Китайский профессиональный прочный червячный редуктор NMRV с электродвигателем для трансмиссионного устройства, в сборе с косозубым редуктором.

Косозубая коробка передач

Использование косозубого редуктора может значительно повысить точность работы машины и уменьшить воздействие вибрации и ударов о ось вала. Редуктор представляет собой круглую деталь машины, имеющую зубья, которые зацепляются друг с другом. Зубья нарезаются или вставляются и предназначены для передачи скорости и крутящего момента.

Скольжение

Среди множества типов редукторов наиболее распространенным является редуктор с косозубыми шестернями. Это объясняется тем, что в редукторе с косозубыми шестернями используется скользящий контакт. Контакт между двумя зубьями шестерни начинается с начала одного зуба и переходит в линейный контакт по мере вращения шестерни.
Косозубые шестерни — это цилиндрические шестерни, зубья которых нарезаны под углом к ​​оси. Этот угол позволяет косозубым шестерням улавливать изменение направления скорости на делительной окружности за счет трения скольжения. Это приводит к гораздо более плавному движению и меньшему износу. Кроме того, косозубая шестерня более долговечна и работает тише, чем другие типы шестерен.
Косозубые шестерни делятся на две категории. Первая группа включает в себя косозубые шестерни с перекрестными осями, обычно используемые в валах распределителей/масляных насосов автомобильных двигателей. Вторая группа включает в себя шестерни с нулевым углом наклона спирали, которые не создают осевых нагрузок. Однако они выделяют тепло, что приводит к снижению эффективности.
Конфигурация редуктора с косозубыми шестернями часто вызывает путаницу, что приводит к увеличению эксплуатационных расходов. Кроме того, редуктор с косозубыми шестернями не имеет того же передаточного отношения крутящего момента к $, что и планетарные редукторы с нулевым углом наклона винтовой передачи.
При проектировании зубчатых передач важно учитывать эффекты скольжения. Скольжение может привести к трению, что может вызвать потерю мощности при передаче. Оно также приводит к неравномерному распределению нагрузки, что снижает нагрузочную способность планетарного редуктора с косозубыми шестернями.
Кроме того, исследователи часто игнорируют жесткость зацепления косозубых шестерен. Была предложена аналитическая модель для расчета жесткости зацепления косозубых шестерен.

Осевые силы тяги

Для компенсации осевых нагрузок в косозубых редукторах существует несколько вариантов. Наиболее очевидный — использование двойной косозубой передачи для компенсации составляющей силы. Другой вариант — использование упорного подшипника с меньшей несущей способностью. В этом случае он становится расходным элементом.
Для передачи силы необходимо её распределение вдоль линии контакта. Эта сила представляет собой сумму тангенциальной, радиальной и осевой составляющих. Все эти составляющие должны передаваться от источника к выходному сигналу. Это сложный процесс, в котором используются зубчатые передачи.
Осевая составляющая силы должна передаваться через шестерни. Результирующая сила затем делится на ортогональные составляющие и распределяется в направлениях осевой нагрузки. Радиальная составляющая силы направлена ​​от точки контакта к центру ведомой шестерни.
Осевая составляющая силы также определяется размером делительного диаметра шестерни. Больший делительный диаметр приводит к большему моменту в подшипнике. Аналогично, большее передаточное число обеспечит передачу большего крутящего момента.
Следует отметить, что осевая составляющая силы составляет лишь небольшую часть общей силы. Нормальная сила распределяется вдоль линии контакта.
Двойная косозубая шестерня также не является точной копией шевронной шестерни. Она состоит из двух равных половин. Ее можно использовать взаимозаменяемо с шевронной шестерней. Угол наклона спирали также совпадает.

Снижено воздействие на ось вала.

Увеличение угла наклона зубчатой ​​передачи уменьшит резонансные эффекты на оси вала косозубого редуктора. Однако это не уменьшит общую вибрацию в редукторе. Напротив, это увеличит вибрацию. Это может привести к серьезным усталостным повреждениям в трансмиссии.
Это происходит потому, что угол наклона спирали влияет на линию контакта между двумя зубьями. С увеличением угла наклона спирали длина линии контакта уменьшается. Кроме того, он влияет на нормальную силу и радиусы кривизны зубьев. Угол давления также влияет на радиусы кривизны.
Косозубые шестерни имеют ряд преимуществ перед прямозубыми шестернями. К этим преимуществам относятся: более низкая вибрация, характеристики NVH (шум, вибрация и жесткость) и плавная работа при больших нагрузках. Они также обладают лучшей способностью выдерживать крутящий момент. Однако они создают большее трение. Кроме того, для управления их осевыми силами требуются особые подходы.
Первым шагом в снижении резонансных эффектов является регулирование частоты зацепления зубчатой ​​передачи. Этого можно добиться, изменяя коэффициенты смещения шестерни. Если коэффициенты смещения слишком велики, шестерня будет испытывать резонансные эффекты. Угол наклона зубчатой ​​передачи также зависит от коэффициентов смещения шестерни. Поэтому важно контролировать геометрию шестерни, чтобы уменьшить резонансные эффекты.
Далее исследуется влияние структуры перемычки и толщины обода на напряжение в корне зуба шестерни. Эти параметры измеряются с помощью тензометрических датчиков. Результаты показывают, что максимальное напряжение в корне зуба достигается при наихудшем положении зацепления.

Более тихая работа

По сравнению с прямозубыми шестернями, косозубые шестерни работают гораздо тише. Это объясняется их более крупными зубьями. Кроме того, они обладают большей несущей способностью. Они также работают плавнее и имеют более высокую скорость вращения. Косозубые шестерни также являются хорошей альтернативой прямозубым шестерням.
Наиболее значимым параметром, влияющим на снижение шума, является коэффициент зацепления зубчатых передач. Он варьируется от менее 1 до более 10 и определяется количеством зубьев, пересекающих параллельную линию вала в окружности сердцевины. Это также хороший показатель уровня снижения шума, обеспечиваемого косозубыми передачами.
Кроме того, косозубые шестерни имеют меньший импульсный изгиб, чем прямозубые. Это объясняется тем, что точка контакта скользит вдоль косозубой поверхности каждого зуба. Это также обеспечивает внутреннее демпфирование в зубчатой ​​передаче.
Хотя косозубые шестерни менее шумные, чем прямозубые, они подвержены сильному износу. Это может повлиять на их рабочие характеристики. Однако можно улучшить гладкость поверхности зубьев путем шлифовки. Кроме того, работа шестерен в масле также может способствовать улучшению гладкости поверхности зубьев.
Косозубые шестерни используются во многих отраслях промышленности. Например, в автомобилестроении их применяют в трансмиссиях. Они также используются в сельском хозяйстве. Часто их используют в большегрузных автомобилях.
Известно также, что косозубые шестерни выделяют меньше тепла и работают тише, чем другие шестерни. Кроме того, они могут обеспечивать параллельную передачу мощности между параллельными или непараллельными валами.

Повышенная точность

Повышение точности косозубого редуктора является ключом к его работе и надежности. Точность редуктора зависит от нескольких факторов. К числу наиболее важных относятся профиль и шаг зубьев. Кроме того, следует учитывать требования к мощности зубчатой ​​передачи.
Профиль является наиболее чувствительной характеристикой косозубой шестерни. Если профиль несимметричен, шестерня будет вращаться с шумом, как прямозубая. Кроме того, профиль также наиболее чувствителен к свинцовому налету.
Коробка передач с косозубыми шестернями играет ключевую роль в передаче мощности в промышленных системах. Однако из-за тяжелых условий эксплуатации она подвержена различным неисправностям.
Рабочие характеристики редуктора с косозубыми шестернями зависят от точности отдельных зубчатых колес. Это достигается за счет минимизации люфта. Распространенный способ уменьшения люфта — приближение ко всем целевым положениям с одного направления. Такой подход также снижает шум в трансмиссии.
Точность работы косозубого редуктора можно повысить, используя гибкий электронный редуктор. Это позволяет уменьшить степень скручивания. Кроме того, это повышает точность обработки зубчатых передач.
Винтовой редуктор с электронным управлением может повысить точность компенсации скручивания. Он также может улучшить связь между осями B, C и Z. Кроме того, электронный редуктор обеспечит связь между осями Y, Z и C.
Точность работы косозубого редуктора можно повысить, рассчитав погрешность положения зубчатой ​​передачи. Отклонение шага и отклонение угла наклона спирали — это два типа погрешности положения.

Сниженная вибрация

Использование косозубых редукторов позволяет снизить вибрацию и шум. Эти шестерни применяются в самых разных областях, в том числе в автомобильных трансмиссиях. Более того, они достаточно тихие, чтобы работать в условиях повышенной чувствительности к шуму.
С помощью программного обеспечения CZPT сравниваются три различных конструкции корпуса редуктора. Внешние размеры и масса каждой конструкции остаются постоянными, но используется различное количество продольных и поперечных ребер жесткости. Полученные модели затем сравниваются с экспериментальными результатами. Кроме того, анализируется реакция этих моделей на свободные колебания. Результаты показаны на рис. 5.
С точки зрения шумоподавления, клеточная модель обеспечивает самый низкий уровень звукового давления. Однако кросс-модель обеспечивает более высокий уровень звука. Клеточная модель также демонстрирует лучшие результаты по разнице между пиковыми значениями.
Входная зубчатая передача является источником энергии для выходной зубчатой ​​передачи. Также исследуется вибрация выходной зубчатой ​​передачи. Это включает в себя фазовую диаграмму и диаграмму в частотной области. Влияние крутящего момента и скорости шестерни на вибрацию изучается численно. Также исследуется временная эволюция нормальной силы и жесткости смазки.
Модификация шестерни входного вала снижает вибрацию зубчатой ​​пары входного вала. Это снижение достигается за счет добавления двойной опоры подшипника к входному валу.

Редактор: CX, 12.11.2023