Защо е необходима модификация на профила — проблемът с отклонението
А спирална предавка Работата под предаван въртящ момент не е твърда — тялото на зъбното колело, валът и лагерната система се огъват еластично под предаваното натоварване. Самата зъбна двойка се огъва с 5–25 µm при типични промишлени натоварвания. Това отклонение изкривява контакта на зъбите от теоретичното им положение: върхът на входящата зъбна двойка се притиска към страничната част на свързващия зъб малко по-рано от началната точка на контакт с перфектна геометрия, създавайки краткотрайна интерференция при влизането на зъба. Тази интерференция произвежда пик на грешка в предаването при всяко събитие на зацепване на зъба — доминиращият източник на спирална предавка шум при високо натоварване.
Модификацията на профила премахва материал точно от областите на зъба, които иначе биха причинили тази интерференция, предизвикана от отклонението – предварително изкривяване на геометрията на зъба, така че под проектното работно натоварване зъбната двойка да влиза и излиза от зацепването плавно, вместо да се удря. Ключовото заключение: модификацията на профила е проектирана за специфичен работен въртящ момент. Приложена правилно, тя намалява шума и грешката в предаването при проектното натоварване. Приложена неправилно (с грешна величина), тя прави зъбното колело по-шумно при това натоварване и при всички други натоварвания.
Облекчение на върха — Компенсиране на податливостта на зъбната двойка при влизане в зъба
Прецизно шлифовани HÖFLER спирална предавка с параболично облекчение на върха — контролираното отстраняване на материал близо до върха на зъба (обикновено 5–25 µm над външната височина на зъба 10–20%) компенсира еластичното отклонение, което причинява смущения при влизане на зъба под работно натоварване
Какво прави облекчаването на върха — Механизмът
Облекчението на върха премахва материал от страничната стена на зъба в адендумната зона (зоната от делителната окръжност до върха на зъба), създавайки параболично или линейно скосяване на профила на зъба в тази област. Големината на облекчението на върха на зъба (C_α в µm) е проектирана така, че да съответства на еластичното отклонение на зъбната двойка в точката на влизане на зъба в зацепването. При работно натоварване:
- Без облекчение на върха: върхът на зъбната двойка, която влиза в контакт, се отклонява към съседната повърхност на зъба, създавайки удар, който възбужда вибрации в момента на зацепване на зъба - доминиращият източник на шум в спирална предавка задвижва с пълно натоварване.
- При правилно зададен релеф на върха: величината на релефа е равна на еластичното отклонение — така че действителното отклонено положение на върха на зъба се подравнява с повърхността на зъба на свързващия зъб и влизането в контакт е плавно (нулев удар).
Изчисляване на оптималната величина на облекчението на върха
Оптималното облекчение на върха за спирална предавка двойката зъби се получава от твърдостта на зъбната двойка и предаваната тангенциална сила:
C_α_opt = F_t / c'_γ [µm]
където: F_t = тангенциална сила в делителната окръжност [N/mm ширина на повърхността]
c'_γ = средна твърдост на зъбната двойка ≈ 14–20 N/(µm·mm) за стандартни стоманени зъбни колела
За спирална предавка двойка, предаваща F_t/b = 300 N/mm при номинално натоварване, използвайки c'_γ = 16 N/(µm·mm):
C_α_opt = 300 / 16 = 18,75 µm ≈ 20 µm (закръглено до най-близките 5 µm)
Параболично срещу линейно облекчение на върха
Параболичният облекчение на върха (наричан още гладко облекчение на върха) разпределя отстраняването като парабола от нула във формата на окръжност до C_α на върха на зъба. Линейното облекчение на върха го разпределя като права рампа. Параболичният е предпочитан за повечето... спирална предавка приложения, защото осигурява по-плавен преход към зоната на облекчение — избягвайки рязкото прекъсване в производната на контактната сила, което линейното облекчение на върха създава в началото на зоната на облекчение. Korea Ever-Power стандартно шлифова параболично облекчение на върха; линейното облекчение се предлага при поискване.
| Тип приложение | Типично C_α (µm) | Ъгъл на търкаляне | Форма на профила |
|---|---|---|---|
| Редуктор на електрическите автомобили (критичен за шум и вибрации) | 5–15 | 10–15% височина на активния профил | Параболичен — плавно влизане |
| Автомобилна трансмисия | 8–20 | 15–20% на активния профил | Параболичен |
| Прецизна индустриална (серво, CNC) | 5–15 | 10–15% | Параболичен |
| Тежка промишленост (M8+, висок въртящ момент) | 20–50 | 15–25% | Линейни или параболични, и двете са приемливи |
Корониране на олово — компенсиране на отклонение и несъосност на вала
Заоблеността на водещия зъб е модификация в аксиална посока: на водещия зъб се придава параболична изпъкнала форма, като центърът на повърхността леко се издига над двата края на повърхността с величината на заобленост C_β. При работно натоварване, отклонението на вала кара тялото на зъбното колело да се наклони леко - измествайки контактната зона към единия край на повърхността. Заоблеността на водещия зъб предварително компенсира това накланяне: при проектното натоварване, отклоненият ръб на зъба е плосък по цялата ширина на повърхността, разпределяйки натоварването равномерно, въпреки отклонението на вала.
Избор на короняваща величина
Правилната величина на корониране на отвода за спирална предавка равно на изчисленото максимално общо отклонение на изместването в центъра на челото спрямо краищата на челото при работни условия:
C_β = max (δ_деформация, fHβ_остатъчно) [µm]
където: δ_deflection = ъглово отклонение на вала × ширина на челната повърхност
fHβ_residual = систематичен наклон на изводите от несъответствие на корпуса
| Приложение | Типичен C_β (µm) | Основен източник |
|---|---|---|
| Лека прецизност (M2–M5, къс обхват на вала) | 3–8 | Остатъчно несъосие на корпуса след лазерно подравняване |
| Стандартен индустриален (M5–M12, среден обхват) | 8–20 | Отклонение на вала при номинален въртящ момент + толеранс на корпуса |
| Тежка промишленост (M12+, дълъг обхват на вала, висок въртящ момент) | 15–40 | Голямо отклонение на вала; голям надвес на съединителя |
| Стенд за вятърна турбина (голяма ширина на лицевата страна, променливо натоварване) | 10–30 | Променливо несъосие на товара + огъване на корпуса под натоварване от вятър |
Облекчение на края — Премахване на натоварването по ръбовете на краищата на зъбното колело
Крайното облекчение премахва материал от страничната стена на зъба в двата аксиални края на ширината на челото на зъбното колело - обратното на изпъкналостта по отношение на разпределението ѝ. Докато оловното изпъкване центрира контактната зона, крайното облекчение намалява локалната концентрация на напрежение в ъглите на зъба, където в противен случай контактната линия би завършила рязко. Крайното облекчение е особено важно, когато:
- The спирална предавка Ширината на челото е по-голяма спрямо диаметъра на стъпката (b/d₁ > 1.2), което увеличава риска от динамично огъване на тялото на зъбното колело под товар и причинява контакт с ръбовете в краищата на челото.
- Зъбната двойка работи в скоростна кутия, подложена на термична деформация на корпуса (морска, автомобилна), която може да доведе до накланяне на отворите на корпуса при термични цикли, концентрирайки натоварването върху единия челен ръб.
Облекчението на края обикновено е 20–50 µm, нанесено върху 5–10% от ширината на лицевата страна на всеки край, потвърдено чрез изпитване на контактния модел при работно натоварване или оценено чрез анализ на еластичния контакт с тялото.
Как да се зададе модификация на профила на чертеж
Модификации на профила за спирална предавка са посочени в таблицата с данни за предавките като допълнителни редове под стандартните параметри на предавките. Означението варира в зависимост от стандарта, но следният формат е ясен и недвусмислен за международни поръчки:
Релеф на върха C_α: 15 µm параболичен; от ъгъл на търкаляне 22° до 28° (върх)
Оловна коронка C_β: 12 µm; параболично изпъкнала, пълна ширина на повърхността
Крайно облекчение: Няма (или: 25 µm линейно, 5 mm от всеки челен край)
Като алтернатива, от производителя може да се изисква да изчисли и приложи оптималните C_α и C_β въз основа на работните условия — което е стандартният подход на Korea Ever-Power за сервомотори, критични към шума или прецизни сервомотори. спирална предавка поръчки, при които клиентът предоставя предаваната мощност, скоростта, геометрията на вала и разположението на лагерите.
Korea Ever-Power — Шлайфане за модификация на профил на оборудване HÖFLER
Корея Евър-Пауър спирална предавка след шлифоване за модификация на профила с CNC HÖFLER — следите от анализатора на зъбни колела (профил и стъпка на извивката) потвърждават, че релефът на върха и заоблеността на стъпката на извивката съответстват на зададените стойности в рамките на ±1–2 µm; профилът на модификацията е част от стандартната документация за проверка.
Korea Ever-Power предлага облекчение на върха (параболично или линейно, всякакъв C_α от 3 µm до 80 µm), заобляне на извивките (всякакъв C_β от 3 µm до 50 µm) и облекчение на края в цикъла за шлифоване HÖFLER с ЦПУ като стандартна възможност за всяка прецизна машина. спирално нарязано зъбно колело ред. Приложената модификация се проверява от анализатор на зъбни колела и се отчита в профила и линиите на извеждане — показвайки действителното отклонение от базовата еволвентна/линия на извеждане, като кривата на модификацията се наслагва. Като директен производител на спирални зъбни колела, Korea Ever-Power изчислява препоръчителните стойности за модификация за клиенти, които предоставят геометрия на вала и работни условия, или прилага прецизно зададени от клиента стойности. Разгледайте продуктова гама от спирални зъбни колела за приложения, критични към шума, и прецизни приложения.
Често задавани въпроси
За стандартно предавателно число (i ≥ 2:1), облекчението на върха се прилага най-ефективно към спирална предавка (колело) добавка — не пиньонът. Причината: върхът на зъбното колело е в контакт с ръба на пиньона в зоната на подход, а върхът на зъба на зъбното колело е този, който се допира до ръба на пиньона при отклонение. Прилагането на облекчение към върха на пиньона допълнително осигурява предимство в зоната на вдлъбнатината (след точката на стъпка). Повечето прецизни автомобилни и индустриални спирална предавка Двойките прилагат облекчение на върха и на двата елемента за максимален ефект — като облекчението на зъбното колело адресира интерференцията във вдлъбнатината, а облекчението на зъбното колело адресира интерференцията във подхода.
Прекомерното облекчение — прилагане на C_α, по-голямо от работното отклонение — създава празнина между върха на зъба и свързващия ръб, която се запълва само при натоварвания, надвишаващи проектната точка. При нормално работно натоварване контактната зона се отдръпва от зоната на върха на зъба, намалявайки ефективната дължина на зъба в контакт и увеличавайки контактното напрежение върху непроменената част на ръбчето. При много леки натоварвания (спиране с двигателя, движение по инерция в автомобилната индустрия), прекомерното облекчение... спираловидни зъбни колела произвеждат отличителен шум от „трептене“, защото коефициентът на контакт пада под 1,0 в зоната на намалено зацепване. Определянето на облекчение на върха на 110–1201 TP3T от изчисленото оптимално е типичният марж на безопасност — 1501 TP3T или повече рискуват да се появят звукови ефекти на прекомерно облекчение при леко натоварване.
Да — прекомерното заобляне на изводите концентрира контакта в центъра на повърхността върху тясна ширина, увеличавайки контактното напрежение. Ефективната ширина на повърхността при пълно заобляне намалява от b (геометрична ширина на повърхността) до b_eff ≈ b × (1 − 2C_β / F_Hβ_limit), където F_Hβ_limit е максималното отклонение на извода, което контактът може да понесе. Заобляне от приблизително 30–40 µm за M5 спирална предавка, ефективното намаляване на ширината на контакта започва забележимо да се увеличава σ_H над ненаселената проектна стойност. Правилният подход: използвайте минималното изкривяване, което държи контакта в рамките на ширината на повърхността при максимално работно несъосие, а не максималното изкривяване, което „изглежда безопасно“.
Анализаторът на зъбни колела проследява модифицирано спирална предавка показват две криви върху профилната траектория: действително измереното отклонение на профила от базовата еволвента и номиналната крива на модификация. Ако релефът на върха е приложен правилно, измерената профилна траектория следва кривата на модификация в рамките на DIN толерантната лента над окръжността на формата и е в рамките на стандартната DIN лента под окръжността на формата (където не е приложена модификация). Заоблянето на извивката се появява върху профилната траектория като плавно параболично отклонение от правата линия на извивката — величината на заоблянето се отчита в центъра на лицевата страна спрямо стойностите на края на лицевата страна. Korea Ever-Power включва номиналната крива на модификация в отчета на анализатора за всеки модифициран профил. спирална предавка поръчка.
Определете облекчението на върха и заоблеността на вашето спираловидно зъбно колело
Предоставете вашата предавана мощност, скорост, диаметър на вала и разстояние между лагерите. Korea Ever-Power изчислява оптималните C_α и C_β за вашите работни условия, прилага модификацията в цикъла на шлифоване HÖFLER и проверява резултата на анализатора на зъбни колела — стандартно при всяка поръчка на прецизно зъбно колело, критично за шума.
Облекчение на върха C_α · Заобляне на олово C_β · Облекчение на края · Параболично и линейно · CNC шлифоване HÖFLER · Проверено от анализатор
Редактор: Cxm
