Kierrekulman neljä vaikutusta – mikä muuttuu β:n kasvaessa
Jokainen päätös koskien kierukkavaihteisto Helix-kulmaan liittyy neljä samanaikaista, toisiaan vastaan kumoavaa vaikutusta. Kaikkien neljän ymmärtäminen – ei pelkästään kohinavaikutuksen – on välttämätöntä oikean β-valinnan kannalta:
↑ Päällekkäiskosketussuhde ε_β
Korkeampi β → useampi samanaikainen hammaskosketuspari → tasaisempi voimansiirto → pienempi siirtovirhe → vähemmän melua ja tärinää. Tämä on ensisijainen syy siihen, miksi insinöörit valitsevat suurempia kierrekulmia tarkkuuden ja hiljaisuuden saavuttamiseksi. kierukkavaihteisto sovellukset.
↑ Aksiaalinen työntövoima F_a
Suurempi β → suurempi aksiaalivoimakomponentti jakoympyrän kohdalla → vaativammat akselin työntölaakerit → äärimmäisissä tapauksissa tarvitaan kaksoiskierteinen kokoonpano aksiaalivoiman täydelliseksi kumoamiseksi. Tämä on ensisijainen rangaistus suurista kierrekulmista yksikierteisissä laakerirakenteissa. kierukkavaihteisto asemat.
↑ Dynaamisen tekijän K_V-parannus
Suurempi β-arvo kasvattaa ε_β-arvoa, mikä pienentää kuormituksen amplitudin vaihtelua verkkotaajuudella – dynaamisen kertoimen K_V herätelähteellä. ISO 6336-1 menetelmä B:n K_V-arvot ovat pienempiä kierrevaihteet korkeammalla ε_β:lla samalla nousuviivan nopeudella, mikä mahdollistaa kompaktimman vaihdemitoituksen samalla nimellisteholla.
↓ Tehokkuus (marginaalinen)
Suurempi β-arvo tuo kosketusalueelle pienen aksiaalisen liukumisnopeuskomponentin, mikä lisää verkon kitkakerrointa hieman. β = 0–25°:n arvolla hyötysuhdeero on alle 0,2% – merkityksetön. β = 25–35°:n arvolla hyötysuhde pienenee noin 0,2–0,5%. kierukkavaihteisto verkon tehokkuus — todellinen, mutta pieni haitta verrattuna kohinaan ja K_V-hyötyihin.
Limityskosketussuhde ε_β — Kaava ja vähimmäispintaleveys
Päällekkäiskontaktien suhde ε_β kierukkavaihteisto pari — samanaikaisessa kosketuksessa olevien hampaan leveyden lisä"viipaleiden" lukumäärä poikittaisen kosketussuhteen lisäksi — on kriittinen parametri, jota määrää kierrekulman valinta:
ε_β = b × sin β / (π × M_n)
jossa: b = pinnan leveys [mm]
β = kierrekulma [astetta]
M_n = normaali moduuli [mm]
Pienin pinnan leveys, kun ε_β ≥ 1,0 (jatkuva kierukkapyörän hampaan päällekkäisyys):
b_min = π × M_n / sin β
Esimerkkejä, joissa M_n = 5:
β = 10°: b_min = π × 5 / sin10° = 15,71 / 0,174 = 90,4 mm
β = 15°: b_min = 15,71 / 0,259 = 60,7 mm
β = 20°: b_min = 15,71 / 0,342 = 45,9 mm
β = 25°: b_min = 15,71 / 0,423 = 37,2 mm
β = 30°: b_min = 15,71 / 0,500 = 31,4 mm
Kaksi käytännön havaintoa: (1) Kierukkavaihteet Kun ε_β < 1,0, lieriöpyörät ovat edelleen parempia kuin lieriöpyörät (ε_β = 0) kohinassa ja kuorman jaossa, mutta kosketuksen siirtymä yksihampaisesta monihampaiseen kosketukseen ei ole täysin jatkuva – yksittäisen hampaan kosketus on edelleen lyhytaikaista jakoa kohden. (2) Tavoitteella ε_β ≥ 2,0 (täysi kaksoislimitys, standardi vähäkohinaisille tarkkuussovelluksille) vaadittu pinnan leveys tai kierukkakulma on paljon suurempi – M5:ssä β = 20°, ε_β = 2,0:n saavuttaminen vaatii b = 92 mm.
Aksiaalinen työntövoima F_a — Laskelma ja laakerivaikutukset
Aksiaalinen työntövoima, jonka tuottaa a kierukkavaihteisto verkko on suoraan verrannollinen tangentiaaliseen voimaan ja kierrekulman tangenttiin:
F_a = F_t × tan β
F_t = 2 × T / d [tangentiaalinen voima jakoympyrässä; T N·m, d m]
75 kW:n taajuusmuuttajalle 1 500 rpm:n nopeudella, M5, z=24, β=20°:
T = 9550 × 75 / 1500 = 477 Nm
d = 5 × 24 / cos20° = 127,8 mm = 0,1278 m
F_t = 2 × 477 / 0,1278 = 7 465 N
Aksiaalinen työntövoima eri kierrekulmilla:
β = 10°: F_a = 7 465 × tan10° = 7 465 × 0,176 = 1 314 N
β = 15°: F_a = 7 465 × 0,268 = 2 001 N
β = 20°: F_a = 7 465 × 0,364 = 2 717 N
β = 25°: F_a = 7 465 × 0,466 = 3 479 N
β = 30°: F_a = 7 465 × 0,577 = 4 308 N
Helix-kulman vaikutus meluun — kvantifioitu suhde
Melun vähentäminen lisäämällä kierukkavaihteisto Kierrekulman vaikutus johtuu kahdesta mekanismista: suurempi ε_β jakaa kuorman useammille hammaskosketuslinjoille samanaikaisesti (pienentää huippukosketusvoimaa hammasparia kohden), ja suurempi ε_β pienentää jäykkyyden vaihtelun amplitudia hammasvälin taajuudella (ensisijainen kohinan heräte). Yhdistetty vaikutus hammaspyörän hammasvälin kohinatasoon samalla jakolinjan nopeudella ja välitetyllä vääntömomentilla:
| Kierteen kulma β | ε_β (M5, leveys = 60 mm) | Kohina vs. Spur (ε_β=0) | Kohina vs. β=15° | Tyypillinen teollinen sovellus |
|---|---|---|---|---|
| Kanta (β = 0°) | 0 | 0 dB(A) viitearvo | +8 - +12 dB(A) | Hidas teollisuus, maatalous (kustannusvetoinen) |
| β = 8°–12° | 0,26–0,42 | −3 - −5 dB(A) | +4 - +7 dB(A) | Servo ja tarkkuus (minimaalinen aksiaalinen työntövoimaprioriteetti) |
| β = 15°–18° | 0,65–0,95 | −5 - −8 dB(A) | Viite | Vakioteollisuus: kuljettimet, sekoittimet, pumput |
| β = 20°–25° | 1,08–1,62 | −8 - −12 dB(A) | −3 - −5 dB(A) | Sähköautojen alennusvaihteet, autoteollisuus, painokoneet, kompressorit |
| β = 28°–35° (kaksinkertainen kierukka) | 2.3–3.6 | −14 - −18 dB(A) | −7 - −10 dB(A) | Merivoimien propulsiojärjestelmät, laivasto, hiljaiset vaihteistot |
Β:n vaikutus jauhamiseen — käytännön yläraja
HÖFLER CNC-hiomakoneet — tarkkuuden vakiokone kierukkavaihteisto hampaan hiominen — niillä on mekaaninen suurin kierrekulma generoivalle liikkeelle. Useimmat mallit mahdollistavat β:n noin 30–35°:een asti. Yli β = 30°:n hiomalaikan generoiva liike vaatii hyvin vinoa lähestymistapaa hampaaseen, mikä:
- Pienentää aktiivisen hiomalaikan kosketuspinta-alaa, mikä pidentää hionta-aikaa merkittävästi
- Vaatii erityisesti muotoillun pyöräprofiilin oikean normaalipainekulman α_n ylläpitämiseksi vinossa kosketusgeometriassa
- Lisää hiontapalovamman riskiä hampaan juuressa, koska jäähdytysnesteen pääsy on rajoitetumpaa suurilla kierrekulmilla
Korea Ever-Powerin vakiohiomakoneen ominaisuudet mahdollistavat kierukkavaihteisto Kierrekulmat jopa β = 35° asti M3–M20 yksikierteisessä kokoonpanossa. Yli β = 35°:n konfiguraatiossa käytännöllinen valmistustapa on kaksiosainen kaksoiskierrerakenne (jokainen osa hiottu erikseen β = 35° kulmaan erillisellä asetuksella).
Kierrekulman valintataulukko — sovelluksen mukaan
Yhdensuuntaisakselinen kierukkavaihteisto pari – kierrekulma β on sekä hammaspyörällä että hammaspyörällä yhtä suuri, mutta käden suhteen vastakkainen (toinen oikealle, toinen vasemmalle). Hammaspyörän kierteen käden suunta määrää aksiaalisen työntövoiman suunnan: moottorista katsottuna myötäpäivään pyörivä oikealle pyörivä hammaspyörä tuottaa aksiaalisen työntövoiman hammaspyörän puolelle. Käden valinta määrää suunnan, johon akseli työnnetään vaihteiston koteloon tai siitä poispäin.
| Hakemus | Suositeltu β | Ensisijainen syy | Työntölaakeri |
|---|---|---|---|
| Robottinivel ja servoakseli | β = 8°–15° | Minimaalinen aksiaalinen työntövoima servomoottorin laakereissa; paikannustarkkuus | Standard DGBB riittävä |
| Vakio teollisuusvaihteisto | β = 15°–20° | Melunvaimennuksen ja hallittavan aksiaalisen työntövoiman tasapaino | DGBB tai ACB suuremmalle kuormitukselle |
| Sähköauton yhden nopeuden alennusvaihteisto | β = 20°–28° | NVH-tavoitearvo alle 35 dB(A); K_V-alenema 60 m/s nopeudella | Kulmakosketuslaakeri vaaditaan |
| Painokoneen sylinterikäyttö | β = 20°–25° | Rekisteröintitarkkuuden edellytyksenä on ε_β ≥ 1,5; melu <68 dB(A) | Kulmakosketuslaakeri |
| Kompressorin/turbiinin nopeusaste | β = 15°–25° | API 613 -värähtelyvaatimus; K_V nopeudella 50–80 m/s | Öljykalvolaakerijärjestelyn työntölaakeri |
| Merivoimien pääpropulsio | β = 30°–45° (kaksinkertainen kierukka) | Maksimaalinen melunvaimennus; nolla aksiaalista työntövoimaa potkurin akselilla | Ei työntölaakeria — kaksinkertaiset kierrelaakerit |
| Sekoitin/ekstruuderi (suuri moduuli) | β = 10°–20° | Kohdilla M30–M50 aksiaalinen työntövoima kohdassa β = 25° olisi epäkäytännöllinen | Raskas työntölaakeri jopa kohtalaiselle β-arvolle |
Oikeakätinen vs. vasenkätinen kierre — kumpi määritetään
Yhdensuuntaiselle akselille kierukkavaihteisto parissa hammaspyörä on toisella kädellä (esim. oikeakätinen, RH) ja pyörä on vastakkaisella kädellä (vasenkätinen, LH) – tämä on välttämätöntä oikean kytkennän kannalta. Hammaspyörän käden valinnalla (ja siten aksiaalisen työntövoiman suunnalla) on käytännön vaikutusta akselin ja kotelon suunnitteluun: myötäpäivään pyörivän oikeakätisen hammaspyörän aksiaalinen työntövoima (käyttöpäästä katsottuna) työntää akselia kohti lähtöpuolta – mikä voi työntyä kotelon työntöolkapäähän tai siitä poispäin kotelon suunnittelusta riippuen. Korea Ever-Power pyytää vahvistusta moottorin pyörimissuunnasta ja kotelon asettelusta ennen kierukkakäden osoittamista jollekin kierukkavaihteisto parijärjestyksessä varmistaen, että työntövoima vaikuttaa oikeaa kotelon olkapäätä vasten aiheuttamatta akseliin työntövoimaa.
Korea Ever-Power — Helix-kulma-alue ja suositus
Korea Ever-Power tuottaa kierrehammaspyörät millä tahansa kierrekulmalla β = 5° - β = 35° (yksi kierre), ja β = 15°–45° osuutta kohden kaksoiskierteisessä konfiguraatiossa. Suorana kierrevaihteiden valmistajaKorea Ever-Power suosittelee kierukkakulmaa asiakastiedusteluihin, joissa on määritelty vain sovellus-, teho-, nopeus- ja melutaso – laskemalla pienimmän β:n tavoitearvolle ε_β, tuloksena oleva aksiaalinen työntövoima ja varmistamalla, että asiakkaan jo määrittämä työntölaakerityyppi sopii valitulle β:lle. Selaa kierukkavaihteiden tuotevalikoima kaikille kierukkakulmakonfiguraatioille.
Usein kysytyt kysymykset
Mikään yksittäinen kierrekulma ei optimoi molempia samanaikaisesti – hyötysuhde laskee hieman β:n kasvaessa (johtuen kasvavasta aksiaalisesta liukunopeudesta), kun taas kohina pienenee β:n kasvaessa (johtuen suuremmasta ε_β:sta). Kompromissi on epäsymmetrinen: kohinan paraneminen β:n kasvattamisesta on suuri (3–5 dB(A) 5°:n lisäystä kohden β = 15–25°:n alueella), kun taas hyötysuhteen heikkeneminen on pieni (<0,1% 5°:n lisäystä kohden samalla alueella). Useimmissa sovelluksissa kohinan vähentäminen on tärkeämpää kuin hyötysuhteen heikkeneminen – β = 20–25° on yleensä taloudellisesti optimaalinen valinta yksikierteiselle laitteelle. kierukkavaihteisto teollisuus- tai autokäytössä, jossa sekä melu että tehokkuus ovat tärkeitä.
Kyllä — kierrekulma ei vaikuta hammaspyöräparin keskietäisyyteen (keskietäisyys määräytyy moduulin ja hammasluvun mukaan, kierrekulmasta riippumatta). β:n muuttaminen vaihto-osassa kierukkavaihteisto samaan moduuliin ja hammasluku pitää keskipisteiden etäisyyden samana. Mikä muuttuu: (1) aksiaalinen työntövoima, joka saattaa vaatia erilaisen laakerijärjestelyn; (2) ε_β:n efektiivinen pintaleveys, joka muuttaa melutasoa; (3) piirustuksen kierrekulman mitta, joka on päivitettävä. Korea Ever-Power on toimittanut korvaavan kierrevaihteet eri β-arvolla kuin alkuperäinen melun vähentämiseksi – tyypillisesti β-arvoa suurennetaan 15°:sta 20°:een korvaavassa laakerissa, ja samalla varmistetaan, että olemassa oleva kulmakosketuslaakeri kestää lisääntyneen aksiaalisen työntövoiman.
A kierukkavaihteisto Samalla kierukkakätisellä hammaspyöräparilla (molemmat oikealla tai molemmat vasemmalla) ei voi olla kytkentää rinnakkaisilla akseleilla – hampaat lähestyvät toisiaan väärässä kulmassa eivätkä kytkeydy. Tämä on ristikkäinen kierukkapyöräkonfiguraatio (Art43), joka siirtää liikettä akseleiden välillä 90°:n tai muissa ei-yhdensuuntaisissa kulmissa pistemäisellä kosketuksella linjakosketuksen sijaan. Jos korvaava hammaspyörä toimitetaan väärin samaan kierukkakätiseen hammaspyörään kuin alkuperäinen (eikä vastakkaiseen), pari ei kytkeydy, vaikka kaikki muut mitat olisivat oikein. Korea Ever-Power vahvistaa nimenomaisesti kierukkakätisen hammaspyöräparin (RH/LH) jokaisella kierukkavaihteisto tilausvahvistus – jossa mainitaan sekä uuden että vastakappaleen vaihteen kädenjälki – tämän kokoonpanovirheen estämiseksi.
Kierteen kulma vaikuttaa hampaan teholliseen leveyteen, jonka yli taivutuskuorma jakautuu. Standardissa ISO 6336-3 taivutusjännityksen kaava kierukkavaihteisto sisältää kierrekulman korjauskertoimen Y_β = 1 − ε_β × β/120° (jossa β asteina), joka pienentää laskettua taivutusjännitystä leveämmillä kierrekulmilla, koska vino kosketusviiva jakaa taivutuskuorman samanaikaisesti useammille hampaan juurimateriaaleille. Kun β = 20°: Y_β ≈ 1 − 1,0 × 20/120 = 0,833 — 17%:n vähennys taivutusjännityksessä verrattuna saman moduulin ja pinnan leveyden omaavaan lieriöhammaspyörään samalla kuormalla. Tästä syystä kierrevaihteet ovat paitsi hiljaisempia myös taivutuksessa vahvempia kuin saman moduulin omaavat lieriöpyörät, edellyttäen, että hammaspyörän pinnan leveys on riittävä, kun ε_β ≥ 1.
Kierukkakulmasuositus kierukkavaihteen sovellukseesi
Ilmoita sovelluksesi, melutaso, laakeripinnan leveys ja olemassa oleva laakerityyppi. Korea Ever-Power laskee ε_β:n eri β-arvoilla, tuloksena olevan aksiaalisen työntövoiman ja suosittelee kierukkakulmaa, joka täyttää melutasovaatimuksen laakerijärjestelylläsi – veloituksetta ennen tilauksen vahvistamista.
β = 5°–35° yksittäinen kierre · β = 15°–45° osuutta kohden kaksinkertaiset kierteet · ε_β ja F_a laskettu · Käsin (O/V vahvistettu) · Ei työkalunvaihtoa β 5–30°
Toimittaja: Cxm
