Čínská továrna SA s redukční převodovkou s dutou hřídelí a výrobcem motorů o výkonu 11 kW

Šroubová převodovka

Šroubová převodovka se obecně skládá ze dvou ozubených kol. Dvě ozubená kola mají vyřezané zuby a jsou do sebe zasunuta. Tato dvě ozubená kola spolupracují na přenosu točivého momentu a otáček. Tento typ převodovky se používá v široké škále aplikací.

Princip fungování

Kromě levnější výroby mají šikmá ozubená kola oproti čelním ozubeným kolům s přímým řezem několik výhod. Za prvé, nabízejí plynulejší chod, menší vibrace a nižší hladinu hluku. Také přenášejí větší zatížení než čelní ozubená kola. Tato ozubená kola se používají v různých průmyslových odvětvích, jako je potravinářský, plastikářský a ropný průmysl.
Další důležitou vlastností šikmých ozubených kol je plynulý a postupný záběr zubů. To jim pomáhá plynulejšímu chodu, zejména při práci s vysokým zatížením. Tento proces snižuje rázy a vůli a také snižuje opotřebení.
Kromě toho je úhel šroubovice proměnnou hodnotou, kterou lze upravit podle aplikace. Úhel je obvykle buď levý, nebo pravý a může se měnit v závislosti na úhlu pohledu.
Šroubová ozubená kola se obvykle používají v uzavřených ozubených pohonech, jako jsou dopravníky, dmychadla a výtahy. Nabízejí plynulejší chod, což je činí ideálními pro aplikace, které vyžadují tichý provoz. Šroubová ozubená kola jsou však méně účinná při přenosu výkonu než čelní ozubená kola.
Relativní kontaktní napětí (RCS) vypočítané pro spirálové ozubené kolo je podobné jako u čelního ozubeného kola. Objem Vi, který je veličinou závislou na šroubovici, se však liší. Tento objem je definován jako celkový objem spirálové kapsy, vypočítaný integrací podél šířky čelní plochy. Objem generické kapsy je větší než objem spirálové kapsy bez šroubovice.
Kromě toho se snižuje kontaktní poměr. To je způsobeno tím, že dva zuby nejsou vzájemně rovnoběžné. Silný olejový film brání kontaktu zubů. Tento film také chladí povrchy zubů ozubeného kola.
Servisní faktor je číslo, které zohledňuje podmínky, za kterých se převod používá. Obvykle se jedná o poměr mezi maximálním točivým momentem a vytvářeným točivým momentem.

Účinnost

Během nedávné měřicí kampaně převodovek bylo rozsáhle testováno 13 komerčních převodovek. Účinnost byla měřena při jmenovitém točivém momentu a výkonu. Výsledné mapy účinnosti prezentované v tomto článku ukazují, že účinnost každé převodovky je poměrně podobná.
Účinnost převodovky závisí na počtu zubů ozubených kol a převodovém poměru mezi nimi. Čím nižší je převodový poměr, tím vyšší je účinnost.
Účinnost je také ovlivněna zatěžovacím momentem. Čím vyšší je zatěžovací moment, tím nižší je účinnost. To platí zejména pro převodovky s vysokými převodovými poměry.
Ztráta výkonu je také ovlivněna kontaktními a překrývacími poměry. U převodovek s vysokými převodovými poměry je rozdíl mezi účinností uvedenou v katalogu a účinností založenou na modelu větší než u převodovek s nízkým převodovým poměrem. Naštěstí vylepšení mazání tuto mezeru zmenšují.
Šroubová převodovka je nejúčinnější převodovkou v oboru. Přenáší pohyb mezi paralelními konfiguracemi a je méně hlučná než čelní ozubená kola. Tato ozubená kola se zapojují jemně a hladce, takže jsou méně náchylná k opotřebení. Umožňují také větší přenos výkonu.
Přestože jsou spirálová ozubená kola účinná, jsou dražší než tradiční ozubená kola. Úspora nákladů však může být v průběhu času značná. Před výběrem převodovky pro vaši aplikaci je důležité zvážit výhody spirálové převodovky.
Při porovnání účinnosti spirálové převodovky s účinností šnekové převodovky je šneková převodovka účinnější. Rozdíl v účinnosti však není tak velký jako u mnoha jiných převodovek.
Účinnost spirálové převodovky je také ovlivněna rychlostí otáčení ozubených kol. Převodovka musí mít dostatečné mazání ložisek. Je také důležité zvážit prostorové požadavky v hnacím ústrojí.

Aplikace

Aplikace spirálových převodovek je rozšířená a používají se v mnoha průmyslových odvětvích. Mezi aplikace patří například tiskařský průmysl, gumárenský průmysl, plastikářský průmysl, cementářský průmysl, zemní práce a chemický průmysl.
Šroubové převodovky se používají také pro dopravníky a výtahy. Jsou velmi odolné a unesou větší zatížení. Jsou také tišší než přímé řezy. Používají se také v mnoha automobilových převodovkách.
Šroubové převodovky přenášejí výkon mezi dvěma rovnoběžnými hřídeli. Jsou dobrou náhradou za čelní ozubená kola. Jsou kompaktní a snižují vibrace a hluk. Jsou také velmi odolné a mohou pracovat i s nerovnoběžnými hřídeli.
Nejběžnější uplatnění nacházíme v automobilovém průmyslu. Šroubové převodovky se používají i v jiných odvětvích. Jsou velmi užitečné ve výtazích, dopravnících a dalších těžkých průmyslových zařízeních. Zajišťují také vysokou úroveň snížení rychlosti a běžně se používají v automatizovaných řídicích systémech. Používají se také v těžebním a cementářském průmyslu.
Šroubové převodovky lze vyrobit s různými úpravami. To je důležité, protože některá odvětví mohou vyžadovat jiné převodovky.
Šroubová ozubená kola mají vyšší počet zubů. To vede k menšímu opotřebení. Jsou také méně hlučná než čelní ozubená kola. Jejich schopnost generovat velkou axiální sílu je činí ideálními pro vysokorychlostní aplikace. Jsou také schopna rozložit zatížení mezi několik os. Používají se také v aplikacích s vysokými rázy a vibracemi.
Šroubové převodovky pracují s vyšší účinností než čelní ozubená kola. Výrobní náklady na spirálová ozubená kola jsou však vyšší než u čelních ozubených kol.
Šroubové převodovky mají také výhodu v přenosu výkonu mezi pravoúhlými hřídeli. Mohou pracovat ve spojení s ozubenými koly se zkříženými osami, což eliminuje rázové zatížení.

Variace

Na trhu je k dispozici několik variant spirálových převodovek pro různá průmyslová odvětví. Jsou široce používány v automobilových převodovkách a dalších průmyslových odvětvích. Jsou tišší než čelní ozubená kola. Jsou také odolné a vysoce účinné. Mohou však způsobovat vyšší tření a opotřebení.
Šroubová ozubená kola jsou vyrobena ze zubů, které se kroutí kolem válcového tělesa ozubeného kola pod určitým úhlem. Úhel, pod kterým jsou zuby ozubeného kola vyříznuty, se nazývá úhel šroubovice. Úhel šroubovice lze upravit tak, aby odpovídal ozubenému kolu a jeho okolí.
Úhel stoupání šroubovice také určuje, kolik axiální síly ozubené kolo vytváří. Větší úhel stoupání šroubovice bude generovat větší axiální sílu. Toto zvýšení axiální síly musí být absorbováno ložisky. Úhel tlaku má také přímý vliv na normálovou sílu a poloměry zakřivení zubu.
Šroubová ozubená kola lze montovat paralelně nebo křížově. Šroubová ozubená kola zapojená paralelně vyžadují pro správnou funkci stejný úhel stoupání a tlaku. Šroubová ozubená kola zapojená křížově mohou fungovat tišeji a plynuleji než čelní ozubená kola. Lze je však také použít k přenosu vyšších krouticích momentů.
Šikmá ozubená kola jsou k dispozici také v jednoduchém a dvojitém spirálovém provedení. Jednoduchá spirálová ozubená kola se vyrábějí stejnými nástroji a zařízeními jako čelní ozubená kola. Na rozdíl od čelních ozubených kol mají jednoduchá spirálová ozubená kola větší kontaktní plochu. Jsou také lepší pro přesné pohony.
Dvojitá šikmá ozubená kola se také nazývají ozubená kola s rybí kostí. Vyrábějí se vyříznutím drážky mezi dvěma zuby. Mohou eliminovat axiální síly a používají se také k zajištění vysoké únosnosti.
Šroubová ozubená kola se běžně používají pro přenos nízkých výkonů. Poskytují také alternativu pro spojování paralelních a nerovnoběžných hřídelí. Používají se také ve vysokorychlostních aplikacích.

Poloměr hrotu nástroje

Mezi mnoha parametry, které se používají při konstrukci spirálové převodovky, je poloměr špičky zubu pravděpodobně nejdůležitější, i když jen proto, že je jedním z nejméně intuitivních. Nejlepším způsobem, jak odhadnout průměr zubu spirálového ozubeného kola, je použít referenční profil zubu jako základ pro výpočet. Podobný postup se používá pro výpočet úhlu stoupání šroubovice. Příliš malá špička nástroje bude mít za následek podřezávání zubu, což je problém, pokud máte ozubené kolo s vysokým počtem zubů a chcete snížit riziko jejich selhání.
Pro nadšence do ozubených kol existuje mnoho nástrojů a procesů pro spirálové převodovky, přičemž průměr hrotu je jen jedním z nich. Naštěstí pro nadšence do konstrukce ozubených kol nabízí spirálová převodovka mnohem více, než se na první pohled zdá. Například zub spirálového kola je trojrozměrný povrch, takže jeho tvar a funkci lze vypočítat matematicky nebo numericky.
Kromě špičky zubu, která vám proletí kolem kalhot, je spirálová převodovka také produktem výrobního procesu. Hlavním viníkem je posun profilu, což je vzdálenost mezi průměrem stoupání ozubeného kola a vztažnou čarou řezného nástroje. I když se konstruktér ozubených kol může rozhodnout tento problém ignorovat, často se jedná o konstrukční úvahu ve prospěch maximalizace kontaktních poměrů. To znamená, že zuby ozubeného kola musí být schopny odolat točivému momentu příslušných ozubených soukolí.
Šroubové ozubené kolo je geometrické uspořádání a nejlepším způsobem, jak ozubená kola zabalit, je minimalizovat pevnost zubu v ohybu a zároveň maximalizovat tuhost zubu v ohybu. Abyste toho dosáhli, musíte omezit tloušťku špičky zubu. Toho se obvykle dosahuje profilem zubu, který je tvarován tak, aby odpovídal obrysu zubu ozubeného kola, které má nahradit.

editor od CX 2023-11-13