Kierukkavaihteisto

Yleensä kierukkavaihteisto koostuu kahdesta hammaspyörästä. Kahdessa hammaspyörässä on leikatut hampaat, ja ne on työnnetty toisiinsa. Nämä kaksi hammaspyörää toimivat yhdessä vääntömomentin ja nopeuden välittämiseksi. Tämän tyyppistä vaihdelaatikkoa käytetään monenlaisissa sovelluksissa.

Toimintaperiaate

Sen lisäksi, että kierrehammaspyörät ovat halvempia valmistaa, niillä on useita etuja suoriin lieriöhammaspyöräihin verrattuna. Ensinnäkin ne tarjoavat tasaisemman toiminnan, vähemmän tärinää ja alhaisemman melutason. Ne myös välittävät suurempia kuormia kuin lieriöhammaspyörät. Näitä hammaspyöriä käytetään useilla teollisuudenaloilla, kuten elintarviketeollisuudessa, muoviteollisuudessa ja öljyteollisuudessa.
Toinen tärkeä vinohampaisten hammaspyörien ominaisuus on hampaiden tasainen ja asteittainen kytkeytyminen. Tämä auttaa niitä toimimaan tasaisemmin, erityisesti raskaiden kuormien alla työskenneltäessä. Tämä prosessi vähentää iskuja ja välystä sekä vähentää kulumista.
Tämän lisäksi kierukkakulma on muuttuja, jota voidaan säätää sovelluksen mukaan. Kulma on yleensä joko vasen tai oikea, ja se voi vaihdella katselukulman mukaan.
Kierrevaihteita käytetään yleensä suljetuissa hammaspyöräkäytöissä, kuten kuljettimissa, puhaltimissa ja hisseissä. Ne tarjoavat tasaisemman käynnin, mikä tekee niistä ihanteellisia sovelluksiin, jotka vaativat hiljaista käyntiä. Kierrevaihteet ovat kuitenkin tehonsiirrossa vähemmän tehokkaita kuin lieriövaihteet.
Kierukkavaihteelle laskettu suhteellinen kosketusjännitys (RCS) on samanlainen kuin lieriöpyörällä. Tilavuus Vi, joka on kierteen pituudesta riippuva suure, on kuitenkin erilainen. Tämä tilavuus määritellään kierukkataskun kokonaistilavuutena, joka lasketaan integroimalla pinnan leveyden suuntaisesti. Yleisen taskun tilavuus on suurempi kuin kierukkataskun, jossa ei ole kierrettä.
Lisäksi kosketussuhde pienenee. Tämä johtuu siitä, että kaksi hammasta eivät ole yhdensuuntaiset toisiinsa nähden. Paksu öljykalvo estää hampaiden kosketuksen toisiinsa. Tämä kalvo myös jäähdyttää hammaspyörien hammaspintoja.
Käyttökerroin on luku, joka ottaa huomioon olosuhteet, joissa vaihdetta käytetään. Se on yleensä suurimman vääntömomentin ja tuotetun vääntömomentin suhde.

Tehokkuus

Hiljattain järjestetyn vaihteistojen mittauskampanjan aikana testattiin laajasti 13 kaupallista vaihteistoa. Hyötysuhde mitattiin nimellisellä vääntömomentilla ja -teholla. Tässä artikkelissa esitetyt hyötysuhdekartat osoittavat, että kunkin vaihteiston hyötysuhde on melko samanlainen.
Vaihteiston hyötysuhde riippuu hammaspyörien hampaista ja niiden välisestä välityssuhteesta. Mitä pienempi välityssuhde, sitä suurempi hyötysuhde.
Myös kuormitusmomentti vaikuttaa hyötysuhteeseen. Mitä suurempi kuormitusmomentti, sitä alhaisempi hyötysuhde. Tämä pätee erityisesti vaihteistoihin, joissa on suuret välityssuhteet.
Myös kosketus- ja päällekkäisyyssuhteet vaikuttavat tehohäviöön. Vaihteistoissa, joissa on suuret välityssuhteet, ero luettelopohjaisen ja mallipohjaisen hyötysuhteen välillä on suurempi kuin pienivälityssuhteisissa vaihteistoissa. Onneksi voitelun parannukset ovat kuromassa umpeen tätä kuilua.
Kierrevaihteisto on alan tehokkain vaihteisto. Se siirtää liikettä rinnakkaisten kokoonpanojen välillä ja on hiljaisempi kuin lieriöpyörät. Nämä vaihteet kytkeytyvät pehmeästi ja tasaisesti, joten ne ovat vähemmän alttiita kulumiselle. Ne mahdollistavat myös suuremman tehonsiirtokapasiteetin.
Vaikka kierrevaihteet ovat tehokkaita, ne ovat kalliimpia kuin perinteiset vaihteet. Kustannussäästöt voivat kuitenkin olla ajan myötä merkittäviä. On tärkeää ottaa huomioon kierrevaihteiston edut ennen kuin valitset vaihteiston sovellukseesi.
Kun verrataan kierukkavaihteiston ja matovaihteiston hyötysuhdetta, matovaihteisto on tehokkaampi. Hyötysuhdeero ei kuitenkaan ole yhtä suuri kuin monissa muissa vaihteistoissa.
Myös vinohampaisen vaihteiston hyötysuhteeseen vaikuttaa vaihteiden nopeus. Vaihteiston laakereiden on oltava riittävästi voitelussa. On myös tärkeää ottaa huomioon voimansiirron tilavaatimukset.

Sovellukset

Kierukkavaihteiston sovellukset ovat laajalle levinneitä ja niitä käytetään monilla teollisuudenaloilla. Joitakin sovelluksia ovat painoteollisuus, kumiteollisuus, muoviteollisuus, sementtiteollisuus, maanrakennusteollisuus ja kemianteollisuus.
Kierrevaihteistoja käytetään myös kuljettimissa ja hisseissä. Ne ovat erittäin kestäviä ja ne voivat kuljettaa suurempia kuormia. Ne ovat myös hiljaisempia kuin suorat leikkaukset. Niitä käytetään myös monissa autojen vaihteistoissa.
Kierrevaihteistot välittävät voimaa kahden rinnakkaisen akselin välillä. Ne ovat hyvä korvike lieriöhammaspyörille. Ne ovat kompakteja ja vähentävät tärinää ja melua. Ne ovat myös erittäin kestäviä ja niitä voidaan käyttää myös ei-rinnakkaisilla akseleilla.
Yleisin sovellus on autoteollisuus. Kierukkavaihteistoja käytetään myös muilla teollisuudenaloilla. Ne ovat erittäin hyödyllisiä hisseissä, kuljettimissa ja muissa raskaan teollisuuden sovelluksissa. Ne tarjoavat myös tehokkaan nopeuden alennuksen ja niitä käytetään yleisesti automaatiojärjestelmissä. Niitä käytetään myös kaivosteollisuudessa ja sementtiteollisuudessa.
Kierrevaihteistoja voidaan valmistaa erilaisilla muunnelmilla. Tämä on tärkeää, koska jotkut teollisuudenalat saattavat vaatia erilaisia ​​vaihteistoja.
Kierukkavaihteissa on enemmän hampaita. Tämä johtaa vähäisempään kulumiseen. Ne ovat myös hiljaisempia kuin lieriövaihteet. Niiden kyky tuottaa suuri työntövoima tekee niistä ihanteellisia suurnopeussovelluksiin. Ne pystyvät myös jakamaan kuorman useille akseleille. Niitä käytetään myös isku- ja tärinäalttiissa sovelluksissa.
Kierrevaihteistot toimivat tehokkaammin kuin lieriöpyörät. Lieriövaihteiden valmistuskustannukset ovat kuitenkin suuremmat kuin lieriöpyörästen.
Kierrevaihteistoilla on myös etuna voimansiirto suorakulmaisten akselien välillä. Ne voivat toimia yhdessä ristikkäisten akselien kanssa, mikä eliminoi iskukuormituksen.

Muunnelmat

Markkinoilla on saatavilla useita eri variaatioita kierukkavaihteistoista eri teollisuudenaloille. Niitä käytetään laajalti autojen vaihteistoissa ja muilla teollisuudenaloilla. Ne ovat hiljaisempia kuin lieriöpyörät. Ne ovat myös kestäviä ja erittäin tehokkaita. Ne voivat kuitenkin aiheuttaa suurempaa kitkaa ja kulumista.
Kierukkavaihteet koostuvat hampaista, jotka kiertyvät sylinterimäisen hammaspyörän rungon ympärille kulmassa. Kulmaa, jossa hammaspyörän hampaat on leikattu, kutsutaan kierrekulmaksi. Kierrekulmaa voidaan säätää hammaspyörän ja sen ympäristön mukaan.
Kierrekulma määrää myös, kuinka paljon aksiaalivoimaa hammaspyörä tuottaa. Suurempi kierrekulma tuottaa enemmän aksiaalivoimaa. Laakereiden on absorboitava tämä aksiaalivoiman kasvu. Painekulmalla on myös suora vaikutus hampaan normaalivoimaan ja kaarevuussäteisiin.
Kierrevaihteet voidaan asentaa rinnakkain tai ristiin. Rinnakkain kytketyt kierrevaihteet vaativat saman nousun ja puristuskulman toimiakseen oikein. Ristikkäin kytketyt kierrevaihteet voivat toimia hiljaisemmin ja tasaisemmin kuin lieriövaihteet. Niitä voidaan kuitenkin käyttää myös suurempien vääntömomenttien siirtämiseen.
Kierukkavaihteita on saatavana myös yksi- ja kaksikierukkaisina malleina. Yksikierukkavaihteet valmistetaan samoilla työkaluilla ja laitteilla kuin lieriövaihteet. Toisin kuin lieriövaihteilla, yksikierukkavaihteilla on enemmän pintakosketusta. Ne sopivat myös paremmin tarkkuuskäyttöön.
Kaksoiskierrehammaspyöriä kutsutaan myös kalanruotohammaspyöriksi. Ne valmistetaan leikkaamalla ura kahden hampaan väliin. Ne poistavat aksiaalivoimat ja niitä käytetään myös suuren kuormankantokyvyn saavuttamiseksi.
Kierukkavaihteita käytetään yleisesti pienitehoisissa siirtosovelluksissa. Ne tarjoavat myös vaihtoehdon rinnakkaisten ja ei-rinnakkaisten akseleiden liittämiseen. Niitä käytetään myös suurnopeussovelluksissa.

Työkalun kärjen säde

Kierukkavaihteiston suunnittelussa käytettävistä monista parametreista hampaan kärjen säde on luultavasti tärkein, vaikkakin vain siksi, että se on yksi vähiten intuitiivisista. Paras tapa arvioida kierukkavaihteiston hampaan halkaisija on käyttää hampaan vertailuprofiilia laskelman perustana. Samanlaista menetelmää käytetään kierukkakulman laskemiseen. Liian pieni työkalun kärki johtaa hampaan alileikkausongelmaan, mikä on ongelma, jos sinulla on paljon hampaita sisältävä hammaspyörä ja haluat vähentää hampaan rikkoutumisen riskiä.
Vaihdeharrastajille on tarjolla monia vinohampaisten vaihteistojen työkaluja ja prosesseja, joista kärjen halkaisija on vain yksi. Onneksi vaihdesuunnittelun nörteille vinohampaisessa vaihteistossa on paljon muutakin kuin miltä se näyttää. Esimerkiksi vinohampaisen hammaspyörän hammas on kolmiulotteinen pinta, joten sen muoto ja toiminta voidaan laskea matemaattisesti tai numeerisesti.
Sen lisäksi, että hampaan kärki lipuu housujesi ohi, kierrevaihteisto on myös valmistusprosessin tulos. Pääasiallinen syyllinen on profiilisiirtymä, joka on hammaspyörän jaon halkaisijan ja leikkaustyökalun nollapisteviivan välinen etäisyys. Vaikka hammaspyöräsuunnittelija voisi päättää jättää tämän ongelman huomiotta, se on usein suunnittelussa huomioon otettava seikka kosketussuhteiden maksimoimiseksi. Tämä tarkoittaa, että hammaspyörän hampaiden on kestettävä kunkin hammaspyörästön vääntömomentti.
Kierukkavaihde on geometrinen kokonaisuus, ja paras tapa pakata hammaspyörät on minimoida hampaan taivutuslujuus ja maksimoida hampaan taivutusjäykkyys. Tätä varten on rajoitettava hampaan kärjen paksuutta. Tämä saavutetaan yleensä hammasprofiililla, joka on muotoiltu vastaamaan korvattavan hammaspyörän hampaan muotoa.

toimittaja CX 25.10.2023