Шта је спирална летва? — Спирални зупчаник бесконачног радијуса
Спирална зупчаста летва је геометријски идентична спирални зупчаник чији је радијус корака дозвољен да расте до бесконачности — закривљени круг корака постаје права линија корака, закривљени профил зуба постаје коси зуб са равном страном, а тело зупчаника постаје равна плоча или шипка. Спирални зупчаник који се спаја са летвом је стандардни спирални зупчаник са коначним радијусом корака. Заједно, систем спиралне летве и зупчаника претвара спирални зупчаник ротација зупчаника у линеарну транслацију летве (или носача зупчаника ако је летва фиксна) са истим предностима захватања зубаца као и спирални зупчаник пар: прогресивни дијагонални контакт, већи контактни однос, мања грешка преноса и мања бука у поређењу са равном летвом и зупчаником.
Линеарно кретање по спирални зупчаник Обртање зупчаника одређено је обимом корака зупчаника: s = π × d₁ = π × Mn × z₁ / cos β. Ово је основна једначина за димензионисање погона са спиралном летвом — која одређује линеарну брзину (mm/min = s × RPM) и линеарни капацитет силе из спирални зупчаник обртни момент зупчаника.
Спирални сталак наспрам правог сталака — зашто је спирала вредна сложености
| Параметар | Прави угао (β = 0°) | Спирални сталак (β = 15–25°) |
|---|---|---|
| Шум (при једнакој брзини таласне линије) | Виши — улазак зуба пуне ширине је нагли | 5–10 dB(A) ниже — дијагонални улаз смањује побуђивање ударом |
| Носивост (једнака ширина модула и површине) | Основна вредност | 10–25% виши — већи контактни однос распоређује оптерећење на већу дужину зуба |
| Однос контакта | ε_α ≈ само 1,4–1,6 | ε_γ = 2,0–3,5 (ε_α + ε_β) за спирални зупчаник мрежа |
| Аксијална сила на лежају зупчаника | Нула | F_a = F_t × tan β (захтева угаони контактни лежај на зупчанику) |
| Глаткоћа позиционирања | Таласање брзине на фреквенцији мреже зубаца | Мање таласање брзине због већег односа контакта |
| Производња | Једноставније — равна стругачка обрада или глодање | Сложеније — спирално обрађивање зупчаником са компензацијом угла спирале; подударање руке спирале између летве и зупчаника је критично |
Избор угла спирале за погоне са зупчаником и летвом
Избор угла спирале за погон са спиралном летвом прати исте принципе као и за било који други... спирални зупчаник пар, уз једно додатно разматрање: ширина лице летве није ограничена спољним пречником зупчаника, тако да се однос преклапања контакта ε_β = b × sin β / (π × Mn) може постићи било којом комбинацијом b и β. За линеарне осе CNC алатних машина, стандардни опсег је β = 15–25°:
- β = 15°: Умерено смањење буке; умерена аксијална сила на лежају зупчаника (tan 15° = 0,27 × F_t); погодно за стандардне осовинске погоне где бука није примарни узрок. Најчешће за опште индустријске порталне дизалице где спирални зупчаник зупчаници и погони за руковање материјалом са сталним носачима.
- β = 19–20°: Стандардна спецификација за осе CNC алатних машина (порталне рутере, осе глодалица, обрадни центри). Уравнотежује смањење буке са управљивом аксијалном силом при типичним нивоима силе померања (100–5000 N). Широко доступан као каталошки артикал од добављача регала.
- β = 25°: Максимално практично за стандардне погоне са спиралним летвама. Користи се за летве управљача електричних возила (где је бука критична и аксијална сила се контролише дизајном кућишта управљачког механизма), брзе CNC осе изнад 60 м/мин где би се бука на фреквенцији мреже чула на β = 20°.
Контрола зазора у спиралним погонима са сталаком — критични изазов позиционирања
Брушени спирални зупчаник за ЦНЦ осовину зупчаника са летвом — дебљина зуба зупчаника је специфицирана према DIN 3967 класе g или h како би се постигао мали зазор потребан за тачност позиционирања; свако лабављење у мрежи се појављује као изгубљено кретање када оса промени смер
Зазор у погону са спиралном сталком се директно појављује као грешка позиционирања када се колица крећу у супротном смеру: мотор се ротира за угаони еквивалент зазора пре него што се колица почну кретати. За зупчаник пречника 75 mm са зазором од 0,1 mm, угаони еквивалент је приближно 0,1 / (π × 75 / 360) = 0,153° ротације зупчаника — што одговара 0,1 mm изгубљеног линеарног кретања. У CNC апликацијама за позиционирање, ово је неприхватљиво и мора се контролисати на испод 0,01–0,03 mm за стандардне осе и испод 0,005 mm за прецизне обрадне центре.
Метод 1 — Толеранција дебљине уског зуба (DIN 3967 класа g/h)
Наведите зупчаник и летву према DIN 3967 класе g или h (као што је описано у чланку о зазору). Ово смањује номинални зазор, али га не елиминише — уска толеранција и даље има опсег зазора од 0 до приближно 0,03–0,08 mm за погоне летве M3–M5. Адекватно за стандардне CNC осе са софтверском компензацијом зазора; није адекватно за прецизне контурне осе.
Метод 2 — Погон са двоструким зупчаником и противпозорним рефлектором
Два идентична зупчаника су монтирана на истој летви, покретана преко мењача са расподелом обртног момента и благим угаоним преднапрезањем између њих. Два зупчаника се истовремено спајају са супротним боковима зубаца летве — један гура летву напред, други гура назад — елиминишући зазор константним преднапрезањем оба бока зубаца. Ово је стандардно решење за високопрецизне ЦНЦ машинске алатке са спиралним погонима летви изнад 5 м/мин, којима је потребна тачност позиционирања испод ±0,010 мм. Обртни момент преднапрезања мора се пажљиво израчунати: пренизак и зазор се не елиминише у потпуности; превисок и стопа хабања зубаца летве се повећава због континуираног оптерећења зупчаника у празном ходу.
Избор модула из линеарне силе — Димензионисање спиралног погона са сталком
Рек модул Mn за спирални зупчаник зупчаник се бира из потребне максималне линеарне силе F_linear и дозвољеног напона савијања корена зуба зупчаника:
F_линеарно = T_зупчаник / r_зупчаник = T_зупчаник × 2 × cos β / (Mn × z₁)
Преуређивање за спирални зупчаник модул из потребне силе и расположивог обртног момента зупчаника:
Mn = T_пинион × 2 × cos β / (F_линеарно × z₁)
За осе CNC машина алатних машина са типичним силама резања од 2000–8000 N и обртним моментима мотора од 5–50 N·m, модул M3–M6 покрива већину примена. За порталне дизалице велике носивости које носе терет од 5–50 тона, типичан је модул M8–M16. Korea Ever-Power производи спиралне профиле сталака од M2 до M20 у стандардним дужинама од 500–2000 mm, са спојним елементима (рупе за типле, крајњи удубљења) за спајање у дугачке континуиране низове сталака.
Спецификација осе ЦНЦ машинског алата — Шта треба навести за погон са спиралном сталком
| Параметар | Стандардни ЦНЦ рутер / портал | Прецизни обрадни центар |
|---|---|---|
| Модул Мн | М3–М5 | М2–М4 |
| Угао спирале β | 20° | 20–25° |
| DIN класа тачности | DIN 7–8 (прецизно обрађено) | DIN 5–6 (брушено) |
| Класа дебљине зуба | DIN 3967 fg (уски) | DIN 3967 gh (чврсто) |
| Материјал за сталак | 45# QT HB 220–280, или C45E | 20CrMnTi наугљеничени HRC 58–62, брушени |
| Решење за повратне реакције | Једнозупчаник са софтверском компензацијом | Двоструки зупчаник са заштитним моментом и спецификацијом обртног момента претходног оптерећења |
| Дужина сталака по сегменту | 500–1000 mm са поравнањем типлова | 500 мм за прецизно поравнање спојева |
Korea Ever-Power — Могућност снабдевања спиралним зупчаницима
Кореја Евер-Пауер производи упарене спиралне носаче и спирални зупчаник Комплети зупчаника као стандардни производи. Зупчаници се производе у пречнику M2–M20, угловима спирале β = 15–25°, дужинама 500–2000 mm по сегменту (спојени у континуиране низове помоћу спојева поравнатих типловима). Спирални зупчаник зупчаници се производе у пуном спектру стандардних спирални зупчаник величине, са спирални зупчаник дебљина зуба наведена према DIN 3967 класе g или h за примене позиционирања. Делови зупчаника и одговарајући зупчаници се мере заједно као упарени сет, са зазором потврђеним на склопу пре испоруке. Као директно произвођач спиралних зупчаника, Кореа Евер-Пауер пружа инжењерску документацију — угао спирале, класу зазора, DIN класу тачности и линеарни капацитет силе — за сваки сет зупчаника и летве.
Често постављана питања
Да, ако се корак монтаже поклапа и зупчаник се истовремено замени одговарајућим спирални зупчаник зупчаник. Права летва и прави зупчаник не могу се мешати са спиралном летвом и спиралним зупчаником — спиралне руке морају се поклапати између летве и зупчаника, а раван зубац се не поклапа правилно са спиралним зубцем. Растојање између средишта спиралне летве и зупчаника на истом модулу разликоваће се од праве верзије (због члана cos β у формули за пречник корака), тако да ће положај монтаже мотора/мењача можда требати подесити. Korea Ever-Power потврђује димензионалну компатибилност за спирални зупчаник пријаве за накнадне уградње као део прегледа понуде.
Сваки сегмент зупчаника је произведен са прецизно обрађеним шаблоном рупа за типле на сваком крају. Када се два сегмента споје, типлови за поравнање у шини осигуравају да је корак зубаца на споју једнак кораку зубаца унутар сваког сегмента — унутар приближно ±1 грешке корака. Код прецизних ЦНЦ осе, спојени крајеви суседних сегмената се завршно бруше као упарени пар након склапања на машинском кревету, осигуравајући да прелаз корака на споју не производи приметно поремећај брзине када га зупчаник пређе великом брзином.
Максимална практична брзина за спиралну летву и спирални зупчаник Брзина погона зупчаника је приближно 3–5 м/с (180–300 м/мин) за стандардне зупчанике са тлом и одговарајућим подмазивањем. Изнад ове брзине, енергија удара зубаца на фреквенцији мреже постаје довољно значајна да изазове убрзано хабање чак и уз чврсту контролу зазора. Хидраулични и линеарни моторни погони надмашују зупчанике са летелицом изнад 5 м/с за прецизне примене. За велике погоне кретања порталних дизалица са нижим захтевима за тачношћу, стандардне су брзине спиралне зупчанике са летелицом од 1–2 м/с.
Отворени спирални погони са зупчаним носачима са изложеним спирални зупчаник зупчаник (који није затворен у мењачу) се подмазује машћу или уљном маглом која се наноси на зубце летве у редовним интервалима. За осе ЦНЦ алатних машина са спирални зупчаник Код зупчаника, аутоматски дозатори за подмазивање наносе уље за зупчанике ISO VG 460 или VG 680 (уље или маст са малим прскањем) на зубце летве у програмабилним интервалима — обично сваких 30–60 минута кретања осе. За погоне летвица на отвореном порталном дизалици, маст за отворене зупчанике NLGI граде 1 или 2 са адхезивним адитивима (да би се отпорност на центрифугално одбацивање на кругу корака зупчаника) наноси се свакодневно или путем аутоматског подмазивања. Мазиво мора достићи активну зону бока зуба — ако се наноси само на горњи део летве, можда неће достићи линију корака где долази до контакта.
Наведите свој спирални погон са зупчаником и летвом
Наведите потребну линеарну силу, брзину кретања, ход, тачност позиционирања и тип примене. Korea Ever-Power бира исправан модул, угао спирале, класу тачности и решење за зазор — и потврђује капацитет линеарне силе, глаткоћу брзине и тачност позиционирања пре производње.
M2–M20 · β = 15–25° · DIN 5–8 · Усклађени сетови зупчаника и летвица · Парови зупчаника са заштитним зазором · CNC и примене код дизалица
Уредник: Cxm
