Hoogwaardige K-serie spiraalvormige kegeltandwielkasten uit China voor industriële toepassingen, geschikt voor elektromotoren.

Spiraalvormige tandwielkast

Het gebruik van een spiraalvormige tandwielkast kan de nauwkeurigheid van een machine aanzienlijk verbeteren en de effecten van trillingen en asinvloeden verminderen. Een tandwielkast is een cirkelvormig machineonderdeel met tanden die in elkaar grijpen. De tanden zijn gesneden of ingebracht en zijn ontworpen om snelheid en koppel over te brengen.

Schuiven

Van de vele soorten tandwielkasten is de spiraalvormige tandwielkast de meest gebruikte. Dit komt doordat de spiraalvormige tandwielkast een glijdend contact heeft. Het contact tussen twee tandwieltanden begint aan het begin van één tand en gaat over in lijncontact naarmate het tandwiel draait.
Spiraalvormige tandwielen zijn cilindrische tandwielen waarvan de tanden onder een hoek ten opzichte van de as zijn gesneden. Deze hoek zorgt ervoor dat spiraalvormige tandwielen de snelheidsomkering bij de steeklijn kunnen opvangen dankzij de wrijvingskracht. Dit leidt tot een veel soepelere beweging en minder slijtage. Bovendien is een spiraalvormige tandwielkast duurzamer en stiller dan andere tandwielkasten.
Spiraalvormige tandwielen worden onderverdeeld in twee categorieën. De eerste groep bestaat uit kruisas-spiraalvormige tandwielen, die veelvuldig worden gebruikt in de assen van de verdeelinrichting/oliepomp van automotoren. De tweede groep bestaat uit tandwielen met een spiraalhoek van nul, die geen axiale krachten genereren. Ze produceren echter wel warmte, wat leidt tot een verlies aan efficiëntie.
De spiraalvormige tandwielkastconfiguratie is vaak verwarrend, wat resulteert in hogere bedrijfskosten. Bovendien heeft de spiraalvormige tandwielkastconfiguratie niet dezelfde koppel/$-verhouding als planetaire tandwielkasten met een spiraalhoek van nul.
Bij het ontwerpen van tandwielen is het belangrijk rekening te houden met de effecten van tandwielverschuiving. Verschuiving kan leiden tot wrijving, wat kan resulteren in verlies van krachtoverbrenging. Het leidt ook tot een ongelijkmatige lastverdeling, waardoor het belastbaar vermogen van de spiraalvormige planetaire tandwielkast afneemt.
Daarnaast wordt de vertandingsstijfheid van spiraalvormige tandwielen door onderzoekers vaak over het hoofd gezien. Er is een analytisch model voor de vertandingsstijfheid van spiraalvormige tandwielen voorgesteld.

Axiale stuwkrachten

Er zijn verschillende opties beschikbaar voor axiale stuwkrachten in spiraalvormige tandwielkasten. De meest voor de hand liggende is het gebruik van een dubbel spiraalvormig tandwiel om de krachtcomponent te compenseren. Een andere optie is het gebruik van een druklager met een lager draagvermogen. Dit wordt dan een opofferingsonderdeel.
Om een ​​kracht over te brengen, moet deze verdeeld worden over de contactlijn. Deze kracht is de som van de tangentiële, radiale en axiale krachtcomponenten. Al deze componenten moeten van de bron naar de uitgang worden overgebracht. Dit is een complex proces waarbij tandwielen worden gebruikt.
De axiale krachtcomponent moet via de tandwielen worden overgebracht. De resulterende kracht wordt vervolgens verdeeld in orthogonale componenten en verdeeld in de richtingen van de stuwkracht. De radiale krachtcomponent loopt van het contactpunt naar het middelpunt van het aangedreven tandwiel.
De axiale krachtcomponent wordt ook bepaald door de grootte van de steekdiameter van het tandwiel. Een grotere steekdiameter resulteert in een groter lagermoment. Op dezelfde manier zorgt een grotere overbrengingsverhouding voor een hogere koppeloverdracht.
Het is belangrijk op te merken dat de axiale krachtcomponent slechts een klein deel van de totale kracht uitmaakt. De normaalkracht is verdeeld over de contactlijn.
Het dubbele spiraalvormige tandwiel is ook geen exacte kopie van het visgraattandwiel. Het bestaat uit twee gelijke helften. Het wordt door elkaar gebruikt met het visgraattandwiel. Het heeft ook dezelfde spiraalhoek.

Verminderde impact op de as

Het vergroten van de spiraalhoek van een tandwielpaar vermindert resonantie-effecten op de as van een spiraalvormige tandwielkast. Dit vermindert echter niet de algehele trilling in de tandwielkast. Sterker nog, het verhoogt de trilling. Dit kan leiden tot ernstige vermoeiingsbreuken in de aandrijflijn.
Dit komt doordat de helixhoek invloed heeft op de contactlijn tussen twee tanden. Naarmate de helixhoek groter wordt, neemt de lengte van de contactlijn af. Daarnaast heeft de helixhoek invloed op de normaalkracht en de kromtestraal van de tanden. Ook de drukhoek beïnvloedt de kromtestraal.
Spiraalvormige tandwielen hebben verschillende voordelen ten opzichte van rechte tandwielen. Deze voordelen omvatten: lagere trillingen, lagere NVH-waarden (geluid, trillingen en ruwheid) en een soepele werking onder zware belasting. Ze hebben ook een hoger koppelvermogen. Ze produceren echter meer wrijving. Bovendien vereisen ze een specifieke aanpak om hun stuwkracht te beheersen.
De eerste stap om resonantie-effecten te verminderen, is het reguleren van de vertandingsfrequentie van de spiraalvormige tandwieloverbrenging. Dit kan worden gedaan door de schakelfactoren in het tandwiel te variëren. Als de schakelfactoren te groot zijn, zullen er resonantie-effecten optreden. De spiraalhoek wordt ook beïnvloed door de schakelfactoren van het tandwiel. Het is daarom belangrijk om de geometrie van het tandwiel te beheersen om de resonantie-effecten te verminderen.
Vervolgens worden de effecten van de webstructuur en de velgdikte op de wortelspanning van het tandwiel onderzocht. Deze worden gemeten met behulp van rekstrookjes. De resultaten geven aan dat de maximale wortelspanning optreedt wanneer de meest ongunstige vertandingspositie is bereikt.

Stiller werken

In vergelijking met rechte tandwielen zijn schuine tandwielen veel stiller in gebruik. Dit komt door hun grotere tanden. Bovendien hebben ze een hoger draagvermogen. Ze lopen ook soepeler en kunnen hogere snelheden bereiken. Schuine tandwielen zijn bovendien een goed alternatief voor rechte tandwielen.
De belangrijkste parameter met betrekking tot geluidsreductie is de tandwielverhouding. Deze varieert van minder dan 1 tot meer dan 10 en wordt bepaald door het aantal tanden dat een parallelle aslijn kruist in de kerncirkel. Het is tevens een goede indicator voor de mate van geluidsreductie die spiraalvormige tandwielen bieden.
Bovendien hebben spiraalvormige tandwielen een lagere impulsvervorming dan rechte tandwielen. Dit komt doordat het contactpunt langs het spiraalvormige oppervlak van elke tand glijdt. Dit zorgt tevens voor interne demping in het tandwielsysteem.
Hoewel spiraalvormige tandwielen minder lawaai maken dan rechte tandwielen, zijn ze wel gevoeliger voor slijtage. Dit kan de prestaties van het tandwiel beïnvloeden. Het is echter mogelijk om het tandoppervlak gladder te maken door te slijpen. Daarnaast kan het smeren van de tandwielen in olie ook bijdragen aan een gladder tandoppervlak.
Er zijn veel industrieën die gebruikmaken van spiraalvormige tandwielen. De auto-industrie gebruikt ze bijvoorbeeld in transmissies. Ze worden ook gebruikt in de landbouwsector en vaak in zware vrachtwagens.
Spiraalvormige tandwielen staan ​​er ook om bekend dat ze minder warmte genereren en stiller zijn dan andere tandwielen. Ze kunnen bovendien zorgen voor parallelle krachtoverdracht tussen parallelle of niet-parallelle assen.

Verbeterde nauwkeurigheid

Het verhogen van de nauwkeurigheid van een spiraalvormige tandwielkast is cruciaal voor de werking en betrouwbaarheid ervan. De nauwkeurigheid van de tandwielkast is afhankelijk van verschillende kenmerken. Tot de belangrijkste behoren het profiel en de spoed. Daarnaast moet rekening worden gehouden met het benodigde vermogen van de tandwielaandrijving.
Het profiel is het meest gevoelige onderdeel van een schroefvormig tandwiel. Als het profiel niet symmetrisch is, zal het tandwiel lawaaierig draaien, net als een recht tandwiel. Bovendien is het profiel ook het meest gevoelig voor de spoed.
Een spiraalvormige tandwielkast speelt een cruciale rol in de krachtoverbrenging van industriële toepassingen. De zware bedrijfsomstandigheden maken hem echter gevoelig voor diverse storingen.
De prestaties van een spiraalvormige tandwielkast zijn afhankelijk van de nauwkeurigheid van de afzonderlijke tandwielen. Dit wordt bereikt door de speling te minimaliseren. Een veelgebruikte methode om speling te verminderen is om alle gewenste posities vanuit één gemeenschappelijke richting te benaderen. Deze aanpak vermindert tevens het transmissiegeluid.
De nauwkeurigheid van een spiraalvormige tandwielkast kan worden verbeterd door gebruik te maken van een flexibele elektronische tandwielkast. Dit kan de mate van verdraaiing verminderen. Bovendien kan het de nauwkeurigheid van de tandwielbewerking verhogen.
Een spiraalvormige tandwielkast met een elektronische versnellingsbak kan de nauwkeurigheid van de torsiecompensatie verhogen. Het kan ook de koppeling tussen de B-as, C-as en Z-as verbeteren. Bovendien zorgt de elektronische versnellingsbak voor een optimale koppeling tussen de Y-as, Z-as en C-as.
De nauwkeurigheid van een spiraalvormige tandwielkast kan worden verbeterd door de positiefout van de tandwieloverbrenging te berekenen. Steekafwijking en spiraalhoekafwijking zijn twee soorten positiefout.

Verminderde trillingen

Door gebruik te maken van spiraalvormige tandwielkasten kunnen trillingen en geluid worden verminderd. Deze tandwielen worden in diverse toepassingen gebruikt, waaronder in autotransmissies. Bovendien zijn ze stil genoeg om te functioneren in geluidsgevoelige omgevingen.
Met behulp van CZPT-software worden drie verschillende ontwerpen voor versnellingsbakbehuizingen vergeleken. De buitenafmetingen en massa van elk ontwerp worden constant gehouden, maar er worden verschillende hoeveelheden langs- en dwarsverstijvingen gebruikt. De resulterende modellen worden vervolgens vergeleken met experimentele resultaten. Daarnaast wordt de vrije trillingsrespons van deze modellen geanalyseerd. De resultaten worden weergegeven in figuur 5.
Wat betreft geluidsreductie produceert het cellulaire model het laagste geluidsdrukniveau. Het kruismodel produceert echter een hoger geluidsniveau. Het cellulaire model levert ook betere piek-tot-piekresultaten op.
Het tandwielpaar in de ingangstrap is de krachtbron voor het tandwielpaar in de uitgangstrap. De trillingen van het tandwielpaar in de uitgangstrap worden eveneens bestudeerd. Dit omvat een fasediagram en een frequentiedomeindiagram. De invloed van het aandrijfkoppel en de snelheid van het rondsel op de trillingen wordt numeriek onderzocht. Ook de tijdsafhankelijke ontwikkeling van de normaalkracht en de smeerstijfheid wordt bestudeerd.
De aanpassing van het rondsel in de ingaande trap vermindert de trillingen van het tandwielpaar in de ingaande trap. Deze vermindering wordt bereikt door dubbele lagerondersteuning aan de ingaande as toe te voegen.

Bewerkt door CX 2023-05-24