Tipuri de angrenaje: Clasificări, aplicații și sfaturi

Ce este un angrenaj?

Un angrenaj este o componentă mecanică. Aceasta cuprinde clichete sau roți dințate care au dinți. Acestea se potrivesc pentru a transmite rotația și cuplul de la un arbore la celălalt. Acest angajament precis evită compromisurile. Acestea pot cauza viteză și putere inconsecvente. Angrenajele sunt componente critice în multe sectoare. Acestea sunt automobilele, utilajele, industria aerospațială și robotica. Angrenajele sunt utilizate pentru a controla viteza și a transfera puterea.

Nu există un standard pentru industria angrenajelor. Cu toate acestea, angrenajele sunt clasificate pe baza dinților și a direcției de rotație a angrenajelor. Acesta ilustrează modul în care sunt discutate diferitele tipuri de angrenaje și utilizările speciale. Acesta este aplicat în multe sisteme mecanice diferite. Aceasta servește la ilustrarea modului în care angrenajele sunt proiectate pentru configurații complexe.

Terminologii importante privind angrenajele

Parametrii de bază ai angrenajelor

Angrenajele au parametri. Acestea sunt proprietățile tehnice ale angrenajelor. Acești parametri sunt solicitați de inginerii din industrie. Toți acești parametri sunt aplicați diferitelor părți ale unui angrenaj. Ei determină modul în care angrenajul va funcționa și performanțele sale.

Numărul de dinți: Dinții au margini ascuțite și înconjoară complet angrenajul. Numărul de dinți trebuie să fie un număr întreg, care poate afecta raportul de transmisie, un aspect important al performanței angrenajului. Un număr mai mare de dinți face ca mișcarea să fie mai lină, dar necesită o fabricație de precizie.

Adâncimea totală: Adâncimea totală este măsurată de la vârful unui dinte până la punctul său cel mai de jos. Acest lucru asigură că sarcina prevăzută poate fi suportată de angrenajul în cauză. De asemenea, permite funcționarea corectă a angrenajului în cadrul unui sistem mecanic.

Cercuri și diametre critice

Cercul de pas: Un cerc de pas este un cerc imaginar care arată dimensiunea unei unelte. Este vital pentru angrenajul angrenajelor. Cercurile lor de pas trebuie să se potrivească bine în timpul funcționării… Cercul de pas împarte dintele în addendum și dedendum.

Cercul rădăcinii:Cercul rădăcinii este uneori numit diametrul interior. Acesta marchează partea inferioară a unui dinte sau, mai exact, înălțimea acestuia. Această înălțime este utilizată în calculele pentru adâncimea și rezistența dintelui.

Cercul exterior: În ceea ce privește dimensiunile externe, cercul exterior arată diametrul pe care începe marcarea și unde încep capetele dinților de sus în jos. Dimensiunea generală și interschimbabilitatea între angrenajele unui sistem depind de acesta.

Diametrul pasului: Diametrul pasului este definit ca diametrul cercului pasului. Deci, estimarea distanței dintre două angrenaje în angrenare este crucială. Aceasta previne întreruperile care apar atunci când acest proces nu este gestionat bine..

Pitch și modul

B Măsoară distanța dintre doi dinți adiacenți pe cercul de pas. Este esențial pentru a înțelege poziționarea și interacțiunea.

Modul: Este un raport obținut prin împărțirea diametrului cercurilor de pas la π (pi). În analiza angrenajelor, este adesea utilizat pentru a simplifica calculele privind dimensiunea și distanța dintre angrenaje.

Diametral Pitch: Numărul de dinți pe o roată dințată împărțit la diametrul cercului de pas. Angrenajele cu același pas diametral se vor angrena bine. Acest lucru îl face un parametru important pentru compatibilitatea angrenajelor.

Groșimea circulară: O măsurătoare care definește cât de gros este un dinte privit în mod singular din jurul circumferinței sale. Aceste măsurători asigură că angrenajele pot face față forțelor aplicate în timpul funcționării lor.

Unghiuri și puncte

Unghi de presiune: Unghiul dintre norma comună la punctul de contact al dintelui și tangenta comună la cercul de pas. Acesta afectează transmiterea forței, precum și netezimea în funcționarea angrenajului.

Punctul de pas: Punctul în care două roți dințate angrenate au puncte de contact situate pe cercurile lor de pas respective. Alinierea precisă a angrenajelor depinde de acest punct; prin urmare, acesta este neted.

Suprafața roții dințate: Se știe că angrenajul dințat înlocuiește o suprafață cilindrică imaginară de rulare. Acest lucru ne ajută să înțelegem mișcarea angrenajelor pe măsură ce interacționează.

Addendum, Dedendum și Depths.

Addendum & Dedendum: Distanța radială merge de la addendum la baza dintelui. Aceasta asigură un contact adecvat al angrenajului în timpul încărcării.

Addendum Circle & Dedendum Circle: Se găsește chiar la vârful fiecărui dinte… Aceste două cercuri se află concentric pentru cercul pitch și servesc ca limite pentru zona dinților.

Cercul de bază: Profilurile involute ale dinților sunt derivate din acesta. Aceasta determină forma și rezistența structurii dinților cu 13 angrenaje.

Adâncimea totală & Adâncimea de lucru: Diferența radială este între cercurile addendum și dedendum. Adâncimea de lucru asigură potrivirea angrenajelor de la addendum la cercul de degajare.

Grosimea dintelui și spațiul dintre dinți: Aceasta este lățimea unui dinte pe cercul de pas. Aceste citiri ajută la determinarea distanțelor dintre dinți și a interacțiunii acestora cu sistemul de angrenaje.

Clasificarea angrenajelor

Tipuri de angrenaje în funcție de forma dinților

În funcție de forma dinților, există trei tipuri principale de angrenaje: involute, cicloide și trochoide. Profilurile curbate care asigură o transmisie lină fac cunoscute angrenajele involute. Angrenajele cicloide au o formă curbată. Această formă le face mai eficiente în unele cazuri decât în altele. Angrenajele trochoide au dinți unici. Aceștia permit angrenajelor să funcționeze bine în anumite condiții.

Tipuri de angrenaje în funcție de configurația axelor

Angrenajele pot fi clasificate și în funcție de configurația axelor lor. Angrenajele cu axe paralele sunt poziționate în arbori paraleli care împart același plan. Acestea au o eficiență ridicată în transferul mișcării, la fel ca angrenajele elicoidale și cremalierele de angrenaje. Angrenajele cu axe se întâlnesc într-un punct. Un exemplu este angrenajul conic. Acest tip se întâlnește la un plan. Aceasta păstrează o eficiență ridicată. În schimb, arborii unei roți dințate fără sfârșit nu se întâlnesc sau nu merg paralel. Acest lucru determină o eficiență scăzută.

Diferite tipuri de angrenaje

Angrenajul este esențial în orice mașină. Acesta transmite rotația și forța între piese. Ele sunt disponibile în multe forme. Ele răspund multor nevoi mecanice în diverse industrii. Inginerii trebuie să cunoască proprietățile și designul fiecărui tip de angrenaj. Ei folosesc aceste cunoștințe pentru a le alege pe cele mai bune pentru nevoile lor.

Angrenaj cu spițe: Drelele cu spițe sunt simple. Dinții lor sunt paraleli cu axa lor de rotație. Aceasta înseamnă că se pot angrena numai cu alte angrenaje spur care au axe paralele. Acest tip de angrenaj este utilizat pe scară largă deoarece este simplu, ieftin și ușor de întreținut. Prin urmare, practica de turnare trebuie să fie utilizată în aplicații cu viteză moderată, cum ar fi acționările morilor și echipamentele de ridicare.

Angrenaj elicoidal: Dansurile elicoidale au dinții tăiați la un unghi față de axă. Ele sunt mai silențioase și vibrează mai puțin decât angrenajele drepte. Aplicațiile de mare viteză sunt cele mai potrivite pentru aceste angrenaje. De asemenea, ele pot suporta o sarcină mai mare, ceea ce le face potrivite pentru transmisiile auto și utilajele grele.

Double Helical Gear (Angrenaj dublu elicoidal): O angrenaj elicoidal dublu constă din două fețe elicoidale paralele cu un spațiu între ele; prin urmare, nu există împingere axială și o funcționare mai lină. Este foarte recomandat pentru aplicații de mare viteză, cu raport mare. Acest tip este, de asemenea, utilizat pentru a absorbi șocurile și vibrațiile.

Angrenaj în spirală: Anghinajele în spirală sunt ca un angrenaj dublu elicoidal. Dar ele nu au spațiu între cele două părți. Acest lucru le face ideale pentru șocuri și vibrații mari. Dar, procesul lor complex de fabricație și implicațiile costurilor împiedică utilizarea lor pe scară largă.

Worm Gear: Un angrenaj cu vierme are un vierme și o roată fără sfârșit. Acestea sunt pentru arbori care nu se intersectează în unghi drept. Are rapoarte de reducere ridicate. Acest tip de angrenaj este cunoscut pentru funcționarea silențioasă. Deci, este cel mai bun pentru cazurile de viteză lentă-medie cu sarcini de șoc.

Angrenaj conic: Angrenajele conice transmit puterea între arbori care se intersectează la un anumit unghi, cum ar fi 90 de grade. Acestea sunt utilizate în mod obișnuit în diferențialele auto, uneltele electrice și sistemele de direcție. Acest lucru se datorează faptului că pot gestiona eficient un cuplu ridicat.

Rac și pinion: Acest tip de angrenaj convertește rotația în mișcare liniară sau viceversa. Este esențial în sistemele de direcție, mașinile CNC și actuatoarele liniare. Angrenajele cu cremalieră și pinion asigură un control precis al mișcării. Prin urmare, multe utilizări au nevoie de eficiență din partea acestor tipuri de produse.

Angrenaj planetar: Angrenajele planetare au un angrenaj solar central, mai multe angrenaje planetare și un angrenaj inelar exterior. Acestea oferă rapoarte de reducere foarte mari. Ele sunt, de asemenea, suficient de compacte pentru a suporta sarcini grele. Acest lucru le face populare în mașini, roboți și mașini care au nevoie de această combinație.

Angrenaj interior: Dansurile interioare sunt utilizate în principal în transmisii cu angrenaje planetare și cuplaje de arbori. Astfel de angrenaje au dinți în interiorul unui con sau cilindru, permițându-le să se rotească în același mod. Avem nevoie de cerințe specifice privind alinierea angrenajelor și controlul rotației.

Principiile de funcționare ale angrenajelor mecanice

Încrucișarea angrenajelor și transmiterea mișcării

Angrenajele funcționează atunci când pinioanele lor se întrepătrund pentru a schimba vitezele și mișcările. Dinții angrenajului se împletesc cu cei ai unui alt angrenaj. Acest lucru le permite să transmită rotația. Astfel, se creează un avantaj mecanic pe măsură ce cuplul, viteza și direcția de rotație sunt modificate. În acest fel, transferul de mișcare al angrenajelor are loc eficient, în principal datorită angrenării.

Conectivitatea dintre angrenaj și arbore

Ca atare, angrenajele se rotesc de-a lungul arborilor pe care sunt montate. Aceasta implică faptul că mișcările pot fi transmise de la o roată la alta prin acțiunea de angrenare de-a lungul arborelui. Angrenajele sunt poziționate corect prin utilizarea unui arbore. Arborele menține angrenajele stabile și aliniate, astfel încât acestea să funcționeze corect. Dacă nu ar exista arbori, există probabilitatea ca angrenajele să nu își mențină configurația pentru o mișcare eficientă.

Angrenaj conducător vs. angrenaj condus

În orice set de angrenaje, există două tipuri principale: angrenajul conducător și angrenajul condus. Angrenajul conducător provoacă mișcare în angrenajul condus prin rotirea sa. Astfel, mișcarea are loc datorită interacțiunii cu alte părți ale unui mecanism. Acest lucru se datorează faptului că, atunci când angrenajul motor începe să se miște, rotația sa afectează în mod direct cât de repede sau încet funcționează angrenajul condus. Acest lucru asigură buna funcționare.

Materiale utilizate în mod obișnuit în fabricarea angrenajelor.

Metale și aliaje

S45C

Oțelul S45C aparține standardului JISG4051-79 (94) cunoscut ca oțel 45 în China, cu denumiri similare în Japonia (S45C) și Taiwan (S45C). Este un oțel carbon de înaltă calitate, fără defecte structurale. Microstructura sa este uniformă în toată gama sa de masă. Rezistența sa la uzură crește odată cu creșterea conținutului de carbon de peste 0,4%. Cu toate acestea, este necesar un tratament termic adecvat în timpul călirii pentru a nu duce la deformare sau fisurare.

SUS304

Denumit și 06Cr19Ni10 sau doar 304, este un exemplu de oțel inoxidabil. Acesta posedă o rezistență excelentă la coroziune și proprietăți mecanice. Cu toate acestea, este posibil să se formeze la cald. Proceduri precum îndoirea și ștanțarea pot fi efectuate fără întărirea acestuia. Acest oțel rămâne același de la -196°C la 800°C. Clasa alimentară 304 are mai multe reguli pentru crom, nichel și metale grele.

40Cr

Echivalentul chinez al SCr440 (Japonia), 5140 (SUA) și ISO 41Cr4. Se aplică la ingineria mecanică. Acest lucru se datorează caracteristicilor sale fizice după călire și revenire. Pe de altă parte, are o duritate mai bună decât oțelul S45C. Poate fi utilizat pentru angrenaje, rotoare de pompe de ulei etc. Acestea funcționează la sarcini mari și viteze medii.

Materiale plastice

POM (Polioximetilenă)

Este cunoscut sub denumirea de „super oțel” datorită caracteristicilor sale excepționale. Se numește poliacetale sau rășini acetalice. POM funcționează de la -40°C la +100°C. Are o bună rezistență la uzură și autolubrifiere. POM este mai bun decât multe alte materiale plastice tehnice. De exemplu, are o rezistență la tracțiune de aproximativ 70 Mpa. De asemenea, are o absorbție scăzută a apei, o stabilitate dimensională bună și un aspect lucios.

Nylon

Proprietatea fără lubrifiere face ca angrenajele din nailon să fie populare. Acestea funcționează pentru aplicații care necesită niveluri de zgomot mai scăzute. De asemenea, acestea funcționează pentru angrenaje ușoare. De asemenea, proprietățile sale unice fac acest polimer potrivit pentru angrenaje specializate. Acestea sunt aplicații în care zgomotul în timpul funcționării trebuie să fie minimizat.

Materiale compozite

Ceramică

Carbura de siliciu și alte materiale ceramice avansate sunt dure și rezistente la uzură. Ele sunt utilizate pentru aceste calități. Astfel de materiale sunt destinate în principal aplicării în condiții severe. În ciuda faptului că sunt fragile, acestea funcționează bine în condiții extreme.

Compozite cu matrice metalică

Aceste compozite îmbină rezistența metalelor cu duritatea și rezistența la coroziune a ceramicii. Ele sunt ideale pentru aplicațiile care au nevoie de duritatea metalelor. De asemenea, ei trebuie să cunoască mai bine proprietățile ceramicii. Aceste proprietăți ajută materialele să reziste cerințelor operaționale dificile.

Considerații pentru proiectarea și alegerea angrenajelor.

Bugetul economic

Costul personalizării a fost întotdeauna ridicat în selectarea angrenajelor. Producătorii au adesea nevoie de angrenaje cu modele personalizate. Acestea trebuie să corespundă desenelor tehnice și recomandărilor. Este necesar să se potrivească aceste nevoi cu bugetele disponibile.

Proiectare și standarde

Angrenajele au multe specificații, standarde și toleranțe. Nu există o abordare unică care să se potrivească tuturor situațiilor. Prin urmare, companiile trebuie să își identifice propriile standarde specifice. Acest lucru poate implica luarea în considerare a altor țări, cum ar fi SUA sau Japonia, în cazul în care reglementările locale sunt inadecvate.

Configurația spațiului

Deși angrenajele ocupă de obicei centrul arborilor, nevoile de producție pot impune altceva. Astfel de schimbări ar putea însemna modificarea formei și grosimii dinților sau optarea pentru angrenaje interne care se potrivesc strâns.

Nevoi de transmisie

Angrenajele sunt esențiale în timpul transmiterii mișcării și a cuplului între piesele mașinii. Fiecare piesă are cerințe unice; prin urmare, producătorii optează pentru angrenaje adecvate în consecință. Ei modifică tipul și designul angrenajelor în funcție de cerințele de mișcare și cuplu.

Condiții de serviciu

Mulți factori influențează alegerea angrenajului, cum ar fi greutatea, frecarea, zgomotul, vibrațiile și stresul. De asemenea, există factori de mediu precum temperatura, curățenia și umiditatea. Acești factori sunt luați în considerare atunci când se decide asupra materialelor, tratamentelor sau lubrifierii angrenajelor.

Selectarea materialului

Selectarea angrenajului depinde de cât de bine va rezista la diverse condiții. Acestea includ temperaturi extreme, praf și multe altele. Unele materiale sunt oțelul inoxidabil (SUS304), oțelul carbon (S45C), nailonul etc. Acestea asigură durabilitatea în anumite condiții.

Detalii privind configurația angrenajului

• Modul și număr de dinți : Alegeți în funcție de raportul de transmisie dorit și de spațiul disponibil,
• Dimensiunea angrenajului：Selectați în funcție de cerințele de spațiu pentru locațiile de instalare,
• Cerințe privind cuplul： Capacitatea cuplului de încărcare a sistemului trebuie luată în considerare înainte de a selecta un angrenaj,
• Forma găurii interne: Alegeți o șaibă pentru poziționare sau fixare. În caz contrar, alegeți o gaură rotundă în funcție de nevoile de instalare sau conectivitate.

Aplicații ale tipurilor de angrenaje

Avantaje și dezavantaje ale angrenajelor

Avantajele angrenajelor

• Transmiterea eficientă a puterii: Acestea permit raporturi de viteză ridicate într-un spațiu mic, cu risipă minimă de energie.
• Control precis al vitezei și al cuplului: Permite un control precis, făcându-l astfel aplicabil pentru diferite nevoi mecanice.
• Aplicații diverse: Există numeroase tipuri și dimensiuni disponibile pentru selecție în funcție de cererea pentru fiecare angrenaj.
• Design compact: Acest lucru ajută la economisirea spațiului și la integrarea fără probleme în diferite set-up-uri.
• Întreținere redusă: Datorită durabilității și duratei lor lungi de viață, este necesară doar o lubrifiere simplă.
• Raport fix al vitezei: Mișcarea pe arborii neparaleli se intersectează perfect, asigurând o performanță uniformă.

Dezavantajele angrenajelor

• Sisteme complexe: Instalarea precisă a acestor sisteme poate fi o provocare, la fel ca și întreținerea lor,
• Zgomot și vibrații: Viteza mare sau nealinierea cauzează această problemă, care împiedică utilizarea confortabilă a unui sistem,
• Capacitate limitată pe distanțe lungi: Nu este capabil să transfere mișcarea pe distanțe lungi,
• Risc de deteriorare sub sarcină mare： Cea mai gravă deteriorare se poate întâmpla dacă există vreo greșeală cu angrenajele dințate,
• Lipsa de flexibilitate： În multe cazuri, rigiditatea operațională limitează aplicarea sa în diferite situații,
• Costuri de producție ridicate： Procesele de producție și asamblare sunt împovărătoare din punct de vedere economic pentru cumpărători.

Care este diferența dintre angrenaje și pinioane?

Angrenajele și pinioanele alimentează totul, de la biciclete la mașini. Acestea sunt o parte importantă a vieții noastre de zi cu zi. Acestea facilitează transmiterea fără probleme a puterii, dirijând astfel mișcări precise. Atât angrenajele, cât și pinioanele antrenează mașinile. Cu toate acestea, designul lor separat le face mai bune pentru funcții diferite, la fel ca o șurubelniță și o cheie.

Formă și design

Angrenajele au dinți. Dinții au forma unor piese de puzzle neregulate. Ei se potrivesc între ei. Acest lucru le face să se potrivească bine cu alte angrenaje. Spre deosebire de acestea, pinioanele au dinții distanțați, astfel încât să se prindă bine de un lanț sau de o curea.

Mecanismul de transmisie a energiei electrice

Prin întrepătrunderea dinților lor, angrenajele permit transmiterea energiei, rezultând o mișcare continuă. Pinioanele transferă energie prin prinderea verigilor lanțului. Acest lucru este similar cu un lanț de bicicletă care se învârte în jurul roților dințate pentru a se roti.

Aplicații

Angrenajele sunt utilizate pentru viteză, cuplu și poziționare precise. Acestea pot fi găsite în mașini, utilaje, ceasuri și cutii de viteze. Pinioanele apar în principal în sistemele cu lanțuri sau curele. Acestea includ biciclete, motociclete, transportoare și alte mașini.

Distribuția încărcăturii

Acestea distribuie sarcina pe mai mulți dinți, astfel încât transmiterea puterii să fie lină și eficientă. Acest lucru înseamnă că există o solicitare minimă asupra dinților individuali. Pinioanele distribuie sarcina pe verigi separate ale unui lanț sau ale unei curele, ceea ce duce la creșterea tensiunii în anumite puncte de contact.

Dimensiune și construcție

Angrenajele sunt disponibile în diferite dimensiuni și construcții. Printre acestea se numără angrenajele verticale, elicoidale, conice, de tip șurub, cu cremalieră și pinion și planetare. În schimb, modelele de pinioane sunt mai standardizate. De asemenea, acestea au o construcție mai simplă, ceea ce le face să funcționeze mai bine cu lanțuri și curele.

Concluzie

Înțelegerea angrenajelor este esențială pentru optimizarea sistemelor mecanice. Acest ghid explorează tipurile de angrenaje și designul acestora. Acesta acoperă modul în care acestea contribuie la buna funcționare a transmisiei de putere. Îmbunătățirea cunoștințelor facilitează luarea unor decizii mai bune în selectarea și întreținerea angrenajelor.

Colaborați cu noi pentru a vă îmbunătăți sistemele mecanice cu angrenajele noastre proiectate de experți. Contactați-ne astăzi pentru soluții inovatoare și sfaturi de specialitate adaptate nevoilor dumneavoastră.

Întrebări frecvente

Ce tehnici de tratare a angrenajelor utilizează mașinistul?

Angrenajele pot fi șlefuite pentru o funcționare silențioasă. Ele sunt tratate termic pentru că acest lucru le sporește rezistența și durabilitatea. Încălzirea angrenajelor după frezare le face mult mai rezistente. Acest proces este utilizat mai ales pentru roți sau arbori în cutiile de viteze paralele cu transmisie superioară.

Ce sunt formulele de calcul pentru prelucrarea angrenajelor?

Dimensiunile angrenajelor sunt calculate folosind formule, în special cele aplicabile pinionilor și angrenajelor mari. Aceste formule se bazează pe elemente precum unghiul de presiune al modulului, numărul de dinți etc., diametrul cercului de pas etc