Spiralgearkasse

Generelt består en spiralgearkasse af to gear. De to gear har skærte tænder og er indsat i hinanden. Disse to gear arbejder sammen for at overføre drejningsmoment og hastighed. Denne type gearkasse bruges i en bred vifte af applikationer.

Arbejdsprincip

Udover at være billigere at fremstille, har spiralformede tandhjul flere fordele i forhold til ligeskårne cylindriske tandhjul. For det første tilbyder de en mere jævn drift, mindre vibrationer og lavere støjniveauer. De overfører også større belastninger end cylindriske tandhjul. Disse tandhjul bruges i en række forskellige industrier, såsom fødevareforarbejdning, plastindustrien og olieindustrien.
En anden vigtig egenskab ved spiralformede tandhjul er den jævne og gradvise indgriben af ​​tænderne. Dette hjælper dem med at fungere mere jævnt, især når de arbejder under tunge belastninger. Denne proces reducerer stød og slør, og reducerer også slid.
Derudover er helixvinklen en variabel, der kan justeres, så den passer til anvendelsen. Vinklen er normalt enten venstre eller højre og kan variere afhængigt af visningen.
Tandhjul bruges normalt i lukkede tandhjulsdrev, såsom transportbånd, blæsere og elevatorer. De giver en mere jævn drift, hvilket gør dem ideelle til applikationer, der kræver stille drift. Tandhjul er dog mindre effektive til at overføre kraft end cylindriske tandhjul.
Den relative kontaktspænding (RCS) beregnet for et spiralformet tandhjul svarer til den for et cylindrisk tandhjul. Volumenet Vi, som er en spiralafhængig størrelse, er dog anderledes. Dette volumen er defineret som det samlede volumen af ​​den spiralformede lomme, beregnet ved at integrere langs fladebredden. Volumenet af en generisk lomme er større end volumenet af en spiralformet lomme uden spiral.
Derudover reduceres kontaktforholdet. Dette skyldes, at to tænder ikke er parallelle med hinanden. En tyk oliefilm forhindrer tænderne i at komme i kontakt. Denne film køler også tandhjulets overflader.
Servicefaktoren er et tal, der tager højde for de forhold, hvorunder et gear anvendes. Det er normalt et forhold mellem det maksimale drejningsmoment og det producerede drejningsmoment.

Effektivitet

Under en nylig målekampagne for gearkasser blev 13 kommercielle gearkasser grundigt testet. Effektiviteten blev målt ved nominelt drejningsmoment og effekt. De resulterende effektivitetskort, der præsenteres i denne artikel, viser, at effektiviteten af ​​hver gearkasse er nogenlunde ens.
En gearkasses effektivitet afhænger af gearets tænder og forholdet mellem dem. Jo lavere udvekslingsforholdet er, desto højere er effektiviteten.
Effektiviteten påvirkes også af belastningsmomentet. Jo højere belastningsmomentet er, desto lavere er virkningsgraden. Dette gælder især for gearkasser med høje udvekslingsforhold.
Effekttabet påvirkes også af kontakt- og overlapningsforholdene. For gearkasser med høje udvekslingsforhold er forskellen mellem katalogets effektivitet og den modelbaserede effektivitet større end for gearkasser med lav udvekslingsforhold. Heldigvis lukker forbedringer i smøringen dette hul.
Tandhjulsgearkassen er den mest effektive gearkasse i branchen. Den overfører bevægelse mellem parallelle konfigurationer og er mindre støjsvag end cylindriske tandhjul. Disse tandhjul indgriber blidt og jævnt, så de er mindre tilbøjelige til slid. De giver også mulighed for større kraftbæreevne.
Selvom spiralformede gear er effektive, er de dyrere end traditionelle gear. Omkostningsbesparelserne kan dog være betydelige over tid. Det er vigtigt at overveje fordelene ved et spiralformet gear, før du vælger en gearkasse til din anvendelse.
Når man sammenligner effektiviteten af ​​et spiralgear med et snekkegear, er snekkegearet mere effektivt. Forskellen i effektivitet er dog ikke så stor som mange andre gear.
Effektiviteten af ​​en spiralgearkasse påvirkes også af gearenes hastighed. Gearkassen skal have tilstrækkelig smøring til lejer. Det er også vigtigt at overveje pladskravene i drivlinjen.

Applikationer

Anvendelser af spiralformede gearkasser er udbredte og anvendes i mange brancher. Nogle af anvendelserne omfatter trykkeriindustrien, gummiindustrien, plastindustrien, cementindustrien, jordflytningsindustrien og den kemiske industri.
Skrueformede gearkasser bruges også til transportbånd og elevatorer. De er meget holdbare, og de kan bære større belastninger. De er også mere støjsvage end lige snit. De bruges også i mange biltransmissioner.
Tandhjulsgear overfører kraft mellem to parallelle aksler. De er en god erstatning for cylindriske tandhjul. De er kompakte, og de reducerer vibrationer og støj. De er også meget holdbare, og de kan arbejde i ikke-parallelle aksler.
Den mest almindelige anvendelse er i bilindustrien. Tandhjulsgearkasser bruges også i andre industrier. De er meget nyttige i elevatorer, transportbånd og andre tunge industrielle miljøer. De giver også en høj grad af hastighedsreduktion, og de bruges ofte i automatiseringsstyringssystemer. De bruges også i mineindustrien og cementindustrien.
Skrueformede gearkasser kan fremstilles med forskellige modifikationer. Dette er vigtigt, fordi nogle brancher kan kræve forskellige gearkasser.
Tandhjul har et højere antal tænder. Dette fører til mindre slitage. De er også mindre støjende end cylindriske tandhjul. Deres evne til at generere en stor trykkraft er det, der gør dem ideelle til højhastighedsapplikationer. De er også i stand til at fordele belastningen mellem flere akser. De bruges også i applikationer med høj stød- og vibrationsbelastning.
Tandhjulsgear arbejder med en højere effektivitet end cylindriske tandhjul. Produktionsomkostningerne for tandhjul er dog højere end for cylindriske tandhjul.
Tandhjulsgear har også den fordel, at de kan overføre kraft mellem retvinklede aksler. De kan fungere sammen med krydsakslede gear, hvilket eliminerer stødbelastning.

Variationer

Der findes adskillige variationer af spiralformede gearkasser på markedet til forskellige brancher. De anvendes i vid udstrækning i biltransmissioner og andre industrier. De er mere støjsvage end cylindriske gear. De er også holdbare og yderst effektive. De kan dog forårsage højere friktion og slid.
Spiralformede tandhjul er lavet af tænder, der snor sig rundt om et cylindrisk tandhjulskrop i en vinkel. Den vinkel, hvormed tandhjulets tænder skæres, kaldes spiralvinklen. Spiralvinklen kan justeres, så den passer til tandhjulet og dets omgivelser.
Helixvinklen bestemmer også, hvor meget aksialkraft gearet producerer. En større helixvinkel vil generere mere aksialkraft. Denne stigning i aksialkraft skal absorberes af lejerne. Trykvinklen har også en direkte indflydelse på tandens normalkraft og krumningsradier.
Tandhjul kan monteres parallelt eller krydset. Tandhjul forbundet parallelt kræver samme stigning og trykvinkel for at fungere korrekt. Tandhjul forbundet krydset kan fungere mere støjsvagt og jævnt end cylindriske tandhjul. De kan dog også bruges til at overføre højere drejningsmomenter.
Tandhjul fås også i enkelt- og dobbeltspiralformede designs. Enkeltspiralformede tandhjul produceres med de samme værktøjer og udstyr som cylindriske tandhjul. I modsætning til cylindriske tandhjul har enkeltspiralformede tandhjul mere overfladekontakt. De er også bedre til præcisionsdrev.
Dobbeltspiralformede tandhjul kaldes også sildebensgear. De fremstilles ved at skære en rille mellem to tænder. De kan eliminere aksiale kræfter og bruges også til at give høj bæreevne.
Tandhjulsgear bruges almindeligvis til transmissioner med lav effekt. De tilbyder også et alternativ til at forbinde parallelle og ikke-parallelle aksler. De bruges også i højhastighedsapplikationer.

Værktøjsspidsradius

Blandt de mange parametre, der bruges i et design med spiralformede gearkasser, er tandspidsradius sandsynligvis den vigtigste, omend kun fordi den er en af ​​de mindst intuitive. Den bedste måde at estimere diameteren af ​​en spiralformet tand på er at bruge en tandreferenceprofil som grundlag for beregningen. En lignende procedure bruges til at beregne spiralvinklen. En værktøjsspids, der er for lille, vil resultere i en tand, der underskærer, hvilket er et problem, hvis du har et gear med et stort antal tænder, og du vil reducere risikoen for tandfejl.
For gearentusiaster findes der mange værktøjer og processer til spiralformede gearkasser, hvoraf spidsdiameteren blot er én af dem. Heldigvis for geardesignnørder er der meget mere ved den spiralformede gearkasse, end man umiddelbart ser. For eksempel er en spiralformet tand en tredimensionel overflade, så dens form og funktion kan beregnes matematisk eller numerisk.
Udover en tandspids, der flyver forbi buksebenet, er det spiralformede gear også et produkt af en fremstillingsproces. Hovedårsagen er profilforskydningen, som er afstanden mellem tandhjulets stigningsdiameter og skæreværktøjets referencelinje. Selvom en tandhjulsdesigner kunne vælge at ignorere dette problem, er det ofte en designmæssig overvejelse for at maksimere kontaktforholdene. Det betyder, at tandhjulstænderne skal kunne modstå momentet fra deres respektive tandhjulstog.
Et spiralformet tandhjul er en geometrisk pakke, og den bedste måde at pakke tandhjulene på er at minimere tandbøjningsstyrken og samtidig maksimere tandbøjningsstivheden. For at gøre dette skal du begrænse tykkelsen af ​​din tandspids. Dette opnås normalt med en tandprofil, der er formet til at matche tandkonturen på det tandhjul, det er beregnet til at erstatte.

redaktør af CX 2023-10-25