Китайски доставчик на горещо продавани конусни спирални зъбни колела от серия K

Спирална скоростна кутия

Използването на спирална скоростна кутия може значително да подобри точността на машината и да намали ефектите от вибрациите и ударите върху оста на вала. Скоростната кутия е кръгла машинна част, която има зъби, които се зацепват с други зъби. Зъбите са изрязани или вкарани и са проектирани да предават скорост и въртящ момент.

Плъзгане

Сред многото видове скоростни кутии, спиралната скоростна кутия е най-често използваната. Това е така, защото спиралната скоростна кутия има плъзгащ контакт. Контактът между два зъба на зъбното колело започва в началото на единия зъб и преминава до линеен контакт с въртенето на зъбното колело.
Спиралните зъбни колела са цилиндрични зъбни колела със зъби, нарязани под ъгъл спрямо оста. Този ъгъл позволява на спиралните зъбни колела да улавят обръщането на скоростта по линията на стъпката, поради триенето при плъзгане. Това води до много по-плавно движение и по-малко износване. Освен това, спиралната скоростна кутия е по-издръжлива и по-тиха от другите скоростни кутии.
Спиралните зъбни колела се разделят на две категории. Първата група се състои от спираловидни зъбни колела с кръстосани оси, често използвани в разпределителните валове на автомобилните двигатели/маслените помпи. Втората група се състои от зъбни колела с нулев ъгъл на спирала, които не създават аксиални сили. Те обаче създават топлина, което води до загуба на ефективност.
Конфигурацията на спиралната скоростна кутия често е объркваща, което води до по-високи експлоатационни разходи. Освен това, конфигурацията на спиралната скоростна кутия няма същото съотношение въртящ момент/$ като планетарните зъбни колела с нулев ъгъл на спирала.
При проектирането на зъбни колела е важно да се вземат предвид ефектите от плъзгането на зъбните колела. Плъзгането може да доведе до триене, което може да причини загуба на предаване на мощност. То също така води до неравномерно разпределение на натоварването, което намалява товароносимостта на спиралната планетарна скоростна кутия.
Освен това, коравината на зацепването на спиралните зъбни колела често се пренебрегва от изследователите. Предложен е аналитичен модел за коравината на зацепването на спиралните зъбни колела.

Аксиални сили на натиск

Съществуват няколко варианта за аксиални сили на натиск в спиралните скоростни кутии. Най-очевидният е използването на двойно спирално зъбно колело за компенсиране на компонента на силата. Друг вариант е използването на аксиален лагер с по-ниска товароносимост. Това се превръща в жертвен компонент.
За да се предаде сила, тя трябва да бъде разпределена по контактната линия. Тази сила е сума от тангенциални, радиални и аксиални компоненти на силата. Всички тези компоненти трябва да бъдат прехвърлени от източника към изхода. Това е сложен процес, който включва използването на зъбни колела.
Аксиалният компонент на силата трябва да се пренесе през зъбните колела. Получената сила след това се разделя на ортогонални компоненти и се разделя на посоките на тягата. Радиалният компонент на силата е от точката на контакт до центъра на задвижваното зъбно колело.
Аксиалният компонент на силата също се определя от размера на диаметъра на стъпката на зъбното колело. По-големият диаметър на стъпката води до по-голям лагерен момент. По подобен начин, по-голямото предавателно число ще доведе до по-високо предаване на въртящ момент.
Трябва да се отбележи, че аксиалният компонент на силата е само малка част от общата сила. Нормалната сила е разпределена по контактната линия.
Двойното спирално зъбно колело също не е перфектно копие на зъбното колело тип „рибена кост“. То има две равни половини. Използва се взаимозаменяемо с рибеното зъбно колело. Освен това има същия ъгъл на спиралата.

Намалено въздействие върху оста на вала

Увеличаването на ъгъла на спиралата на зъбната двойка ще намали резонансните ефекти върху оста на вала на спиралната скоростна кутия. Това обаче няма да намали общите вибрации в скоростната кутия. Всъщност, то ще ги увеличи. Това може да доведе до сериозни повреди от умора на материала в задвижващия механизъм.
Това е така, защото ъгълът на спиралата оказва влияние върху контактната линия между два зъба. С увеличаването на ъгъла на спиралата, дължината на контактната линия намалява. Освен това, това оказва влияние върху нормалната сила и радиусите на кривината на зъбите. Ъгълът на натиск също влияе върху радиусите на кривината.
Спиралните зъбни колела имат няколко предимства пред цилиндричните. Тези предимства включват: по-ниски вибрации, NVH (шум, вибрации и твърдост) характеристики и плавна работа при големи натоварвания. Те също така имат по-добър въртящ момент. Те обаче произвеждат по-високо триене. Те също така изискват уникални подходи за контрол на силите на тягата.
Първата стъпка за намаляване на резонансните ефекти е регулирането на честотата на зацепване на степента на спиралното зъбно колело. Това може да се постигне чрез промяна на коефициентите на изместване в зъбното колело. Ако коефициентите на изместване са твърде големи, тогава зъбното колело ще изпита резонансни ефекти. Ъгълът на спиралата също се влияе от коефициентите на изместване на зъбното колело. Следователно е важно да се контролира геометрията на зъбното колело, за да се намалят резонансните ефекти.
След това се изследва влиянието на структурата на стената и дебелината на венчето върху напрежението в основата на зъбното колело. Те се измерват чрез тензодатчик. Резултатите показват, че максималното напрежение в основата се получава, когато се достигне най-лошата позиция на зацепване.

По-тиха работа

В сравнение с цилиндричните зъбни колела, спиралните зъбни колела са много по-тихи при работа. Това се дължи на по-големите им зъби. Освен това, те имат по-висока товароносимост. Те също така се движат по-плавно и имат по-висока скорост. Спиралните зъбни колела също са добър заместител на цилиндричните зъбни колела.
Най-значимият параметър, свързан с намаляването на шума, е отношението на контакт на зъбното колело. То варира от под 1 до над 10 и се определя от броя на зъбите, пресичащи успоредна на вала линия по централната окръжност. То е и добър индикатор за нивото на намаляване на шума, което осигуряват спиралните зъбни колела.
Освен това, спиралните зъбни колела имат по-ниско импулсно огъване от цилиндричните зъбни колела. Това е така, защото контактната точка се плъзга по спиралната повърхност на всеки зъб. Това също добавя вътрешно демпфиране към зъбната система.
Въпреки че спиралните зъбни колела са по-малко шумни от цилиндричните, те имат високо ниво на износване. Това може да повлияе на работата на зъбното колело. Възможно е обаче да се подобри гладкостта на повърхността на зъба чрез шлайфане. Освен това, работата на зъбните колела в масло също може да помогне за подобряване на гладкостта на повърхността на зъба.
Има много индустрии, които използват спираловидни зъбни колела. Например, автомобилната индустрия ги използва в своите трансмисии. Те се използват и в селскостопанската индустрия. Често се използват в тежкотоварни камиони.
Спиралните зъбни колела са известни също с това, че генерират по-малко топлина и са по-тихи от другите зъбни колела. Те могат също така да осигуряват паралелно предаване на мощност между паралелни или непаралелни валове.

Подобрена точност

Повишаването на точността на спиралната скоростна кутия е ключът към нейната работа и надеждност. Точността на скоростната кутия зависи от няколко характеристики. Сред най-важните са профилът и ходът. Освен това, трябва да се вземат предвид и изискванията за мощност на зъбното задвижване.
Профилът е най-чувствителната характеристика на спиралното зъбно колело. Ако профилът не е симетричен, зъбното колело ще се движи шумно с цилиндрично зъбно колело. Освен това профилът е и най-чувствителен към олово.
Спиралната скоростна кутия играе ключова роля в предаването на мощност в промишлените приложения. Тежките условия на работа обаче я правят податлива на различни повреди.
Производителността на спиралната скоростна кутия зависи от точността на отделните зъбни колела. Това се постига чрез минимизиране на луфта. Често срещан начин за намаляване на луфта е да се подходи към всички целеви позиции от обща посока. Този подход също така намалява шума от трансмисията.
Точността на спиралната скоростна кутия може да се подобри чрез използване на гъвкава електронна скоростна кутия. Това може да намали степента на усукване. Освен това, може да увеличи точността на обработка на зъбни колела.
Спирална скоростна кутия с електронна скоростна кутия може да увеличи точността на компенсация на усукване. Тя може също така да подобри връзката между оста B, оста C и оста Z. Освен това, електронната скоростна кутия ще осигури връзката между оста Y, оста Z и оста C.
Точността на спиралната скоростна кутия може да се подобри чрез изчисляване на грешката в позицията на зъбното колело. Отклонението на стъпката и отклонението на ъгъла на спиралата са два вида грешка в позицията.

Намалена вибрация

Използването на спирални скоростни кутии може да намали вибрациите и шума. Тези зъбни колела се използват в различни приложения, включително автомобилни трансмисии. Освен това, тези зъбни колела са достатъчно тихи, за да работят в приложения, чувствителни към шум.
С помощта на софтуера CZPT са сравнени три различни конструкции на корпуси на скоростни кутии. Външните размери и масата на всяка конструкция са запазени постоянни, но са използвани различни количества надлъжни и напречни усилватели. Получените модели след това са сравнени с експериментални резултати. Освен това е анализиран отговорът на свободните вибрации на тези модели. Резултатите са показани на Фиг. 5.
По отношение на намаляването на шума, клетъчният модел произвежда най-ниското ниво на звуково налягане. Кръстовият модел обаче произвежда по-високо ниво на звука. Клетъчният модел също така дава по-добри резултати от пик до пик.
Входната зъбна двойка е източникът на захранване на изходната зъбна двойка. Изследва се и вибрацията на изходната зъбна двойка. Това включва фазова диаграма и диаграма в честотната област. Влиянието на задвижващия момент и скоростта на зъбното колело върху вибрациите се изследва числено. Изследва се и еволюцията във времето на нормалната сила и твърдостта на смазката.
Модификацията на зъбното колело на входния етап намалява вибрациите на зъбната двойка на входния етап. Това намаление се постига чрез добавяне на двойна лагерна опора към входния вал.

редактор от CX 2023-06-13