Спирална скоростна кутия

Обикновено спиралната скоростна кутия се състои от две зъбни колела. Двете зъбни колела имат нарязани зъби и са вмъкнати едно в друго. Тези две зъбни колела работят заедно, за да предават въртящ момент и скорост. Този тип скоростна кутия се използва в голямо разнообразие от приложения.

Принцип на работа

Освен че са по-евтини за производство, спиралните зъбни колела имат няколко предимства пред правия накрайник. Първо, те предлагат по-плавна работа, по-малко вибрации и по-ниски нива на шум. Те също така предават по-големи товари от накрайника. Тези зъбни колела се използват в различни индустрии, като например хранително-вкусовата промишленост, пластмасовата промишленост и нефтената промишленост.
Друга важна характеристика на спиралните зъбни колела е плавното и постепенно зацепване на зъбите. Това им помага да функционират по-плавно, особено при работа под големи натоварвания. Този процес намалява ударите и хлабините, а също така намалява износването.
В допълнение към това, ъгълът на спиралата е променлива, която може да се регулира, за да отговаря на приложението. Ъгълът обикновено е ляв или десен и може да варира в зависимост от гледната точка.
Спиралните зъбни колела обикновено се използват в затворени зъбни задвижвания, като например конвейери, вентилатори и асансьори. Те предлагат по-плавна работа, което ги прави идеални за приложения, изискващи тиха работа. Спиралните зъбни колела обаче са по-малко ефективни при предаване на мощност от цилиндричните зъбни колела.
Относителното контактно напрежение (RCS), изчислено за спираловидно зъбно колело, е подобно на това за цилиндрично зъбно колело. Обемът Vi, който е величина, зависима от спиралата, обаче е различен. Този обем се определя като общия обем на спиралния джоб, изчислен чрез интегриране по ширината на челото. Обемът на общ джоб е по-голям от този на спирален джоб без спирала.
Освен това, коефициентът на контакт е намален. Това се дължи на факта, че два зъба не са успоредни един на друг. Дебел маслен филм предотвратява контакта между зъбите. Този филм също така охлажда повърхностите на зъбите на зъбното колело.
Коефициентът на обслужване е число, което отчита условията, при които се използва дадена предавка. Обикновено това е съотношение между максималния въртящ момент и произведения въртящ момент.

Ефективност

По време на скорошна кампания за измерване на скоростни кутии, 13 търговски скоростни кутии бяха обстойно тествани. Ефективността беше измерена при номинален въртящ момент и мощност. Получените карти на ефективност, представени в тази статия, показват, че ефективността на всяка скоростна кутия е сравнително сходна.
Ефективността на скоростната кутия зависи от броя на зъбите на зъбните колела и съотношението между тях. Колкото по-ниско е съотношението, толкова по-висок е КПД.
Ефективността се влияе и от въртящия момент на натоварване. Колкото по-висок е въртящият момент на натоварване, толкова по-нисък е КПД. Това важи особено за скоростни кутии с високи предавателни числа.
Загубата на мощност се влияе и от коефициентите на контакт и припокриване. За скоростни кутии с високи предавателни числа разликата между ефективността на каталожната и базираната на модела ефективност е по-голяма, отколкото при скоростните кутии с ниско предавателно число. За щастие, подобренията в смазването запълват тази празнина.
Спиралната скоростна кутия е най-ефективната скоростна кутия в индустрията. Тя предава движение между паралелни конфигурации и е по-малко шумна от цилиндричните зъбни колела. Тези зъбни колела се зацепват меко и плавно, така че са по-малко податливи на износване. Те също така позволяват по-голяма товароносимост.
Въпреки че спиралните зъбни колела са ефективни, те са по-скъпи от традиционните зъбни колела. Въпреки това, спестяванията на разходи могат да бъдат значителни с течение на времето. Важно е да се вземат предвид предимствата на спиралната скоростна кутия, преди да се избере скоростна кутия за вашето приложение.
Когато сравняваме ефективността на спирална скоростна кутия с тази на червячна скоростна кутия, червячната скоростна кутия е по-ефективна. Разликата в ефективността обаче не е толкова голяма, колкото при много други скоростни кутии.
Ефективността на спиралната скоростна кутия се влияе и от скоростта на зъбните колела. Скоростната кутия трябва да има адекватно смазване на лагерите. Важно е също да се вземат предвид изискванията за пространство в задвижващата линия.

Приложения

Приложенията на спиралните скоростни кутии са широко разпространени и се използват в много индустрии. Някои от приложенията включват печатарската промишленост, каучуковата промишленост, пластмасовата промишленост, циментовата промишленост, земекопната промишленост и химическата промишленост.
Спиралните скоростни кутии се използват и за конвейери и асансьори. Те са много издръжливи и могат да носят по-големи товари. Освен това са по-тихи от правите скоростни кутии. Използват се и в много автомобилни трансмисии.
Спиралните скоростни кутии предават мощност между два успоредни вала. Те са добър заместител на цилиндричните зъбни колела. Те са компактни и намаляват вибрациите и шума. Освен това са много издръжливи и могат да работят с неуспоредни валове.
Най-честото приложение е в автомобилната индустрия. Спиралните скоростни кутии се използват и в други индустрии. Те са много полезни в асансьори, конвейери и други тежки промишлени условия. Те също така осигуряват високо ниво на намаляване на скоростта и се използват често в системи за автоматизирано управление. Използват се и в минната промишленост и циментовата промишленост.
Спиралните скоростни кутии могат да бъдат произведени с различни модификации. Това е важно, защото някои индустрии може да изискват различни скоростни кутии.
Спиралните зъбни колела имат по-голям брой зъби. Това води до по-малко износване. Те са и по-малко шумни от цилиндричните зъбни колела. Способността им да генерират голяма тягова сила ги прави идеални за високоскоростни приложения. Те също така са способни да разпределят натоварването между няколко оси. Използват се и в приложения с високи удари и вибрации.
Спиралните скоростни кутии работят с по-висока ефективност от цилиндричните зъбни колела. Производствените разходи за спирални зъбни колела обаче са по-високи, отколкото за цилиндричните зъбни колела.
Спиралните скоростни кутии също имат предимството да предават мощност между правоъгълни валове. Те могат да работят заедно със зъбни колела с кръстосани оси, което елиминира ударното натоварване.

Вариации

На пазара се предлагат няколко варианта на спирални скоростни кутии за различни индустрии. Те се използват широко в автомобилните трансмисии и други индустрии. Те са по-тихи от цилиндричните зъбни колела. Освен това са издръжливи и високоефективни. Те обаче могат да причинят по-голямо триене и износване.
Спиралните зъбни колела са направени от зъби, които се усукват около цилиндрично тяло на зъбно колело под ъгъл. Ъгълът, под който са нарязани зъбите на зъбното колело, се нарича ъгъл на спиралата. Ъгълът на спиралата може да се регулира, за да пасне на зъбното колело и неговата околност.
Ъгълът на спиралата определя и колко аксиална сила произвежда зъбното колело. По-голям ъгъл на спиралата ще генерира по-голяма аксиална сила. Това увеличение на аксиалната сила трябва да се абсорбира от лагерите. Ъгълът на натиск също има пряко въздействие върху нормалната сила и радиусите на кривината на зъба.
Спиралните зъбни колела могат да се монтират паралелно или кръстосано. Спиралните зъбни колела, свързани паралелно, изискват еднакъв ъгъл на стъпка и натиск, за да работят правилно. Спиралните зъбни колела, свързани кръстосано, могат да работят по-тихо и плавно от цилиндричните зъбни колела. Те обаче могат да се използват и за предаване на по-високи въртящи моменти.
Спиралните зъбни колела се предлагат и в единични и двойни спирални конструкции. Единичните спирални зъбни колела се произвеждат със същите инструменти и оборудване като цилиндричните зъбни колела. За разлика от цилиндричните зъбни колела, единичните спирални зъбни колела имат по-голям контакт на повърхността. Те са и по-добри за прецизни задвижвания.
Двойните спирални зъбни колела се наричат ​​още зъбни колела тип „рибена кост“. Те се произвеждат чрез изрязване на канал между два зъба. Те могат да елиминират аксиалните сили и се използват и за осигуряване на висока товароносимост.
Спиралните зъбни колела обикновено се използват за приложения с ниска мощност. Те също така предоставят алтернатива за свързване на паралелни и непаралелни валове. Използват се и във високоскоростни приложения.

Радиус на върха на инструмента

Сред многото параметри, използвани при проектирането на спирална скоростна кутия, радиусът на върха на зъба е може би най-важният, макар и само защото е един от най-малко интуитивните. Най-добрият начин да се оцени диаметърът на зъба на спирално зъбно колело е да се използва референтен профил на зъба като основа за изчислението. Подобна процедура се използва за изчисляване на ъгъла на спиралата. Твърде малък връх на инструмента ще доведе до подрязване на зъб, което е проблем, ако имате зъбно колело с голям брой зъби и искате да намалите вероятността от повреда на зъба.
За любителите на зъбни колела има много инструменти и процеси за спирални скоростни кутии, като диаметърът на върха е само един от тях. За щастие на маниаците по проектиране на зъбни колела, спиралната скоростна кутия е много повече, отколкото изглежда на пръв поглед. Например, зъбът на спирално зъбно колело е триизмерна повърхност, така че формата и функцията му могат да бъдат изчислени математически или числено.
В допълнение към върха на зъба, който ви отлита от дупето, спиралната скоростна кутия е и продукт на производствен процес. Основният виновник е изместването на профила, което е разстоянието между диаметъра на стъпката на зъбното колело и базовата линия на режещия инструмент. Въпреки че конструкторът на зъбни колела може да избере да игнорира този проблем, той често е съображение при проектирането в полза на максимизиране на контактните съотношения. Това означава, че зъбите на зъбните колела трябва да могат да издържат на въртящия момент на съответните им зъбни колела.
Спиралното зъбно колело е геометричен пакет и най-добрият начин за пакетиране на зъбните колела е да се минимизира якостта на огъване на зъба, като същевременно се увеличи максимално твърдостта на огъване на зъба. За да направите това, трябва да ограничите дебелината на върха на зъба. Това обикновено се постига с профил на зъба, който е оформен така, че да съответства на контура на зъбното колело, което е предназначено да замени.

редактор от CX 2023-10-25