Три врсте неусклађености вратила и њихов утицај на спиралне зупчанике
Идеал спирални зупчаник Пар ради са две централне линије вратила које су савршено паралелне, копланарне (на пројектованом растојању од средишта) и без релативног аксијалног померања између ширина лицеве површине зупчаника. Било какво одступање од овог идеалног услова ствара неусклађеност која нарушава расподелу контактног притиска. Три различита типа неусклађености могу се јавити независно или у комбинацији:
Две централне линије вратила су паралелне, али раздвојене растојањем које се разликује од пројектованог централног растојања C. Ако је стварно централно растојање мање од пројектованог, зазор се смањује и пар зупчаника може да се заглави. Ако је веће, зазор се повећава и мења се расподела оптерећења између парова зубаца. Грешка централног растојања од 0,1 мм на пару зупчаника M5 мења зазор за приближно 0,07 мм — унутар толеранције стандарда DIN 3967 класе e/f.
Централне линије вратила нису паралелне — оне конвергирају или дивергирају преко ширине чела. Угаоно неусклађеност узрокује да се контактна зона концентрише на једном крају зуба: крај где је размак најмањи носи пуно пренето оптерећење, док је други крај растерећен. Резултујуће оптерећење ивице повећава контактни напон далеко изнад пројектоване вредности. Угаоно неусклађеност од само 0,02 мм/100 мм може изазвати детектовано оптерећење ивице у прецизном DIN класи 5. спирални зупчаник.
Један зупчаник је аксијално померен у односу на свог партнера, тако да се две ширине чела не преклапају у потпуности. Неусклађеност смањује ефективну ширину чела у мрежи, повећавајући контактни напон за однос пуне ширине чела и ефективне ширине захвата. За зупчаник ширине чела 100 мм са аксијалним помаком од 5 мм, ефективна ширина чела је 95 мм — смањење носивости од 5%. Преко 10% ширине чела, оптерећење ивице од изложеног угла краја зуба постаје значајна концентрација замора.
Дозвољене толеранције неусклађености за спиралне зупчанике
Дозвољено угаоно одступање за спирални зупчаник Пар је директно повезан са толеранцијом одступања хода зупчаника према DIN стандарду (Fβ), јер угаоно неусклађеност производи исти контактни ефекат као и одступање хода - систематско померање контактне зоне према једном крају чела. Укупан буџет неусклађености мора остати унутар опсега толеранције након урачунавања и одступања хода зупчаника услед производње и неусклађености изазване кућиштем:
| DIN класа тачности | Типична Fβ толеранција (M5, b=100mm) | Максимално дозвољено угаоно одступање | Максимално одступање централног растојања |
|---|---|---|---|
| DIN класа 5 (брушено, прецизно) | 8 µm | 0,008 мм / 100 мм (8 µм/100 мм) | ±0,03 мм од номиналног C |
| DIN класа 6 (тло, стандард) | 12 µm | 0,012 мм / 100 мм | ±0,05 мм |
| DIN класа 7 (прецизно обрађивано) | 18 µm | 0,018 мм / 100 мм | ±0,08 мм |
| DIN класа 8 (стандардно обрађивано) | 25 µm | 0,025 мм / 100 мм | ±0,12 мм |
Поступак ласерског поравнања вратила за зупчасте погоне
Провера паралелности отвора кућишта — поравнање отвора кућишта зупчаника одређује стварно угаоно неусклађење које види спирални зупчаник пар. Прецизна обрада кућишта и ласерско поравнање током инсталације доприносе остајању у оквиру Fβ толеранције
Системи за ласерско поравнање (као што је PRÜFTECHNIK ROTALIGN или слични) мере стварне положаје вратила у две равни истовремено, дајући и паралелно померање и угаоно неусклађење у хоризонталном и вертикалном правцу. За спирални зупчаник Инсталација погона, поступак поравнања прати четири корака:
Провера меког стопала пре поравнања
Пре било каквог мерења, проверите да ли су сва четири стопала машине у чврстом, равномерном контакту са основом. Меко стопало (једно стопало не додирује у потпуности) узрокује увијање рама када се затегну вијци, стварајући поновљиво неусклађење које изгледа да варира током мерења. Потврдите да су сва стопала са подлошцима <0,05 мм — без размака ни на једном стопалу.
Измерите тренутно стање на хладном
Монтирајте ласерске главе на обе осовине; ротирајте их у три положаја (9, 12 и 3 сата); пустите систем да израчуна тренутни паралелни помак и угаоно неусклађење. Забележите стање хладног поравнања пре било какве корекције — ово је основа за израчунавање корекције термичког раста.
Примени корекцију термалног раста
Унесите израчунато померање термичког раста (коефицијент материјала кућишта × међуосно растојање × пораст температуре) тако да систем циља стање хладног поравнања које постаје исправно на радној температури. За кућиште од ливеног гвожђа са међуосно растојањем од 200 mm и порастом од 50°C: вертикални термички раст = 11 µm/m × 0,2 m × 50°C = 0,11 mm — ово мора бити претходно компензовано при хладном поравнању.
Исправите и проверите
Примените корекције подлошки како је назначено ласерским системом. Поново мерите док и паралелно одступање и угаоно неусклађеност не буду унутар толеранције из горње табеле. Потврдите да су коначне вредности хладног поравнања унутар толеранције за наведену DIN класу спирални зупчаник пар. Документујте и потпишите пре рада под оптерећењем.
Крунисање олова — инжењерска компензација за преостало неусклађење
Чак и након прецизног ласерског поравнања, отклон вратила под радним оптерећењем уноси преостало угаоно неусклађење које није било присутно током мерења хладног поравнања. За вратило зупчаника пречника d и дужине L (између лежајева) које преноси тангенцијалну силу F_t, угаони отклон под оптерећењем је:
θ_деформација ≈ F_t × L² / (3 × E × I) [радијани, где је I = π × d⁴ / 64]
Овај угаони нагиб изазван отклоном помера контактну зону ка једном крају чела — потпуно исти ефекат као и угаоно неусклађеност услед неправилне инсталације. Заобљење зуба (намерна параболична крива на врху зубаца, са центром чела мало вишим од крајева чела, типично за 5–20 µм) претходно компензује овај отклон: под радним оптерећењем, отклон притиска заобљени зубац у контакт целом челом, а не са ивицама. Оптимална величина заобљења једнака је предвиђеном максималном померању контакта изазваном отклоном при номиналном обртном моменту — израчунатом из геометрије вратила и пренетог оптерећења. Korea Ever-Power бруси задати профил заобљења на врху зубаца током HÖFLER циклуса брушења, квантификованог у трагу водећег дела анализатора зупчаника као глатко параболично одступање од правог водећег дела.
Избор спојнице и њена улога у прилагођавању неусклађености
Спојница која повезује мотор са спирални зупчаник улазно вратило и спојница на излазу играју кључну улогу у томе да ли се неусклађеност између машине и кућишта мењача апсорбује спојницом (тачно) или се преноси кроз вратило у зупчаник (нетачно). Три најрелевантнија типа спојница за спирални зупчаник погони:
| Тип спојнице | Капацитет угаоног неусклађења | Аксијално померање | Најбоље за |
|---|---|---|---|
| Крута диск спојница | Близу нуле — преноси неусклађеност директно на вратило зупчаника | Близу нуле | Прецизни погони велике брзине где се поравнање вратила са вратилом потврђује ласером у оквиру толеранције DIN класе 5; никада као спојница опште намене |
| Флексибилна спојница чељусти / паука | Угаони капацитет од 1–2° | Умерена аксијална компатибилност | Стандардни индустријски спирални зупчаник погони где се очекује умерена неусклађеност; лака замена еластомерног зупчаника |
| Зупчаста спојница (крунисани зуби) | 0,5–1,5° по елементу | Неки аксијални; контролисан круном зуба | Тешки индустријски и крански погони са великим обртним моментом, где флексибилна спојница не може да пренесе номинални обртни момент; зупчаста спојница прилагођава умерено неусклађење без преношења момената савијања на спирални зупчаник вратило |
| Кардан (универзални зглоб) | Велики угаони помак (5–30°) | Смештено клизним спојем | Погони са великим намерним померањем вратила (главни погони ваљаоница, карданска вратила возила); при великим угловима, уводи цикличну промену брзине на двострукој фреквенцији вратила |
Кореја Евер-Пауер — Спецификација за поравнање и крунисање олова
Кореа Евер-Пауер одређује потребне толеранције поравнања инсталације (угаоне и паралелне) за сваки спирално сечени зупчаник редослед, на основу DIN класе тачности зупчаника и ширине чела. За примене где је отклон вратила под оптерећењем значајан, Korea Ever-Power израчунава оптималну величину крунисања водећег дела зуба и брусити га у водећи део зуба као стандардну могућност на HÖFLER опреми за брушење. Као директно произвођач спиралних зупчаникаИнжењерска документација компаније Korea Ever-Power за сваку поруџбину зупчаника укључује толеранцију поравнања инсталације, спецификацију крунисања олова и прихватљиви опсег радне температуре — дајући тиму за инсталацију потребне информације пре него што се зупчаник инсталира, а не након што дође до квара услед оптерећења ивице.
Често постављана питања
Угаоно неусклађење вратила у спирални зупчаник Погон је по свом контактном ефекту еквивалентан систематској грешци одступања вођства на зубу зупчаника. Са савршеном геометријом зупчаника, али угаоним неусклађењем од 0,02 мм/100 мм ширине чела, зона контакта се помера на једну ивицу чела - баш као што би то био случај код зупчаника са Fβ = 20 µм. Два ефекта су адитивна: зупчаник DIN класе 7 (толеранција Fβ = 18 µм) инсталиран са неусклађењем од 0,015 мм/100 мм има ефективну укупну грешку вођства од приближно 33 µм - што превазилази DIN класу 8. Питинг који настаје изгледа идентично питингу ивичног оптерећења изазваног производњом; само историја евиденције поравнања открива прави узрок.
Да, са ограничењима. Веће заобљење пинова концентрише контакт у мањој ширини у центру површине — смањујући ефективну дужину контакта и тиме повећавајући контактни напон. За неусклађеност од 0,02 мм/100 мм која се не може исправити поновним поравнањем (нпр. инхерентно савијање кућишта под оптерећењем), одређивање заобљења пинова од 15–20 µм адекватно компензује неусклађеност без прекомерног повећања контактног напона. Преко заобљења од 30–40 µм за зупчаник М5, смањена ширина контакта довољно повећава контактни напон да надокнади корист од расподеле пинова — исправно решење на том нивоу неусклађености је смањење неусклађености, а не повећање заобљења.
Код стандардног мењача монтираног на под, вратила зупчаника су хоризонтална. Термички раст кућишта и стопала мотора се дешава у све три осе, али је вертикални раст најзначајнији за поравнање: гравитација делује надоле, тако да је тежина машине на носачима на поду. Хоризонтални термички раст се апсорбује способношћу машине да клизи по свом основном раму без стварања сила враћања. Вертикални термички раст подиже вратило мотора у односу на вратило мењача ако оба не расту подједнако, стварајући вертикално угаоно неусклађење. Конфигурације мотора монтираних на врху имају различите ефекте термичког раста и захтевају посебну анализу.
За спирални зупчаник Са стандардном класом зазора (DIN 3967 класа e/f), аксијално померање између спојених зупчаника је прихватљиво до приближно 3–5% ширине лице — за b = 100 mm, ово је максимално аксијално померање од 3–5 mm пре него што изложени угао ивице зуба створи значајну концентрацију напона. У пракси, аксијални потисак морају апсорбовати аксијални лежајеви тако да не дође до аксијалног померања на месту зацепа. Слободно плутајући парови зупчаника (без аксијалног лежаја) су прихватљиви само за двоструке спиралне (рибље кости) зупчанике где се пар зупчаника сам центрира аксијално.
Документација о толеранцији поравнања уз сваку поруџбину спиралног зупчаника
Кореа Евер-Пауер испоручује толеранције за поравнање инсталације, спецификације за заобљење олова и смернице за термички раст уз сваку поруџбину прецизног спиралног зупчаника — дајући тиму за инсталацију информације које су им потребне пре него што се зупчаник инсталира, а не након што дође до квара.
Толеранција поравнања · Заобљење олова · Прорачун термичког помака · Препорука за спајање · Укључено уз сваку поруџбину
Уредник: Cxm
