Čo je to posun profilu? – Koncept posunu rezného nástroja
V štandarde špirálové ozubené koleso Pri výrobe (x = 0) je referenčná čiara rezného nástroja dotyčnica rozstupovej kružnice ozubeného kolesa počas odvaľovania alebo tvarovania. Posun profilu posúva túto referenčnú čiaru radiálne: kladný posun (x > 0) posúva frézu smerom von – od osi ozubeného kolesa – čím odoberá viac materiálu z addendum zóny a ponecháva viac materiálu v dedendum. Výsledkom je zub, ktorý je vyšší v addendum (dlhší evolventný bok) a hrubší v oblasti koreňového zaoblenia:
Pozitívny posun profilu (+x)
Rezací nástroj sa posunul smerom von od osi ozubeného kolesa. špirálové ozubené koleso Zub sa stáva: hrubším pri koreni (odolnejším voči únave v ohybe); dlhším aktívnym bokom evolventy; hrot mierne užším. Evolventa začína bližšie k základnej kružnici – čím sa znižuje riziko podrezania na pastorkoch s nízkym počtom zubov.
Negatívny posun profilu (−x)
Fréza sa posunula dovnútra smerom k osi ozubeného kolesa. Zub sa stáva: tenším pri koreni (slabším); kratším aktívnym evolventným bokom; hrot je širší (menšie riziko špicatého hrotu). Zvyšuje riziko podrezania. Používa sa hlavne na: zníženie vzdialenosti pracovného stredu, keď x₁ + x₂ = 0 a modifikuje sa iba jeden prevodový stupeň; alebo na udržanie správnej vzdialenosti stredu, keď má zodpovedajúci pastorok kladný posun (súčtová korekcia).
Prípad použitia 1 – Zabránenie podrezaniu koreňa zuba na pastorkoch s nízkym počtom zubov
Podrezanie koreňa zuba odstraňuje materiál z koreňového zaoblenia, čím sa oslabuje špirálové ozubené koleso zub. Nastáva, keď počet zubov klesne pod minimum pre daný uhol tlaku a uhol skrutkovice. Pre špirálové ozubené koleso s normálovým uhlom tlaku α_n = 20° a uhlom skrutkovice β je minimálny počet zubov bez podrezania pri x = 0:
z_min (x=0) = 2 x cos β / sin²α_t
kde α_t = arctg(tan α_n / cos β)
Pre β = 20°: α_t = 21,17°, sin²α_t = 0,1303
z_min = 2 × cos 20° / 0,1303 = 2 × 0,9397 / 0,1303 = 14,4 → zaokrúhlite nahor na z_min = 15
Pre β = 25°: α_t = 22,80°, sin²α_t = 0,1500
z_min = 2 × cos 25° / 0,1500 = 2 × 0,9063 / 0,1500 = 12,1 → z_min = 13
Pri kladnom posune profilu x sa minimálny počet zubov bez podrezania znižuje. Pre virtuálny počet zubov (v normálovej rovine) platí z_v = z / cos³β profilu. špirálové ozubené koleso, minimálna hodnota z_v bez podrezania s posunom x je približne:
z_vmin (s posunom x) ≈ 2 × (1 − x) / sin²α_n = 17,1 × (1 − x) [pre α_n = 20°]
Minimálny skutočný počet zubov špirálového ozubeného kolesa: z_min_actual = z_vmin × cos³β
Príklady pre α_n = 20°, β = 20°:
x = 0: z_vmin = 17,1 → z_min = 17,1 × cos³20° = 14,2 → z_min = 15
x = 0,25: z_vmin = 12,8 → z_min = 12,8 × 0,830 = 10,6 → z_min = 11
x = 0,50: z_vmin = 8,55 → z_min = 8,55 × 0,830 = 7,1 → z_min = 8
Prípad použitia 2 – Korekcia neštandardnej stredovej vzdialenosti
Keď je náhrada špirálové ozubené koleso Ak pár musí pasovať do existujúceho puzdra s neštandardnou stredovou vzdialenosťou (z dôvodu opotrebovania puzdra, konštrukčnej odchýlky alebo prepočtu z imperiálnych na metrické jednotky), posun profilu umožňuje dosiahnuť správnu prevádzkovú stredovú vzdialenosť bez špecifikovania neštandardného modulu. Pracovná stredová vzdialenosť a_w pre posunutý špirálové ozubené koleso pár (x₁ + x₂ ≠ 0) je:
a_w = (z₁ + z₂) × Mn / (2 × cos β) × cos α_t / cos α_wt
kde pracovný uhol priečneho tlaku α_wt spĺňa:
inv α_wt = inv α_t + 2 × (x₁ + x₂) × tan α_n / (z₁ + z₂)
Pre korekciu osovej vzdialenosti: ak je skutočná osová vzdialenosť puzdra a_act = 130,5 mm, ale štandardná osová vzdialenosť pre M5, z₁=24, z₂=72, β=20° je a_std = 128,0 mm, prebytok je Δa = 2,5 mm. Súčet posunov profilu potrebných na dosiahnutie tohto cieľa:
Δa = a_w − a_std = (z₁+z₂) × Mn/(2cosβ) × (cos α_t/cos α_wt − 1)
Pre Δa = 2,5 mm so z₁+z₂ = 96, Mn=5, β=20°:
inv α_wt možno nájsť iteratívne → (x₁+x₂) ≈ Δa × cos β / (Mn × tan α_n) = 2,5 × 0,940 / (5 × 0,364) ≈ 1,29
To znamená, že x₁ + x₂ ≈ 1,29 musí byť rozdelené medzi dva prevodové stupne.
Praktické rozdelenie: x₁ = +0,70, x₂ = +0,59 – obe kladné, oba ozubené kolesá získavajú pevnosť v koreňovej oblasti.
Presne brúsené s posunutým profilom špirálové ozubené koleso — kladný posun profilu (x > 0) je viditeľný v širšom zaoblení koreňa zuba a mierne zúženej špičke zuba. Koeficient posunu profilu x je uvedený v tabuľke údajov o ozubenom kolese na výkrese a overený analyzátorom ozubeného kolesa z nameraného rozsahu W_k a odchýlky dĺžky základnej dotyčnice.
Prípad použitia 3 – Vyvážená únava v ohybe medzi pastorkom a kolesom (Niemannova metóda)
V špirálové ozubené koleso Pri pohone s pomerom u = z₂/z₁ > 1 je koreň zuba pastorka zaťažený u-krát častejšie za jednotku času ako koreň zuba ozubeného kolesa. Pastorok preto dosiahne svoju medzu únavy v ohybe skôr – pokiaľ pastorku nie je pridelený kladný posun profilu na zvýšenie hrúbky koreňa a korekčného faktora napätia v koreňovej tetive (Y_Sa), zatiaľ čo ozubené koleso dostane záporný posun rovnakej veľkosti (x₁ + x₂ = 0 pre nezmenenú stredovú vzdialenosť). Niemannova metóda pre vyvážené ohybovanie volí rozloženie posunu profilu tak, aby faktory bezpečnosti ohybu podľa normy ISO 6336-3 S_F1 (pastorok) a S_F2 (koleso) boli približne rovnaké:
| Prevodový pomer u = z₂/z₁ | Odporúčané x₁ (pastorok) | x₂ (prevodové stupne) = −x₁ pre nulový súčet | Účinok |
|---|---|---|---|
| u = 1,0 (rovnaký počet zubov) | x₁ = 0 (posun nie je potrebný) | x₂ = 0 | Oba prevody sú zaťažené rovnako; nie je potrebná korekcia nerovnováhy |
| u = 2,0 | x₁ ≈ +0,15 až +0,25 | x₂ ≈ −0,15 až −0,25 | Koreň pastorka zosilnený; koreň ozubeného kolesa mierne zoslabený; čistý S_F1 ≈ S_F2 |
| u = 3,0–4,0 | x₁ ≈ +0,30 až +0,45 | x₂ ≈ −0,30 až −0,45 | Výrazné spevnenie koreňa pastorka; typicky štandardné odporúčanie pre priemyselné pohony s i = 3–4 |
| u = 5,0+ | x₁ ≈ +0,45 až +0,60 | x₂ ≈ −0,45 až −0,60 | Maximálny odporúčaný rozsah na udržanie dostatočnej hrúbky hrotu na kotúči (vyžaduje sa hrúbka hrotu ≥ 0,2 × Mn) |
Kontrola 2 – Prevodový pomer kontaktov: Veľký súčtový posun profilu (x₁ + x₂ > 0) zvyšuje uhol pracovného tlaku α_wt, čo znižuje priečny kontaktný pomer ε_α. Spoločnosť Korea Ever-Power overuje, že celkový kontaktný pomer ε_γ = ε_α + ε_β zostáva po aplikácii posunu profilu ≥ 1,2.
Ako zadať posun profilu na výkrese ozubeného kolesa
Posun profilu je uvedený v tabuľke údajov o prevodovom stupni na špirálové ozubené koleso výkres ako bezrozmerný koeficient x (vzťah k normálovej rovine). Štandardná notácia:
Príklady riadkov tabuľky s údajmi o prevodovom stupni:
Normálny modul: Mn = 5
Normálny tlakový uhol: α_n = 20°
Uhol špirály: β = 20° ľavá strana
Počet zubov: z = 24
Posun profilu: x = +0,35 ← kladný posun pre pastorok
Stredová vzdialenosť: a = 255,6 mm (pracovná, a_w nie a_std pre posunutý pár)
Pracovný uhol tlaku: α_wt = 22,4° ← sa mení, keď x₁+x₂ ≠ 0
Pre zhodné špirálové ozubené koleso pár, výkresy ozubeného kolesa aj pastorka musia uvádzať ich individuálne hodnoty x a pracovnú vzdialenosť páru a_w. Súčet x₁ + x₂ a výsledné α_wt musia byť medzi oboma výkresmi konzistentné. Spoločnosť Korea Ever-Power overuje vzájomnú kompatibilitu x₁ a x₂ v rámci špirálové ozubené koleso pár pred výrobou, aby sa zabezpečila vnútorná konzistencia oboch výkresov – čo je bežná chyba vo výkresoch zákazníkov prijatých pre páry s posunutým profilom.
Overenie – Ako analyzátor prevodov potvrdí posun profilu
Analyzátor ozubených kolies Korea Ever-Power overujúci posun profilu na špirálové ozubené koleso — meranie rozpätia W_k (dĺžka základnej dotyčnice) a časť s hrúbkou zuba v správe analyzátora potvrdzujú, že použitý posun profilu x zodpovedá špecifikácii výkresu. Hodnota W_k vyššia ako štandardná nominálna hodnota (x=0) naznačuje, že bol použitý kladný posun.
Posun profilu sa overuje nepriamo meraním rozpätia W_k: nominálna hodnota W_k pre posunutý profil špirálové ozubené koleso zahŕňa príspevok posunu do hrúbky zuba. Korea Ever-Power vypočítava nominálnu hodnotu W_k pre každú zadanú hodnotu x a uvádza povolený rozsah W_k (upravený o posun profilu) v certifikáte o kontrole, čo umožňuje zákazníkom overiť zhodu s x pomocou digitálneho posuvného meradla počas vstupnej kontroly. Ako priamy výrobca špirálových ozubených koliesSpoločnosť Korea Ever-Power vykonáva návrh posunu profilu – výberom x₁ a x₂ pre prevenciu podrezania, korekciu stredovej vzdialenosti alebo vyvážené ohyby – pre zákazníkov, ktorí poskytnú svoje parametre pohonu a stredovú vzdialenosť puzdra. Prehliadajte si sortiment špirálových ozubených kolies pre všetky štandardné a profilovo posunuté konfigurácie.
Často kladené otázky
Ani jedno. Posun profilu nemení priemer základnej kružnice (d_b = d × cos α_t zostáva pevný), ani modul (Mn je nastavený frézou a nemení sa jeho posunom). Mení sa poloha rozstupnej kružnice vzhľadom na základnú kružnicu, a teda aj proporcie zubov (výška adendumu, hĺbka dedendumu, hrúbka zuba na rozstupnej kružnici). Evolventná krivka boku zuba je pred a po posune profilu rovnaká – posun jednoducho využíva inú časť tej istej evolventy. To znamená posunutie profilu. špirálové ozubené koleso s modulom Mn = 5 sa stále môže správne zachytiť so štandardným ozubeným kolesom x = 0 s rovnakým Mn a α_n – profil je stále evolventou tej istej základnej kružnice, len posunutej pozdĺž nej.
Maximálny použiteľný pozitívny posun profilu je obmedzený hrúbkou hrotu zuba: so zvyšujúcim sa x sa hrot zuba zužuje a nakoniec sa zašpičí (hrúbka hrotu → 0). Praktický limit je x_max tak, aby hrúbka hrotu zuba s_a ≥ 0,2 × Mn (minimálny štandard spoločnosti Korea Ever-Power). Pre α_n = 20°, β = 20°, z = 15: hrúbku hrotu s_a na adendumovej kružnici možno vypočítať z evolventnej geometrie – maximálne x pred zašpikovaním je približne x_max ≈ 0,55–0,65 pre z = 15. Pre z = 24: x_max ≈ 0,70–0,80. Za x_max sa musí hrot zuba skrátiť (zníženie adendumu), aby sa zachovala minimálna hrúbka hrotu, čo znižuje aktívnu dĺžku profilu, a tým aj kontaktný pomer. Spoločnosť Korea Ever-Power vykonáva kontrolu hrúbky hrotu pre každý posunutý profil. špirálové ozubené koleso.
Áno – tá istá odvaľovacia fréza použitá pre štandardné ozubené koleso x = 0 dokáže vytvoriť akýkoľvek posun profilu od približne x = −0,5 do x = +0,8 jednoduchým nastavením radiálnej hĺbky prísuvu (stredová vzdialenosť medzi osou odvaľovacej frézy a osou ozubeného kolesa počas rezania). Nie je potrebná žiadna nová odvaľovacia fréza. Pre ozubené kolesá s posunom profilu špirálové ozubené koleso Pri brúsení CNC brúska podobne upravuje brúsny cyklus tak, aby aplikovala posun prostredníctvom softvérového nastavenia profilu – v rámci praktického rozsahu |x| ≤ 0,7 nie je potrebná žiadna zmena opracovania brúsneho kotúča. Spoločnosť Korea Ever-Power aplikuje akýkoľvek zadaný posun profilu na akýkoľvek špirálové ozubené koleso s použitím štandardných kombinácií modulových odvaľovacích fréz a brúsnych kotúčov bez zmeny nástrojov alebo vplyvu na dodaciu dobu.
Analyzátor ozubených kolies meria dĺžku základnej dotyčnice (ekvivalent merania rozpätia W_k) ako súčasť posúdenia hrúbky zuba. Pre posunutý profil špirálové ozubené koleso, nameraná hodnota W_k presahuje nominálnu hodnotu x = 0 o: ΔW_k = 2 × x × Mn × sin α_n × cos α_n (príspevok posunu profilu k meraniu rozpätia). Správy analyzátorov spoločnosti Korea Ever-Power zahŕňajú nominálnu hodnotu W_k pre zadanú hodnotu x, takže nameranú hodnotu W_k je možné priamo porovnať – nameraná hodnota W_k nad alebo pod nominálnou hodnotou korigovanou na posun profilu naznačuje, že počas rezania bol použitý nesprávny posun. To umožňuje jednoduchú numerickú kontrolu súladu s posunom profilu bez akéhokoľvek špeciálneho nastavenia analyzátora okrem štandardného merania hrúbky zuba.
Návrh posunu profilu pre vašu aplikáciu so špirálovým ozubeným kolesom
Uveďte počet zubov, modul, uhol skrutkovice, skutočnú vzdialenosť osí puzdra a prevodový pomer. Spoločnosť Korea Ever-Power vypočíta správne hodnoty x₁ a x₂ pre váš účel – prevenciu podrezania, korekciu vzdialenosti osí alebo vyvážené ohyby – a pred výrobou overí hrúbku hrotu a kontaktný pomer.
Návrh koeficientu x · Kontrola podrezania · Overenie hrúbky hrotu · Kontrola kontaktného pomeru · Rozsah W_k pre kontrolu · Bez výmeny nástroja
Redaktor: Cxm
