Spiraalne käigukast

Üldiselt koosneb kaldhammastega käigukast kahest hammasrattast. Mõlemad hammasrattad on lõigatud hammastega ja on üksteise sisse sisestatud. Need kaks hammasratast töötavad koos pöördemomendi ja kiiruse edastamiseks. Seda tüüpi käigukasti kasutatakse väga erinevates rakendustes.

Tööpõhimõte

Lisaks odavamale valmistamisele on kaldhammasratastel sirgete silinderhammasrataste ees mitmeid eeliseid. Esiteks pakuvad need sujuvamat tööd, vähem vibratsiooni ja madalamat mürataset. Samuti kannavad nad üle suuremaid koormusi kui silinderhammasrattad. Neid hammasrattaid kasutatakse erinevates tööstusharudes, näiteks toiduainetetööstuses, plastmassitööstuses ja naftatööstuses.
Kaldhammasrataste teine ​​oluline omadus on hammaste sujuv ja järkjärguline haardumine. See aitab neil sujuvamalt töötada, eriti raskete koormuste korral. See protsess vähendab lööke ja lõtku ning vähendab ka kulumist.
Lisaks sellele on spiraali nurk muutuv suurus, mida saab vastavalt rakendusele reguleerida. Nurk on tavaliselt kas vasak või parem ning see võib vaatest olenevalt erineda.
Spiraalhammasrattaid kasutatakse tavaliselt suletud hammasratastega ajamites, näiteks konveierites, puhurites ja elevaatorites. Need pakuvad sujuvamat tööd, mis teeb neist ideaalsed rakendused, mis nõuavad vaikset töötamist. Spiraalhammasrattad on aga jõuülekandel vähem tõhusad kui silinderhammasrattad.
Kaldhammasratta jaoks arvutatud suhteline kontaktpinge (RCS) on sarnane silinderhammasratta omaga. Kuid ruumala Vi, mis on spiraalikujulisest suurusest sõltuv suurus, on erinev. See ruumala on defineeritud kui spiraalse tasku koguruumala, mis arvutatakse integreerimise teel piki pinna laiust. Üldise tasku ruumala on suurem kui spiraalikujulisel taskul, millel puudub spiraal.
Lisaks väheneb kokkupuutesuhe. See on tingitud asjaolust, et kaks hammast ei ole üksteisega paralleelsed. Paks õlifilm takistab hammaste kokkupuudet. See film jahutab ka hammasrataste hammaspindu.
Teenustegur on arv, mis võtab arvesse käigukasti kasutustingimusi. Tavaliselt on see maksimaalse pöördemomendi ja tekitatud pöördemomendi suhe.

Tõhusus

Hiljutise käigukastide mõõtmiskampaania käigus testiti põhjalikult 13 kommertskäigukasti. Efektiivsust mõõdeti nimipöördemomendi ja -võimsuse juures. Käesolevas artiklis esitatud efektiivsuskaardid näitavad, et iga käigukasti efektiivsus on üsna sarnane.
Käigukasti efektiivsus sõltub hammasrataste hammastest ja nendevahelisest ülekandearvust. Mida madalam on ülekandearv, seda suurem on efektiivsus.
Efektiivsust mõjutab ka koormusmoment. Mida suurem on koormusmoment, seda madalam on efektiivsus. See kehtib eriti suure ülekandearvuga käigukastide kohta.
Võimsuskadu mõjutavad ka kokkupuute- ja kattuvussuhted. Suure ülekandearvuga käigukastide puhul on kataloogi- ja mudelipõhise efektiivsuse erinevus suurem kui väikese ülekandearvuga käigukastide puhul. Õnneks on määrimise täiustused seda lõhet vähendamas.
Kaldkäigukast on tööstuses kõige efektiivsem käigukast. See kannab liikumist üle paralleelsete konfiguratsioonide vahel ja on vaiksem kui silinderkäigud. Need käigud lülituvad õrnalt ja sujuvalt sisse, mistõttu on nad vähem altid kulumisele. Samuti võimaldavad need suuremat võimsuskandevõimet.
Kuigi kaldhammasrattad on tõhusad, on need traditsioonilistest hammasratastest kallimad. Aja jooksul võib aga kulude kokkuhoid olla märkimisväärne. Enne oma rakenduse jaoks käigukasti valimist on oluline kaaluda kaldhammasratta eeliseid.
Kui võrrelda kaldhammasülekande ja ussülekande efektiivsust, on ussülekanne efektiivsem. Efektiivsuse erinevus pole aga nii suur kui paljudel teistel käigukastidel.
Kaldkäigukasti efektiivsust mõjutab ka hammasrataste kiirus. Käigukastil peab olema piisav laagrite määrimine. Samuti on oluline arvestada jõuülekande ruumivajadusega.

Rakendused

Spiraalsed käigukastid on laialt levinud ja neid kasutatakse paljudes tööstusharudes. Mõned rakendused hõlmavad trükitööstust, kummitööstust, plastitööstust, tsemenditööstust, mullatööstust ja keemiatööstust.
Kaldkäigukastid on mõeldud ka konveierite ja liftide jaoks. Need on väga vastupidavad ja suudavad kanda suuremaid koormaid. Samuti on need vaiksemad kui sirglõikelised käigukastid. Neid kasutatakse ka paljudes autode käigukastides.
Kaldkäigukastid edastavad jõudu kahe paralleelse võlli vahel. Need on heaks asendajaks silinderhammasratastele. Need on kompaktsed ning vähendavad vibratsiooni ja müra. Samuti on need väga vastupidavad ja sobivad töötama mitteparalleelsete võllidega.
Kõige levinum rakendusala on autotööstus. Spiraalkäigukaste kasutatakse ka teistes tööstusharudes. Need on väga kasulikud liftides, konveierites ja muudes rasketes tööstuslikes keskkondades. Need pakuvad ka kõrgetasemelist kiiruse vähendamist ja neid kasutatakse tavaliselt automatiseeritud juhtimissüsteemides. Neid kasutatakse ka mäetööstuses ja tsemenditööstuses.
Kaldkäigukastid saab valmistada mitmesuguste modifikatsioonidega. See on oluline, sest mõned tööstusharud võivad vajada erinevaid käigukaste.
Spiraalhammasratastel on suurem hammaste arv. See vähendab kulumist. Samuti on need vähem mürarikkad kui silinderhammasrattad. Nende võime tekitada suurt tõukejõudu teeb neist ideaalsed kohad kiiretel rakendustel. Samuti suudavad nad koormust jaotada mitme telje vahel. Neid kasutatakse ka löökide ja vibratsiooniga rakendustes.
Kaldhammasülekanded töötavad suurema efektiivsusega kui silinderhammasülekanded. Kaldhammasülekannete tootmiskulud on aga suuremad kui silinderhammasülekannetel.
Kaldkäigukastidel on ka eeliseks jõuülekanne täisnurksete võllide vahel. Need saavad töötada koos ristteljega hammasratastega, mis välistab löökkoormuse.

Variatsioonid

Turul on erinevate tööstusharude jaoks saadaval mitu spiraalkäigukasti varianti. Neid kasutatakse laialdaselt autokäigukastides ja muudes tööstusharudes. Need on vaiksemad kui silinderkäigukastid. Samuti on need vastupidavad ja väga tõhusad. Siiski võivad need põhjustada suuremat hõõrdumist ja kulumist.
Spiraalhammasrattad on valmistatud hammastest, mis keerduvad silindrilise hammasratta korpuse ümber nurga all. Nurka, mille all hammasratta hambad on lõigatud, nimetatakse keerdnurgaks. Keerdnurka saab reguleerida vastavalt hammasrattale ja selle ümbrusele.
Keeramisnurk määrab ka selle, kui palju aksiaalset jõudu hammasratas tekitab. Suurem keeramisnurk tekitab rohkem aksiaalset jõudu. Laagrid peavad selle aksiaalse jõu suurenemise neelama. Survenurk mõjutab otseselt ka hamba normaaljõudu ja kõverusraadiust.
Kaldhammasrattaid saab paigaldada paralleelselt või risti. Paralleelselt ühendatud kaldhammasrattad vajavad korrektseks tööks sama sammu ja rõhunurka. Risti ühendatud kaldhammasrattad võivad töötada vaiksemalt ja sujuvamalt kui silinderhammasrattad. Neid saab aga kasutada ka suuremate pöördemomentide edastamiseks.
Kaldhammasrattaid on saadaval ka ühe- ja kahekordse kaldhammasrattana. Ühe kaldhammasrattaid toodetakse samade tööriistade ja seadmetega kui silinderhammasrattaid. Erinevalt silinderhammasratastest on ühe kaldhammasrattal parem pinnakontakt. Need sobivad paremini ka täppisülekanneteks.
Topeltspiraalhammasrattaid nimetatakse ka kalasabahammasratasteks. Need valmistatakse kahe hamba vahele soone lõikamise teel. Need kõrvaldavad aksiaalsed jõud ja neid kasutatakse ka suure kandevõime tagamiseks.
Spiraalhammasrattaid kasutatakse tavaliselt väikese võimsusega ülekanderakendustes. Need pakuvad ka alternatiivi paralleelsete ja mitteparalleelsete võllide ühendamiseks. Neid kasutatakse ka kiiretel rakendustel.

Tööriista otsa raadius

Paljude spiraalkäigukasti konstruktsioonis kasutatavate parameetrite hulgas on hambaotsa raadius ilmselt kõige olulisem, ehkki ainult seetõttu, et see on üks kõige vähem intuitiivseid. Parim viis spiraalkäigukasti hamba läbimõõdu hindamiseks on kasutada arvutuse alusena hamba võrdlusprofiili. Sarnast protseduuri kasutatakse spiraalinurga arvutamiseks. Liiga väike tööriistaots põhjustab hamba altlõikamist, mis on probleem, kui teil on hammasratas, millel on palju hambaid ja soovite vähendada hamba purunemise võimalust.
Hammasrataste entusiastidele on saadaval palju kaldhammasratta tööriistu ja protsesse, mille hulgas on vaid üks näide hammasratta otsa läbimõõdust. Õnneks hammasrataste disaini friigidele pakub kaldhammasratas palju enamat, kui esmapilgul paistab. Näiteks on kaldhammas kolmemõõtmeline pind, seega saab selle kuju ja funktsiooni arvutada matemaatiliselt või numbriliselt.
Lisaks püksisäärest mööda lendavale hambaotsale on kaldhammasülekandega käigukast ka tootmisprotsessi tulemus. Peamine süüdlane on profiili nihe, mis on hammasratta sammu läbimõõdu ja lõikeriista tugijoone vaheline kaugus. Kuigi hammasrataste disainer võib selle probleemi ignoreerida, on see sageli disainimisel oluline tegur kontaktsuhete maksimeerimise huvides. See tähendab, et hammasratta hambad peavad suutma vastu pidada vastavate hammasrataste pöördemomendile.
Spiraalne hammasratas on geomeetriline pakend ja parim viis hammasrataste pakendamiseks on minimeerida hamba paindetugevust, maksimeerides samal ajal hamba paindejäikust. Selleks tuleb piirata hambaotsa paksust. Tavaliselt saavutatakse see hambaprofiiliga, mis on kujundatud vastavalt asendatava hammasratta hambakontuurile.

toimetaja CX poolt 25.10.2023