Κίνα χονδρέμπορος F Series ελικοειδές παράλληλο κιβώτιο ταχυτήτων για μηχανήματα ανάδευσης πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων έναντι ελικοειδούς κιβωτίου ταχυτήτων

Χαρακτηριστικά NVH του ελικοειδούς κιβωτίου ταχυτήτων

Συνήθως, ένα ελικοειδές κιβώτιο ταχυτήτων χρησιμοποιείται για τη μετάδοση ροπής, ταχύτητας ή και των δύο. Η κύρια λειτουργία του είναι να περιστρέφει ένα κυκλικό εξάρτημα μηχανής ενώ ταυτόχρονα εμπλέκεται με άλλα οδοντωτά μέρη. Λειτουργεί με την ίδια αρχή όπως ένας μοχλός.

Τυπικές εφαρμογές

Τυπικές εφαρμογές των ελικοειδών κιβωτίων ταχυτήτων περιλαμβάνουν μεταφορικούς ιμάντες, φυσητήρες και ανυψωτήρες. Χρησιμοποιούνται επίσης στην κατασκευή πλαστικών και καουτσούκ. Τα βασικά τους πλεονεκτήματα περιλαμβάνουν μειωμένους κραδασμούς, χαμηλότερα επίπεδα θορύβου και υψηλή ικανότητα μεταφοράς φορτίου. Είναι επίσης γνωστά για την ανθεκτικότητά τους και την ησυχία τους από τα κωνικά γρανάζια.
Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που πρέπει να λαμβάνονται υπόψη κατά την επιλογή του κατάλληλου σετ γραναζιών για μια συγκεκριμένη εφαρμογή. Σε αυτούς περιλαμβάνονται οι απαιτήσεις ισχύος, οι απαιτήσεις ροπής και το περιβάλλον στο οποίο θα λειτουργεί. Επίσης, θα πρέπει να ληφθούν υπόψη τα ρουλεμάν και τα λιπαντικά.
Τα ελικοειδή γρανάζια χρησιμοποιούνται για εφαρμογές βαρέων φορτίων, καθώς παρέχουν υψηλή ικανότητα μεταφοράς φορτίου. Είναι επίσης λιγότερο ακριβά από τα κωνικά γρανάζια. Ωστόσο, η απόδοσή τους είναι χαμηλότερη από τα κωνικά γρανάζια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα ελικοειδή γρανάζια έχουν μεγαλύτερα δόντια. Έχουν επίσης χαμηλότερο δυναμικό φορτίο από τα κωνικά γρανάζια. Αυτό μειώνει τη φθορά των γραναζιών.
Τα ελικοειδή γρανάζια χρησιμοποιούνται επίσης σε εφαρμογές υψηλής ταχύτητας. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν με μη παράλληλους άξονες. Συνήθως επιλέγονται αντί για κωνικά γρανάζια για μη παράλληλες εφαρμογές. Ωστόσο, τα ελικοειδή γρανάζια είναι επιρρεπή σε κακή ευθυγράμμιση λόγω αξονικής ώσης. Αυτό μπορεί να διορθωθεί ρυθμίζοντας τη θέση του ρουλεμάν.
Τα ελικοειδή γρανάζια μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως γρανάζια μετάδοσης ισχύος. Χρησιμοποιούνται συνήθως σε κιβώτια ταχυτήτων στην αυτοκινητοβιομηχανία. Χρησιμοποιούνται επίσης σε ένα ευρύ φάσμα άλλων βιομηχανικών εφαρμογών. Αυτές περιλαμβάνουν φυσητήρες, τροφοδότες, ψύκτες και μεταφορικούς ιμάντες. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν στις βιομηχανίες τροφίμων και πετρελαίου.
Οι πιο συνηθισμένοι τύποι ελικοειδών κιβωτίων ταχυτήτων είναι τα μονά και διπλά ελικοειδή κιβώτια ταχυτήτων. Τα μονά ελικοειδή γρανάζια έχουν ένα ελικοειδές τμήμα που είναι παράλληλο με τον άξονα. Διατίθενται επίσης και αυτά με κυκλικό τόξο και καμπύλο δόντι.

Χαρακτηριστικά NVH

Τα χαρακτηριστικά NVH (Normal Height) ενός ελικοειδούς κιβωτίου ταχυτήτων αποτελούν σημαντική παράμετρο στην ανάπτυξη νέων προϊόντων μετάδοσης κίνησης. Τα NVH μπορούν να ποσοτικοποιηθούν χρησιμοποιώντας ανάλυση κυματιδίων, ανάλυση τάξης και στατιστική ανάλυση ενέργειας. Αυτές οι τεχνικές χρησιμοποιούνται συνήθως στο πεδίο συχνοτήτων, αλλά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν στο πεδίο πραγματικού χρόνου.
Η πιο βασική μέθοδος NVH χρησιμοποιεί μια ανάλυση τρόπων μετάδοσης για την ποσοτικοποίηση του θορύβου μετάδοσης. Τα απλοποιημένα μοντέλα χρησιμοποιούν ημιτονοειδείς μεταβολές ακαμψίας, αλλά μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη ειδικών εφέ.
Μία από τις πιο σημαντικές πτυχές της NVH είναι η ακεραιότητα της αλυσίδας σήματος. Η αλυσίδα σήματος επηρεάζεται από την πρόσκρουση εμπλοκής του γραναζιού και την διέγερση του κελύφους του κύριου κιβωτίου ταχυτήτων. Το πρώτο βήμα για την ποσοτικοποίηση της NVH είναι η δημιουργία μιας αλυσίδας σήματος. Αυτό μπορεί να γίνει συγκρίνοντας τα σήματα που καταγράφονται σε έναν αναλογικό σε ψηφιακό μετατροπέα ή σε σκληρό δίσκο. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας γρήγορους μετασχηματισμούς Fourier, τα σήματα μετατρέπονται από το χρονικό πεδίο στο πεδίο συχνότητας.
Για την ανάλυση NVH, είναι σημαντικό να αποκτηθεί ένα αντιπροσωπευτικό πρωτότυπο του οχήματος παραγωγής. Αυτό είναι απαραίτητο νωρίς στη φάση σχεδιασμού, καθώς οι αλλαγές στο τελικό προϊόν συχνά απαιτούν σημαντικές τροποποιήσεις στο σχεδιασμό.
Για τα ελικοειδή κιβώτια ταχυτήτων, το κύριο πλεονέκτημα της αντίστροφης διαμόρφωσης της μονάδας είναι ότι το κιβώτιο ταχυτήτων ακτινικού τύπου είναι πιο οικονομικό στην παραγωγή. Το κιβώτιο ταχυτήτων ακτινικού τύπου χρησιμοποιεί τα ίδια εργαλεία κοπής δοντιών με ένα οδοντωτό γρανάζι, αλλά μπορεί να παραχθεί πιο οικονομικά.
Τα βασικά χαρακτηριστικά των ελικοειδών γραναζιών είναι ότι έχουν μεγαλύτερη επαφή με την επιφάνεια και είναι πιο ισχυρά στην ικανότητα μεταφοράς τους. Εξαιτίας αυτού, το ελικοειδές κιβώτιο ταχυτήτων χρησιμοποιείται συνήθως για εφαρμογές υψηλού φορτίου. Ωστόσο, τα ελικοειδή κιβώτια ταχυτήτων τείνουν να παράγουν χαμηλότερες αποδόσεις από τους τύπους με κωνικούς οδοντωτούς τροχούς.
Η θερμική παραμόρφωση των ρουλεμάν μπορεί επίσης να αλλάξει τα χαρακτηριστικά NVH ενός συστήματος μετάδοσης με ελικοειδή γρανάζια. Σε αυτή τη μελέτη, διερευνώνται οι επιπτώσεις της αύξησης της θερμοκρασίας των ρουλεμάν στα μη γραμμικά δυναμικά χαρακτηριστικά ενός συστήματος ελικοειδών γραναζιών.

Ελιξ

Σε σύγκριση με τα συμβατικά γρανάζια, τα ελικοειδή γρανάζια έχουν μεγαλύτερη επαφή με την επιφάνεια και παράγουν λιγότερο θόρυβο. Αυτά τα γρανάζια αποτελούν εξαιρετική επιλογή για οικιακές και ελαφριές βιομηχανικές εφαρμογές, ειδικά όπου απαιτείται υψηλή απόδοση.
Τα ελικοειδή γρανάζια παράγουν αξονική ωστική δύναμη μέσω ενός ειδικού λιπαντικού. Χρησιμοποιούνται σε διάφορες βιομηχανίες, όπως η αυτοκινητοβιομηχανία, το πετρέλαιο, τα τρόφιμα, τα πλαστικά και η κλωστοϋφαντουργία. Χρησιμοποιούνται επίσης σε φυσητήρες, τροφοδότες και κινητήρες με γρανάζια.
Στα ελικοειδή γρανάζια, υπάρχει ένα ειδικό δόντι σε γωνία ως προς τον άξονα περιστροφής. Αυτό το δόντι διατηρεί την επαφή ενώ το γρανάζι περιστρέφεται σε πλήρη εμπλοκή. Συνήθως, η γωνία μεταξύ της έλικας και του άξονα περιστροφής είναι 15 έως 30 μοίρες. Αυτή η γωνία είναι σημαντική για τον προσδιορισμό του αριθμού των δοντιών.
Σε σύγκριση με ένα γρανάζι ευθείας κοπής, ένα ελικοειδές γρανάζι έχει υψηλότερη αναλογία ισχύος προς βάρος. Αυτό σημαίνει ότι το ελικοειδές γρανάζι μπορεί να αντέξει μεγαλύτερο φορτίο.
Τα ελικοειδή γρανάζια συνήθως είναι ζευγαρωμένα, με κάθε γρανάζι να περιέχει ένα δόντι σχήματος V. Το δόντι σχήματος V έχει σχεδιαστεί για να επιτρέπει μεγαλύτερη αναλογία επαφής, διατηρώντας παράλληλα μια αποδεκτή ελάχιστη απόσταση από το κάτω μέρος. Ωστόσο, η άκρη του δοντιού μπορεί να σπάσει εάν είναι πολύ λεπτή.
Ένας μαθηματικός ορισμός της γωνίας έλικας είναι σημαντικός για το σχεδιασμό ενός ελικοειδούς γραναζιού. Η γωνία έλικας ορίζεται στην ενότητα για τη γεωμετρία των δοντιών του ελικοειδούς γραναζιού.
Η γωνία μεταξύ της έλικας και του αξονικού άξονα περιστροφής χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του λόγου αξονικής επαφής ενός γραναζιού. Αυτός ο λόγος ορίζεται ως το άθροισμα του συνολικού αριθμού των γραμμών επαφής ή δοντιών. Εάν ο λόγος επικάλυψης ενός ζεύγους γραναζιών είναι μηδέν, τότε ο λόγος αξονικής επαφής είναι επίσης μηδέν.
Ένα ελικοειδές κιβώτιο ταχυτήτων μπορεί να είναι ένα εξαιρετικά αποδοτικό σύστημα μετάδοσης, αλλά μπορεί να παρουσιάσει σφάλματα μετάδοσης. Αυτό είναι το αποτέλεσμα της αξονικής ωστικής δύναμης, η οποία διαχέεται όταν έρχεται σε επαφή με ένα αντίθετο δόντι. Για την ελαχιστοποίηση της απώλειας ισχύος σε ένα ελικοειδές κιβώτιο ταχυτήτων, έχουν αναπτυχθεί αρκετές προσεγγίσεις.

Εγκάρσια και κανονικά επίπεδα των δοντιών

Γενικά, τα δόντια των ελικοειδών γραναζιών έχουν δύο επίπεδα: το εγκάρσιο και το κάθετο επίπεδο. Το κάθετο επίπεδο είναι κάθετο στο επίπεδο κλίσης. Το εγκάρσιο επίπεδο είναι κάθετο στο αξονικό επίπεδο.
Όταν ένα δόντι έρχεται σε επαφή, το φορτίο είναι κάθετο στην επιφάνεια στο σημείο επαφής. Αυτό είναι γνωστό ως γωνία πίεσης. Αυτή η γωνία είναι συνάρτηση της ακτινικής θέσης του δοντιού στον άξονα του άξονα. Η γωνία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για να περιγράψει το σχήμα ενός δοντιού.
Στα ελικοειδή γρανάζια, η κανονική γωνία πίεσης είναι η γωνία της γραμμής φορτίου προς το επίπεδο που είναι κάθετο στον άξονα των δοντιών. Είναι σημαντικό να γνωρίζετε τη γωνία πίεσης κατά τον υπολογισμό των δυνάμεων σε ένα ελικοειδές ζεύγος γραναζιών. Αυτή η γωνία είναι συνήθως μεταξύ 15 και 30 μοιρών.
Το ελικοειδές κιβώτιο ταχυτήτων είναι το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο κιβώτιο ταχυτήτων. Αποτελείται από ένα σύνολο ελικοειδών γραναζιών που συνδέονται με παράλληλους άξονες. Χρησιμοποιείται επίσης σε φυσητήρες, υφάσματα, ζάχαρη και ναυτιλιακές εφαρμογές. Έχει υψηλότερο επίπεδο επαφής και λιγότερους κραδασμούς από τα συμβατικά γρανάζια.
Τα ελικοειδή γρανάζια μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε τροφοδότες, φυσητήρες και εφαρμογές από καουτσούκ και πλαστικό. Είναι πιο αθόρυβα από τα συμβατικά γρανάζια, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό στη βιομηχανία τροφίμων. Μεταφέρουν επίσης μεγαλύτερα φορτία. Είναι επίσης ανθεκτικά και μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε φυσητήρες.
Τα ελικοειδή γρανάζια έχουν κεκλιμένη οδόντωση. Είναι λιγότερο θορυβώδη από τα συμβατικά γρανάζια, γεγονός που τα καθιστά ιδανικά για θαλάσσιες εφαρμογές. Επίσης, μεταδίδουν ομαλά την περιστροφή. Έχουν αποτελεσματική αξονική ώθηση και μεταδίδουν λιγότερους κραδασμούς. Χρησιμοποιούνται σε πολλές βιομηχανικές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της πετρελαϊκής βιομηχανίας και της βιομηχανίας τροφίμων.
Τα ελικοειδή γρανάζια σε μη παράλληλους άξονες έχουν δύο κύριους κύκλους: τον κύκλο βήματος και τη διάμετρο της ρίζας. Αυτοί οι κύκλοι μπορεί να είναι διαφορετικοί, επομένως μπορούν να χρησιμοποιηθούν διαφορετικά σχήματα δοντιών στο σύστημα ακτινικών μονάδων.

Επίδραση εξωτερικής ώσης σε ελικοειδή γρανάζια

Λαμβάνοντας υπόψη ότι τα κιβώτια ταχυτήτων αποτελούν συχνά βασικό στοιχείο των μεταδόσεων ισχύος, έχει διερευνηθεί η επίδραση της εξωτερικής ώσης στα κιβώτια ταχυτήτων. Η παρούσα εργασία παρουσιάζει ένα θεωρητικό μοντέλο, συνοδευόμενο από πειραματικές μετρήσεις. Συγκεκριμένα, η παρούσα εργασία εστιάζει στις επιδράσεις του ωστικού δακτυλίου στη διαδρομή μεταφοράς.
Έχει αποδειχθεί με επιτυχία ότι το ωστικό κολάρο μειώνει την αξονική ώθηση μεταξύ των ελικοειδών γραναζιών. Μειώνει επίσης την ακουστική κρούση του κιβωτίου ταχυτήτων μειώνοντας την ακτινοβολούμενη ηχητική ισχύ. Αυτό έχει επιτευχθεί με την ενσωμάτωση ενός μηχανισμού απόσβεσης ήχου που περιλαμβάνει απόσβεση Rayleigh. Η μεμβράνη λαδιού που περιβάλλει το ωστικό κολάρο είναι ένα άλλο στοιχείο απόσβεσης.
Εκτός από τη μείωση των κραδασμών του κιβωτίου ταχυτήτων, η απόσβεση της μεμβράνης λαδιού μπορεί να εξασθενήσει τους συζευγμένους βαθμούς ελευθερίας. Για να δοκιμαστεί αυτό, αναπτύχθηκε ένα θεωρητικό μοντέλο ενός κιβωτίου ταχυτήτων εξοπλισμένου με ωστικό κολάρο. Αυτό το μοντέλο χρησιμοποιήθηκε στη συνέχεια σε ένα μοντέλο προσομοίωσης δυναμικής του κιβωτίου ταχυτήτων για την ανάλυση των επιδράσεων του ωστικού κολάρου στη διαδρομή μεταφοράς.
Το πρώτο μερικό μοντέλο δείχνει πώς η μεμβράνη λαδιού και η ακτινοβολούμενη ηχητική ισχύς θα μπορούσαν να μεταβάλουν την ακουστική απόδοση ενός κιβωτίου ταχυτήτων. Συγκεκριμένα, τα επίπεδα ηχητικής πίεσης των διεγερτικών συχνοτήτων συγκρίνονται στο επάνω κάλυμμα του κιβωτίου ταχυτήτων στην κατακόρυφη κατεύθυνση. Αυτό έγινε χρησιμοποιώντας ένα επιταχυνσιόμετρο.
Το δεύτερο μερικό μοντέλο είναι μια προσομοίωση του αερόφερτου ήχου από το περίβλημα του κιβωτίου ταχυτήτων. Αυτό γίνεται χρησιμοποιώντας τη σύνθεση της διέγερσης του κινητήρα και της διέγερσης εμπλοκής. Αυτό γίνεται μετρώντας τη συχνότητα του ακτινοβολούμενου ήχου σε τέσσερις διαφορετικούς συνδυασμούς ροπής και ταχύτητας.
Επιπλέον, το ελικοειδές γρανάζι έχει κοπεί σε αυθαίρετο αριθμό διατομών. Κάθε γρανάζι τοποθετείται στη συνέχεια σε έναν άξονα, ο οποίος περιστρέφεται με διαφορετικό χρονισμό. Το ελικοειδές γρανάζι συγκρίνεται με ένα αντίστοιχο οδοντωτό γρανάζι για λόγους σύγκρισης. Το οδοντωτό γρανάζι έχει υψηλότερη τάση ρίζας, αλλά η σχετική τάση επαφής του δεν είναι τόσο μεγάλη όσο αυτή του ελικοειδούς γραναζιού.

συντάκτης από τον CX 26-05-2023