Čínsky výrobca ND Exporter 150kw Špirálová prevodovka pre traktory s vývodovým hriadeľom (B170) so špirálovou prevodovkou

Ako navrhnúť špirálovú prevodovku

V podstate je ozubené koleso rotujúca kruhová časť stroja, ktorá má do seba vyrezané zuby na prenos krútiaceho momentu alebo rýchlosti. Ozubené kolesá fungujú na podobnom princípe ako páky. Ozubené kolesá sú však zvyčajne asymetrické a majú zaberajúce zuby, ktoré spolupracujú na prenose krútiaceho momentu alebo rýchlosti.

Uhol špirály

Či už hľadáte pravouhlu prevodovku alebo špirálovú prevodovku, uhol zubov je dôležitým faktorom. Ovplyvňuje kontaktné pomery, radiálnu silu a krútiaci moment ozubeného kolesa.
Špirálová prevodovka používa rovnaké základné prvky ako čelné ozubené koleso, s výnimkou toho, že má zuby bližšie k sebe. Je tiež vhodnejšia pre aplikácie s vysokým zaťažením. Je tiež tichšia ako konvenčné ozubené kolesá. Hlavné rozdiely medzi špirálovou prevodovkou a čelným ozubeným kolesom sú jej stúpanie a uhol sklonu špirály.
Stúpanie špirálového ozubeného kolesa sa meria v rovine kolmej na smer zubov. Môže sa tiež nazývať kruhové stúpanie. Stúpanie špirálového ozubeného kolesa môže byť väčšie alebo menšie ako kruhové stúpanie.
Normálny rozstup špirálového ozubeného kolesa sa tiež meria v rovine kolmej na smer jeho otáčania. Často sa nazýva referenčná hodnota.
Na rozdiel od čelného ozubeného kolesa nemá špirálové ozubené koleso jedinečný optimálny uhol tlaku. Kontaktný pomer špirálového ozubeného kolesa sa so zvyšujúcim sa uhlom tlaku znižuje. Je to spôsobené tým, že sa skracuje dĺžka kontaktnej čiary.
Stúpanie špirálovej planétovej prevodovky sa dá vypočítať vydelením celkového uhla skrutkovice pastorka a ozubeného kolesa súčtom ich normálových tlakových uhlov. Uhol skrutkovice je zvyčajne medzi 15 a 30 stupňami.

Vzdialenosť stredu

Pri návrhu špirálovej prevodovky je stredová vzdialenosť medzi ozubenými kolesami kľúčovým vstupným parametrom. Stredová vzdialenosť by sa mala presne vypočítať a upraviť na základe skutočných podmienok používania. Poddimenzované stredové vzdialenosti spôsobujú, že ozubené koleso zaberá v inom bode, ako je bod rozstupu ozubených kolies, čo môže viesť k zvýšenému hluku, predčasnému opotrebovaniu a amplitúdovo modulovaným vibráciám.
Najlepším spôsobom na výpočet stredovej vzdialenosti špirálového ozubeného kolesa je výpočet uhla skrutkovice. Toto sa často označuje ako základné pravidlo ozubenia. Uhol skrutkovice je matematický výraz, ktorý definuje vzťah medzi priečnou a normálovou rovinou zuba ozubeného kolesa. Priemer rozstupovej kružnice sa zväčšuje s uhlom skrutkovice.
Počet zubov v ozubenom kolese je tiež relevantným vstupným parametrom. Pri určovaní uhla špirály je potrebné zvážiť niekoľko faktorov, ako je hĺbka zuba, priemer rozstupu, počet zubov a polomery indexovej kružnice. Hĺbka zuba je užitočný spôsob výpočtu spodnej vôle.
Počas návrhu špirálovej siete vznikajú radiálne a axiálne axiálne sily. Uhlová vôľa ozubeného kolesa sa môže meniť v závislosti od typu ozubeného kolesa, priemeru rozstupu a prevodového pomeru. Celková dĺžka kontaktných čiar sa mení postupnejšie s uhlom špirály.
Dôležitý je aj počet prierezov v špirálovom zábere. Radiálny modulový tvar je ekonomickejší na výrobu. Špirálová prevodovka sa dá vyrobiť pomocou rovnakých nástrojov na rezanie zubov ako čelné ozubené kolesá.

Negatívna reakcia

Hladké otáčanie ozubených kolies, ktoré sú do seba zapojené, je dôležité. Vôľa je však problém, ktorý treba riešiť. Existuje niekoľko spôsobov, ako ju regulovať. Požadovaná veľkosť vôle závisí od aplikácie, veľkosti a presnosti ozubených kolies.
Existujú dva základné spôsoby, ako znížiť vôľu. Prvým je zmenšenie vzdialenosti medzi stredmi ozubených kolies. Druhým je použitie pružinových ozubených kolies. Druhý funguje lepšie pri jednosmerných pohonoch s nízkym krútiacim momentom.
Rozdiel medzi vzdialenosťami sa nazýva priečny kontaktný pomer. Čím dlhšia je vzdialenosť, tým väčší rotačný pohyb je potrebný. Uhlová vôľa je opakom radiálnej vôle.
Vôľa sa môže merať aj z hľadiska uhlovej vzdialenosti medzi dvoma ozubenými kolesami. Toto meranie sa môže previesť na uhlovú hodnotu na prevádzkovej rozstupovej kružnici. Ďalším príkladom je závitovkové koleso.
Pomocou správnej kalkulačky vôle môžete určiť správnu veľkosť vôle pre vašu špirálovú prevodovku. Veľkosť vôle závisí od presnosti jednotlivých ozubených kolies a typu prevodovky.
Prevodovka má tiež komponenty, ako sú remenice, ložiská a kolesá. Existuje niekoľko spôsobov, ako znížiť vôľu, vrátane použitia skrutiek a podložiek na zníženie stredovej vzdialenosti medzi ozubenými kolesami. V náročných aplikáciách je bežná tuhá skrutková zostava.
Na výpočet vôle ozubeného kolesa je potrebné poznať prevodový pomer každého ozubeného kolesa v prevodovke a to, do akej miery je spriahnutý s referenčným hriadeľom. Táto informácia je obzvlášť užitočná pre kumulatívnu vôľu.

Trvanlivosť

Optimálny návrh, materiály, výroba a postupy údržby ovplyvňujú životný cyklus ozubeného kolesa. Patria sem náklady na výrobu, opravu a výmenu. Optimálny plán údržby musí zohľadňovať aj náklady počas životného cyklu.
Životnosť ozubeného kolesa sa dá predĺžiť správnym odľahčením hrotu zubov. Tým sa zníži opotrebovanie, zlepší záber a predĺži sa životnosť ozubeného kolesa.
Špirálová prevodovka je špecializovaný typ prevodovky, ktorá transformuje výkon z jednej pravouhlej osi na druhú. Medzi typické aplikácie patria automobilové prevodovky. Je obľúbenou voľbou v aplikáciách s vysokými rýchlosťami, vysokým zaťažením alebo nerovnobežnými hriadeľmi. Je tichšia a plynulejšia ako čelné ozubené kolesá. Modulárna výrobná metóda používaná v špirálových prevodovkách poskytuje najlepší možný štandard pre integritu a výkon komponentov.
Jednou z najdôležitejších súčastí špirálovej prevodovky sú axiálne ložiská. Tie podopierajú axiálne sily vytvárané ozubenými kolesami a dokážu niektoré z nich absorbovať. Špirálová prevodovka je najvhodnejšia pre aplikácie s vysokým zaťažením, ktoré vyžadujú plynulý pohyb ozubených kolies.
Dobrá špirálová prevodovka je taká, ktorá je vyrobená s ložiskami, ktoré zvládnu axiálne zaťaženie. Špirálová prevodovka s centrálnym žliabom je často potrebná na zabezpečenie vôle nástroja. Uhol špirály má tiež vplyv na jej trvanlivosť.
Uhol špirály je tiež zdrojom najväčšej axiálnej sily, ktorú vytvára špirálové ozubené koleso. Táto veľká axiálna sila je vytváraná radom špeciálnych uhlovo rezaných zubov. To môže byť jeden z dôvodov, prečo sa špirálové ozubené kolesá používajú vo vysokorýchlostných aplikáciách.

Hluk

Všeobecne sa špirálové ozubené kolesá považujú za relatívne tichšie ozubené kolesá ako čelné ozubené kolesá. Odhaduje sa, že špirálové ozubené koleso s axiálnym kontaktným pomerom 2 je približne o 19 dB tichšie ako čelné ozubené koleso s rovnakým kontaktným pomerom.
Termín „kvílenie“ sa často používa na opis tónového charakteru hluku ozubeného kolesa. Je to funkcia dynamických síl, ktoré pôsobia na záber ozubeného kolesa. Dynamické sily súvisia s rýchlosťou otáčania.
Existujú dva hlavné typy hluku prevodovky: hluk špecifický pre prevodovku a hluk periférnych komponentov. Oba tieto typy môžu byť spôsobené vysokorýchlostnými prevodmi prenášajúcimi výkon motora.
Hluk špecifický pre ozubené koleso môže súvisieť s počtom zubov, ktoré sú v kontakte. Nízky kontaktný pomer môže spomaliť rýchlosť otáčania hnaného ozubeného kolesa. Vysoký kontaktný pomer však nezníži chybu prevodu. Preto je dôležité uprednostniť váš konštrukčný zámer pred pokusom o akékoľvek opatrenia na zníženie hluku.
Tónový charakter hluku prevodovky je možné určiť zhromažďovaním a analýzou údajov počas určitého časového obdobia. To môže zahŕňať sériu testov pri zaťaženiach v požadovanom rozsahu zaťaženia. Toto meranie môže slúžiť ako východiskový bod pre analýzu základnej príčiny prevodovky.
Hluk špecifický pre prevodový stupeň má niekoľko mechanizmov. Patria sem spomínaný signál chyby prevodovky a kvílenie špecifické pre prevodový stupeň.

Aplikácie

Rôzne odvetvia, ako napríklad plastikársky, tlačiarenský, cementárenský a iné ťažké priemyselné odvetvia, používajú špirálové prevodovky. Medzi ich výhody patrí nízka spotreba energie, tichšia prevádzka a aplikácia pri vysokom zaťažení. Existujú však aj určité obmedzenia. Napríklad teplo generované klzným kontaktom je prekážkou účinnosti. Treba tiež poznamenať, že hmotnosť prevodovky ovplyvňuje jej výkon.
Existujú dva spôsoby, ako vytvoriť záber špirálových ozubených kolies. Prvým spôsobom je umiestniť hriadele orientované pod určitým uhlom skrutkovice do siete. Druhým spôsobom je umiestniť hriadele orientované pod rôznymi uhlami skrutkovice. Rozdiel v uhloch sa označuje ako uhol skrutkovice.
Špirálová prevodovka je najpoužívanejšou prevodovkou. Má kompaktné rozmery a pracuje s vysokou účinnosťou. Je užitočná na pohon dopravníkov, chladičov a strojov. Používa sa aj v automatizovaných riadiacich systémoch.
Pre nerovnobežné hriadele sa často volí špirálové ozubené kolesá pred čelnými ozubenými kolesami. Používajú sa aj v prevodovkách pre automobilové aplikácie a vo výťahoch. Znižujú tiež vibrácie.
Ozubené kolesá sú vyrobené zo špeciálnych zubov, ktoré sú sklonené k osi. Sú tiež rezané pod uhlom. To umožňuje kolmý záber. Možno ich rozdeliť do dvoch základných kategórií: ozubené kolesá so skríženými osami a ozubené kolesá s jednoduchými špirálovými ozubenými kolesami. Ozubené kolesá s jednoduchými špirálovými ozubenými kolesami môžu byť pravotočivé alebo ľavotočivé. Ozubené kolesá so skríženými osami sa zvyčajne používajú na spájanie rovnobežných hriadeľov.

editor od CX 2023-06-07