена кост: Зъбните колела са като двойни винтови колела. Но те нямат пространство между двете страни. Това ги прави идеални за силни удари и вибрации. Но сложният им производствен процес и свързаните с него разходи възпрепятстват широкото им използване.
Червячна предавка: Червячната предавка има червей и червячно колело. Те са предназначени за валове, които не се пресичат под прав ъгъл. Притежават високи коефициенти на редукция. Този вид зъбни колела са известни с тихата си работа. Затова е най-подходящ за случаи с бавна и средна скорост и ударни натоварвания.
Конусна предавка: Конусните зъбни колела предават мощност между валове, които се пресичат под определен ъгъл, например 90 градуса. Те обикновено се използват в диференциалите на автомобилите, електрическите инструменти и кормилните системи. Това е така, защото те могат ефективно да обработват висок въртящ момент.
Стойка и зъбно колело: Този тип предавка преобразува въртенето в линейно движение или обратно. Той е ключов в кормилните системи, машините с ЦПУ и линейните задвижвания. Зъбните колела с рейки и зъбни колела осигуряват прецизно управление на движението. Поради това много приложения се нуждаят от ефективност на този тип продукти.
Планетарна предавка: Планетарните предавки имат централно слънчево зъбно колело, много планетни зъбни колела и външно пръстеновидно зъбно колело. Те дават много високи коефициенти на редукция. Освен това са достатъчно компактни, за да понасят големи натоварвания. Това ги прави популярни в автомобилите, роботите и машините, които се нуждаят от тази комбинация.
Вътрешно оборудване: Вътрешните зъбни колела се използват предимно в планетарните зъбни предавки и валовите съединения. Такива зъбни колела имат зъби в конус или цилиндър, което им позволява да се въртят по един и същи начин. Нуждаем се от специфични изисквания за подравняване на зъбните колела и контрол на въртенето.
Принципи на работа на механичните зъбни колела
Зацепване на зъбните колела и предаване на движението
Зъбните колела се задействат, когато зъбните им колела се преплитат, за да променят скоростите и движенията си. Зъбите на зъбната предавка се зацепват с тези на друга предавка. Това им позволява да предават въртене. По този начин се създава механично предимство, тъй като се променят въртящият момент, скоростта и посоката на въртене. По този начин предаването на движението на зъбните колела става ефективно, главно благодарение на зацепването.
Връзката между зъбната предавка и вала
В този си вид зъбните колела се въртят по валовете, на които са монтирани. Това означава, че движенията могат да се предават от едно зъбно колело на друго чрез действието на зъбните колела по вала. Зъбните колела се позиционират правилно с помощта на вал. Валът поддържа зъбните колела стабилни и подравнени, така че да работят правилно. Ако нямаше валове, съществуваше вероятност зъбните колела да не запазят конфигурацията си за ефективно движение.
Задвижваща предавка срещу задвижвана предавка
Във всеки набор от зъбни колела съществуват два основни типа: задвижващо и задвижвано зъбно колело. Задвижващата предавка предизвиква движение в задвижваната предавка, като се върти. Така че движението възниква в резултат на взаимодействие с други части на механизма. Това е така, защото когато задвижващата предавка започне да се движи, нейното въртене пряко влияе върху това колко бързо или бавно работи задвижваната предавка. По този начин се осигурява безпроблемна работа.
Материали, които обикновено се използват при производството на зъбни колела.
Метали и сплави
S45C
Стоманата S45C принадлежи към стандарта JISG4051-79 (94), известен като стомана 45 в Китай, с подобни наименования в Япония (S45C) и Тайван (S45C). Тя е висококачествен въглерод без структурни дефекти. Микроструктурата му е равномерна в целия масов диапазон. Устойчивостта ѝ на износване се увеличава с увеличаване на количеството на открития в нея въглерод с над 0,4 % съдържание. Той обаче се нуждае от подходяща термична обработка по време на закаляването, за да не доведе до деформация или напукване.
SUS304
Наричана още 06Cr19Ni10 или просто 304, тя е пример за неръждаема стомана. Притежава отлична устойчивост на корозия и механични свойства. Възможно е обаче да се формова в горещо състояние. Процедури като огъване и щамповане могат да се извършват, без да се втвърдява. Тази стомана остава непроменена при температура от -196°C до 800°C. За стомана 304 за хранителни цели има повече правила за хром, никел и тежки метали.
40Cr
Китайският еквивалент на SCr440 (Япония), 5140 (САЩ) и ISO 41Cr4. Прилага се в машиностроенето. Това се дължи на физическите му характеристики след закаляване и отпушване. От друга страна, тя има по-добра закаляемост от стоманата S45C. Тя може да се използва за зъбни колела, ротори на маслени помпи и др. Те работят при високи натоварвания и средни скорости.
Пластмасови материали
POM (полиоксиметилен)
Известна е като „супер стомана“ поради изключителните си характеристики. Нарича се полиацетал или ацетална смола. POM функционира при температури от -40°C до +100°C. Притежава добра износоустойчивост и самосмазване. POM е по-добър от много други инженерни пластмаси. Например, тя има якост на опън от около 70 Mpa. Освен това има ниска водопоглъщаемост, добра стабилност на размерите и лъскав външен вид.
Найлон
Свойството да не се смазват прави найлоновите зъбни колела популярни. Те са подходящи за приложения, които изискват по-ниски нива на шум. Също така са подходящи за леки зъбни колела. Също така уникалните му свойства правят този полимер подходящ за специализирани зъбни колела. Това са приложения, при които шумът по време на работа трябва да бъде сведен до минимум.
Композитни материали
Керамика
Силициевият карбид и други съвременни керамични материали са твърди и износоустойчиви. Те се използват заради тези качества. Такива материали са предназначени главно за приложение в тежки условия. Въпреки че са крехки, те се представят добре при екстремни условия.
Композити с метална матрица
Тези композитни материали съчетават здравината на металите с твърдостта и устойчивостта на корозия на керамиката. Те са идеални за приложения, които се нуждаят от здравината на метала. Те също така трябва да познават по-добре свойствата на керамиката. Тези свойства помагат на материалите да издържат на тежки експлоатационни изисквания.
Съображения за проектиране и избор на зъбни колела.
Икономически бюджет
Цената на персонализирането винаги е била висока при избора на предавка. Производителите често се нуждаят от зъбни колела с индивидуален дизайн. Те трябва да съответстват на инженерните чертежи и препоръки. Необходимо е тези нужди да се съобразят с наличните бюджети.
Дизайн и стандарти
Зъбните колела имат много спецификации, стандарти и допустими отклонения. Няма един-единствен подход, който да е подходящ за всички ситуации. Затова компаниите трябва да определят свои собствени специфични стандарти. Това може да включва разглеждане на други държави, като САЩ или Япония, ако местните разпоредби са неподходящи.
Конфигурация на пространството
Въпреки че зъбните колела обикновено заемат центъра на валовете, производствените нужди могат да наложат друго. Такива промени могат да означават промяна на формата и дебелината на зъбите или избор на вътрешни зъбни колела, които прилягат плътно.
Нужди от трансмисия
Зъбните колела са от съществено значение за предаването на движението и въртящия момент между частите на машината. Всяка част има уникални изисквания, поради което производителите избират подходящи зъбни колела. Те променят вида и конструкцията на зъбните колела в зависимост от изискванията за движение и въртящ момент.
Условия за обслужване
Много фактори влияят върху избора на предавка, като например тегло, триене, шум, вибрации и напрежение. Освен това има и фактори на околната среда като температура, чистота и влажност. Тези фактори се вземат предвид при вземането на решение за материалите, обработката или смазването на зъбните колела.
Избор на материал
Изборът на съоръжения зависи от това, доколко те ще издържат на различни условия. Те включват екстремни температури, прах и др. Някои материали са неръждаема стомана (SUS304), въглеродна стомана (S45C), найлон и др. Те гарантират издръжливост при определени условия.
Подробности за конфигурацията на предавките
- Модул и брой зъби: Изберете в зависимост от желаното предавателно отношение и наличното пространство,
- Размер на предавката: Изберете в зависимост от изискванията за място за монтаж,
- Изисквания за въртящ момент：Възможността за въртящ момент при натоварване на системата трябва да се вземе предвид преди избора на предавка,
- Форма на вътрешния отвор: Изберете шпонков канал за позициониране или фиксиране. В противен случай изберете кръгъл отвор в зависимост от нуждите за инсталиране или свързване.
Приложения на видовете предавки
| Тип на оборудване | Приложения |
|---|---|
| Спирална предавка | Часовници, влакове, самолети, перални машини, електроцентрали, хранително-вкусова промишленост, автомобилна промишленост, горска техника, малки конвейери |
| Шестостенна предавка | Автомобилни системи, часовници, домакински инструменти, производство на цимент, минно дело, морски приложения, големи конвейери |
| Двойна спирална предавка | Минно дело, морска индустрия, тежко машиностроене, парни турбини |
| Оборудване с рибена кост | Тежка промишленост, Корабно задвижване |
| Конусна предавка | Помпи, влакове, самолети, електроцентрали, производство на цимент, минни дейности |
| Задвижване на червеи | Асансьори, автомобилни приложения, машини за хранително-вкусовата промишленост |
| Стойка за багаж | Системи за претегляне, влакове |
| Хипоидна предавка | Производство на цимент, минно дело, системи за пречистване на вода |
Предимства и недостатъци на зъбните колела
Предимства на зъбните колела
- Ефективно предаване на енергия: Те позволяват постигането на високи скоростни съотношения в малко пространство с минимални загуби на енергия.
- Прецизно управление на скоростта и въртящия момент: Позволява прецизно управление, което го прави приложим за различни механични нужди.
- Разнообразни приложения: Има многобройни видове и размери, които могат да се избират в зависимост от търсенето на всяка предавка.
- Компактен дизайн: Това помага да се спести място и да се интегрира безпроблемно в различни инсталации.
- Ниска поддръжка: Благодарение на тяхната издръжливост и дълъг живот се изисква само обикновено смазване.
- Фиксирано съотношение на скоростта: Движението на непаралелни валове се пресича идеално, което осигурява равномерна производителност.
Недостатъци на зъбните колела
- Сложни системи: Прецизното инсталиране на такива системи може да бъде предизвикателство, както и тяхната поддръжка,
- Шум и вибрации: Високата скорост или неправилното подреждане причиняват този проблем, който възпрепятства удобното използване на системата,
- Ограничени възможности за пътуване на дълги разстояния: Не може да пренася движение на дълги разстояния,
- Риск от повреда при голямо натоварване： Най-голямата повреда може да се случи, ако има грешка със зъбните колела,
- Липса на гъвкавост： В много случаи оперативната твърдост ограничава приложението на системата в различни ситуации,
- Високи производствени разходи: Процесите на производство и сглобяване са икономически обременителни за купувачите.
Каква е разликата между зъбни колела и вериги?
Зъбните колела задвижват всичко – от велосипеди до машини. Те са важна част от нашето ежедневие. Те улесняват плавното предаване на мощността, като по този начин насочват прецизното движение. И зъбните колела, и веригите задвижват машини. Но отделните им конструкции ги правят по-добри за различни функции, подобно на отвертка и гаечен ключ.
Форма и дизайн
Зъбните колела имат зъби. Зъбите са оформени като неправилни парчета от пъзел. Те се напасват една към друга. Това ги прави добре свързани с други зъбни колела. За разлика от тях зъбните колела имат зъби на разстояние един от друг, за да могат да се захванат правилно за верига или ремък.
Механизъм на предаване на енергия
Чрез блокиране на зъбите зъбните колела осигуряват предаване на енергия, което води до непрекъснато движение. Зъбните колела предават енергия, като захващат звената на веригата. Това е подобно на веригата на велосипед, която се върти около зъбните колела, за да се завърти.
Приложения
Зъбните колела се използват за прецизна скорост, въртящ момент и позициониране. Намират се в автомобили, машини, часовници и скоростни кутии. Зъбните колела се използват главно в системи с вериги или ремъци. Те включват велосипеди, мотоциклети, конвейери и други машини.
Разпределение на натоварването
Те разпределят натоварването между много зъби, така че предаването на мощността да е плавно и ефективно. Това означава, че отделните зъби се натоварват минимално. Зъбните колела разпределят натоварването върху отделни звена на веригата или ремъка, което води до повишено натоварване на определени контактни точки.
Размер и конструкция
Зъбните колела се предлагат в различни размери и конструкции. Те включват цилиндрични, винтови, конусни, червячни, зъбни и планетарни зъбни колела. За разлика от тях конструкциите на зъбните колела са по-стандартизирани. Те също така притежават по-проста конструкция, поради което работят по-добре с вериги и ремъци.
Заключение
Разбирането на зъбните колела е от съществено значение за оптимизирането на механичните системи. В това ръководство са разгледани видовете зъбни колела и тяхната конструкция. То разглежда как те помагат за доброто предаване на енергия. По-добрите познания улесняват вземането на по-добри решения при избора и поддръжката на предавки.
Сътрудничете си с нас, за да усъвършенствате механичните си системи с нашите експертно проектирани предавки. Свържете се с нас днес за иновативни решения и експертни съвети, съобразени с вашите нужди.
Често задавани въпроси
Какви техники за обработка използват машинните специалисти за зъбни колела?
Зъбните колела могат да се шлифоват гладко за тиха работа. Те са термично обработени, тъй като това повишава тяхната здравина и издръжливост. Нагряването на зъбните колела след фрезоване ги прави много по-здрави. Този процес се използва най-вече при колелата или валовете в редукторите с паралелно горно задвижване.
Какви са формулите за изчисляване на обработката на зъбни колела?
Размерите на зъбните колела се изчисляват с помощта на формули, особено тези, които са приложими за зъбните колела и големите зъбни колела. Тези формули се основават на неща като ъгъл на натиск на модула, брой зъби и т.н., диаметър на кръга на стъпката и т.н.
