การเยื้องศูนย์ของเพลา 3 ประเภท และผลกระทบต่อเฟืองเกลียว
อุดมคติ เฟืองเกลียว คู่เฟืองทำงานโดยที่เส้นศูนย์กลางของเพลาทั้งสองขนานกันอย่างสมบูรณ์ อยู่ในระนาบเดียวกัน (ที่ระยะห่างศูนย์กลางการออกแบบ) และไม่มีการเคลื่อนที่ตามแนวแกนสัมพัทธ์ระหว่างความกว้างของหน้าเฟือง การเบี่ยงเบนจากสภาวะอุดมคตินี้จะทำให้เกิดการเยื้องศูนย์ซึ่งบิดเบือนการกระจายแรงดันสัมผัส การเยื้องศูนย์ที่แตกต่างกันสามประเภทสามารถเกิดขึ้นได้โดยอิสระหรือร่วมกัน:
แนวศูนย์กลางของเพลาทั้งสองขนานกัน แต่มีระยะห่างที่แตกต่างจากระยะห่างศูนย์กลางที่ออกแบบไว้ C หากระยะห่างศูนย์กลางจริงน้อยกว่าที่ออกแบบไว้ ระยะห่างระหว่างฟันเฟืองจะลดลง และคู่เฟืองอาจติดขัด หากมากกว่า ระยะห่างระหว่างฟันเฟืองจะเพิ่มขึ้น และการกระจายภาระระหว่างคู่ฟันจะเปลี่ยนไป ความคลาดเคลื่อนของระยะห่างศูนย์กลาง 0.1 มม. ในคู่เฟือง M5 จะทำให้ระยะห่างระหว่างฟันเฟืองเปลี่ยนไปประมาณ 0.07 มม. ซึ่งอยู่ในเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนของมาตรฐาน DIN 3967 คลาส e/f
เส้นศูนย์กลางของเพลาไม่ขนานกัน แต่จะบรรจบกันหรือแยกออกจากกันตามความกว้างของหน้าสัมผัส การเยื้องศูนย์เชิงมุมทำให้บริเวณสัมผัสกระจุกตัวอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของฟัน: ปลายด้านที่มีช่องว่างน้อยที่สุดจะรับภาระที่ส่งผ่านทั้งหมด ในขณะที่ปลายอีกด้านหนึ่งไม่มีภาระ ภาระที่ขอบที่เกิดขึ้นจะทำให้ความเค้นสัมผัสสูงกว่าค่าที่ออกแบบไว้มาก การเยื้องศูนย์เชิงมุมเพียง 0.02 มม./100 มม. ก็สามารถทำให้เกิดภาระที่ขอบที่ตรวจจับได้ในเครื่องมือวัดความแม่นยำสูง DIN Class 5 เฟืองเกลียว.
เฟืองตัวหนึ่งเลื่อนไปตามแนวแกนเมื่อเทียบกับเฟืองอีกตัว ทำให้ความกว้างของหน้าฟันทั้งสองไม่ทับซ้อนกันอย่างสมบูรณ์ ความไม่ตรงกันนี้จะลดความกว้างของหน้าฟันที่ใช้งานได้จริงขณะขบกัน ทำให้ความเค้นสัมผัสเพิ่มขึ้นตามอัตราส่วนของความกว้างของหน้าฟันทั้งหมดต่อความกว้างที่ใช้งานได้จริงขณะขบกัน สำหรับเฟืองที่มีความกว้างของหน้าฟัน 100 มม. และมีการเลื่อนไปตามแนวแกน 5 มม. ความกว้างของหน้าฟันที่ใช้งานได้จริงจะอยู่ที่ 95 มม. ซึ่งหมายถึงการลดลงของความสามารถในการรับน้ำหนักถึง 5% หากความกว้างของหน้าฟันเกิน 10% แรงกดที่ขอบจากมุมปลายฟันที่เปิดโล่งจะกลายเป็นจุดที่เกิดความล้าอย่างมาก
ค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้สำหรับการเยื้องศูนย์ของเฟืองเกลียว
ค่าความคลาดเคลื่อนเชิงมุมที่อนุญาตสำหรับ เฟืองเกลียว คู่เฟืองมีความเชื่อมโยงโดยตรงกับค่าความคลาดเคลื่อนมาตรฐาน DIN ของเฟือง (Fβ) เนื่องจากความคลาดเคลื่อนเชิงมุมทำให้เกิดผลกระทบจากการสัมผัสเช่นเดียวกับความคลาดเคลื่อนของระยะนำเฟือง นั่นคือ การเลื่อนอย่างเป็นระบบของบริเวณสัมผัสไปทางด้านใดด้านหนึ่งของหน้าเฟือง งบประมาณความคลาดเคลื่อนโดยรวมต้องคงอยู่ในช่วงค่าความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ หลังจากคำนึงถึงทั้งความคลาดเคลื่อนของระยะนำเฟืองจากการผลิตและความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากตัวเรือนแล้ว
| ระดับความแม่นยำ DIN | ค่าความคลาดเคลื่อน Fβ ทั่วไป (M5, b=100 มม.) | ค่าเบี่ยงเบนเชิงมุมสูงสุดที่อนุญาต | ค่าเบี่ยงเบนระยะห่างศูนย์กลางสูงสุด |
|---|---|---|---|
| มาตรฐาน DIN Class 5 (ขัดเงาอย่างแม่นยำ) | 8 ไมโครเมตร | 0.008 มม. / 100 มม. (8 ไมโครเมตร/100 มม.) | ±0.03 มม. จากค่า C ที่กำหนด |
| DIN Class 6 (กราวด์, มาตรฐาน) | 12 ไมโครเมตร | 0.012 มม. / 100 มม. | ±0.05 มม. |
| DIN Class 7 (การกัดขึ้นรูปด้วยความแม่นยำสูง) | 18 ไมโครเมตร | 0.018 มม. / 100 มม. | ±0.08 มม. |
| DIN Class 8 (มาตรฐานการกัดเฟือง) | 25 ไมโครเมตร | 0.025 มม. / 100 มม. | ±0.12 มม. |
ขั้นตอนการจัดแนวเพลาด้วยเลเซอร์สำหรับชุดขับเกียร์
การตรวจสอบความขนานของรูในตัวเรือนเฟือง — การจัดแนวของรูในตัวเรือนเฟืองจะเป็นตัวกำหนดค่าความคลาดเคลื่อนเชิงมุมที่แท้จริงที่มองเห็นได้ เฟืองเกลียว การกลึงตัวเรือนอย่างแม่นยำและการจัดแนวด้วยเลเซอร์ระหว่างการติดตั้ง ล้วนมีส่วนช่วยให้ค่าความคลาดเคลื่อน Fβ อยู่ในงบประมาณที่กำหนด
ระบบจัดแนวด้วยเลเซอร์ (เช่น PRÜFTECHNIK ROTALIGN หรือระบบที่คล้ายกัน) จะวัดตำแหน่งเพลาจริงในสองระนาบพร้อมกัน ทำให้ได้ทั้งค่าชดเชยขนานและค่าเบี่ยงเบนเชิงมุมในทิศทางแนวนอนและแนวตั้ง สำหรับ... เฟืองเกลียว ในการติดตั้งไดรฟ์ ขั้นตอนการจัดตำแหน่งจะประกอบด้วยสี่ขั้นตอนดังนี้:
ตรวจสอบความนุ่มของฐานก่อนการจัดแนว
ก่อนทำการวัดใดๆ โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าขาตั้งทั้งสี่ของเครื่องจักรวางแนบสนิทกับฐานอย่างสม่ำเสมอ ขาตั้งที่ไม่แน่น (ขาตั้งข้างใดข้างหนึ่งไม่สัมผัสกับฐานอย่างเต็มที่) จะทำให้โครงบิดเบี้ยวเมื่อขันน็อตให้แน่น ส่งผลให้เกิดการคลาดเคลื่อนที่สามารถทำซ้ำได้และดูเหมือนจะเปลี่ยนแปลงไปในระหว่างการวัด ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขาตั้งทุกข้างมีความหนา <0.05 มม. โดยไม่มีช่องว่างที่ขาตั้งใดๆ
วัดสภาพกระแสไฟฟ้าขณะเย็น
ติดตั้งหัวเลเซอร์บนเพลาทั้งสองข้าง หมุนไปยังตำแหน่งสามตำแหน่ง (9, 12 และ 3 นาฬิกา) ปล่อยให้ระบบคำนวณค่าชดเชยขนานปัจจุบันและการเยื้องศูนย์เชิงมุม บันทึกสถานะการจัดแนวเย็นก่อนทำการแก้ไขใดๆ — นี่คือค่าพื้นฐานสำหรับการคำนวณการแก้ไขการขยายตัวเนื่องจากความร้อน
ใช้การแก้ไขการขยายตัวเนื่องจากความร้อน
ป้อนค่าชดเชยการขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่คำนวณได้ (สัมประสิทธิ์วัสดุตัวเรือน × ระยะห่างศูนย์กลาง × อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น) เพื่อให้ระบบกำหนดเป้าหมายไปยังสถานะการจัดแนวเย็นที่ถูกต้องเมื่อถึงอุณหภูมิใช้งาน สำหรับตัวเรือนเหล็กหล่อที่มีระยะห่างศูนย์กลาง 200 มม. และอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น 50°C: การขยายตัวเนื่องจากความร้อนในแนวตั้ง = 11 µm/m × 0.2 m × 50°C = 0.11 มม. — ค่านี้จะต้องได้รับการชดเชยล่วงหน้าในการจัดแนวเย็น
แก้ไขและตรวจสอบให้ถูกต้อง
ทำการปรับระดับด้วยแผ่นรองตามที่ระบบเลเซอร์ระบุ วัดค่าอีกครั้งจนกว่าทั้งค่าการเบี่ยงเบนขนานและค่าการเบี่ยงเบนเชิงมุมจะอยู่ในช่วงค่าความคลาดเคลื่อนที่กำหนดในตารางด้านบน ยืนยันว่าค่าการจัดแนวเย็นขั้นสุดท้ายอยู่ในช่วงค่าความคลาดเคลื่อนสำหรับมาตรฐาน DIN ที่ระบุไว้ เฟืองเกลียว จับคู่. บันทึกและลงนามรับรองก่อนใช้งานภายใต้ภาระงาน
การดัดโค้งตะกั่ว — การชดเชยทางวิศวกรรมสำหรับความคลาดเคลื่อนที่เหลืออยู่
แม้หลังจากการจัดแนวด้วยเลเซอร์ที่แม่นยำแล้ว การโก่งตัวของเพลาภายใต้ภาระการทำงานยังคงทำให้เกิดการเยื้องศูนย์เชิงมุมที่เหลืออยู่ ซึ่งไม่ปรากฏในระหว่างการวัดการจัดแนวแบบเย็น สำหรับเพลาเกียร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง d และความยาว L (ระหว่างแบริ่ง) ที่ส่งผ่านแรงสัมผัส F_t การโก่งตัวเชิงมุมภายใต้ภาระคือ:
θ_deflection ≈ F_t × L² / (3 × E × I) [เรเดียน โดยที่ I = π × d⁴ / 64]
การโก่งงอที่เกิดจากการเบี่ยงเบนนี้ทำให้บริเวณสัมผัสเลื่อนไปทางปลายหน้าตัดด้านใดด้านหนึ่ง ซึ่งเป็นผลเช่นเดียวกับการเยื้องศูนย์เชิงมุมที่เกิดจากการติดตั้งที่ไม่ถูกต้อง การขึ้นรูปส่วนโค้งของฟันเฟือง (การสร้างส่วนโค้งพาราโบลาบนส่วนนำของฟันเฟืองโดยเจตนา โดยให้จุดศูนย์กลางของหน้าตัดสูงกว่าปลายหน้าตัดเล็กน้อย โดยทั่วไปประมาณ 5–20 ไมโครเมตร) จะช่วยชดเชยการเบี่ยงเบนนี้ล่วงหน้า ภายใต้ภาระการทำงาน การเบี่ยงเบนจะกดฟันเฟืองที่ขึ้นรูปส่วนโค้งให้สัมผัสกับหน้าตัดเต็มพื้นที่แทนที่จะเป็นการสัมผัสที่ขอบ ขนาดการขึ้นรูปส่วนโค้งที่เหมาะสมจะเท่ากับค่าการเลื่อนสัมผัสสูงสุดที่คาดการณ์ไว้ซึ่งเกิดจากการเบี่ยงเบนที่แรงบิดที่กำหนด ซึ่งคำนวณจากรูปทรงเรขาคณิตของเพลาและภาระที่ส่งผ่าน Korea Ever-Power ทำการเจียรส่วนโค้งตามที่กำหนดบนส่วนนำของฟันเฟืองในระหว่างรอบการเจียร HÖFLER ซึ่งวัดได้ในร่องรอยส่วนนำของเครื่องวิเคราะห์เฟืองว่าเป็นความเบี่ยงเบนพาราโบลาที่ราบเรียบจากส่วนนำที่ตรง
การเลือกคู่และการมีบทบาทในการปรับแก้ความไม่สอดคล้องกัน
ข้อต่อที่เชื่อมต่อมอเตอร์กับ เฟืองเกลียว เพลาอินพุตและข้อต่อที่เอาต์พุตมีบทบาทสำคัญในการพิจารณาว่าการเยื้องศูนย์ระหว่างเครื่องจักรและตัวเรือนเกียร์จะถูกดูดซับโดยข้อต่อ (ถูกต้อง) หรือส่งผ่านเพลาไปยังการเข้าคู่ของเฟือง (ไม่ถูกต้อง) ข้อต่อสามประเภทที่สำคัญที่สุดสำหรับ เฟืองเกลียว ไดรฟ์:
| ประเภทข้อต่อ | ความสามารถในการรองรับการเยื้องศูนย์เชิงมุม | การเคลื่อนที่ตามแนวแกน | เหมาะสำหรับ |
|---|---|---|---|
| ข้อต่อแผ่นดิสก์แบบแข็ง | ใกล้ศูนย์ — ส่งผลการเบี่ยงเบนไปยังเพลาเกียร์โดยตรง | ใกล้ศูนย์ | ใช้สำหรับระบบขับเคลื่อนความเร็วสูงที่มีความแม่นยำสูง โดยตรวจสอบการจัดแนวเพลาด้วยเลเซอร์ให้อยู่ในเกณฑ์ความคลาดเคลื่อนมาตรฐาน DIN Class 5 เท่านั้น ห้ามใช้เป็นข้อต่ออเนกประสงค์ทั่วไป |
| ข้อต่อขากรรไกร/ข้อต่อแมงมุมแบบยืดหยุ่น | ความจุเชิงมุม 1–2° | ความยืดหยุ่นตามแนวแกนปานกลาง | อุตสาหกรรมมาตรฐาน เฟืองเกลียว เหมาะสำหรับไดรฟ์ที่คาดว่าจะมีการคลาดเคลื่อนเล็กน้อย สามารถเปลี่ยนตัวยึดแบบยางยืดได้ง่าย |
| ข้อต่อเฟือง (ฟันเฟืองโค้ง) | 0.5–1.5° ต่อองค์ประกอบ | บางส่วนเป็นแนวแกน ควบคุมโดยส่วนยอดของฟัน | ระบบขับเคลื่อนอุตสาหกรรมหนักและเครนที่มีแรงบิดสูง ซึ่งข้อต่อแบบยืดหยุ่นไม่สามารถส่งผ่านแรงบิดที่กำหนดได้ ข้อต่อแบบเฟืองสามารถรองรับการเยื้องศูนย์ระดับปานกลางได้โดยไม่ส่งผ่านโมเมนต์ดัดไปยังชิ้นส่วนต่างๆ เฟืองเกลียว เพลา |
| ข้อต่ออเนกประสงค์ (คาร์ดาน) | การเบี่ยงเบนเชิงมุมขนาดใหญ่ (5–30°) | รองรับด้วยข้อต่อแบบเลื่อน | ระบบขับเคลื่อนที่มีการเยื้องศูนย์ของเพลาขนาดใหญ่โดยเจตนา (เช่น ระบบขับเคลื่อนหลักของโรงรีดเหล็ก เพลาขับของรถยนต์) ที่มุมขนาดใหญ่ จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความเร็วแบบวัฏจักรที่ความถี่สองเท่าของความถี่ของเพลา |
Korea Ever-Power — ข้อกำหนดการจัดแนวและการติดตั้งหัวเสา
บริษัท Korea Ever-Power ระบุค่าความคลาดเคลื่อนในการจัดแนวการติดตั้ง (เชิงมุมและขนาน) ที่จำเป็นสำหรับทุกขั้นตอน เฟืองตัดเกลียว การสั่งซื้อจะขึ้นอยู่กับระดับความแม่นยำ DIN และความกว้างหน้าตัดของเฟือง สำหรับการใช้งานที่การโก่งตัวของเพลาภายใต้ภาระมีนัยสำคัญ บริษัท Korea Ever-Power จะคำนวณขนาดความโค้งของร่องนำที่เหมาะสมที่สุดและทำการเจียรลงบนร่องนำของฟันเฟือง ซึ่งเป็นความสามารถมาตรฐานในเครื่องเจียรของ HÖFLER โดยตรง ผู้ผลิตเฟืองเกลียวเอกสารทางวิศวกรรมของ Korea Ever-Power สำหรับชุดเกียร์ทุกชุดประกอบด้วยค่าความคลาดเคลื่อนในการจัดแนวการติดตั้ง ข้อกำหนดความโค้งของแกนนำ และช่วงอุณหภูมิการทำงานที่ยอมรับได้ ซึ่งจะช่วยให้ทีมติดตั้งได้รับข้อมูลที่จำเป็นก่อนที่จะทำการติดตั้งเกียร์ แทนที่จะรอจนกว่าจะเกิดความเสียหายจากการรับแรงที่ขอบ
คำถามที่พบบ่อย
การเยื้องศูนย์เชิงมุมของเพลาใน เฟืองเกลียว การขับเคลื่อนนั้นเทียบเท่ากับผลกระทบจากการสัมผัสของข้อผิดพลาดการเบี่ยงเบนของตัวนำอย่างเป็นระบบบนฟันเฟือง หากรูปทรงเรขาคณิตของเฟืองสมบูรณ์แบบ แต่มีการเยื้องศูนย์เชิงมุม 0.02 มม./ความกว้างหน้าตัด 100 มม. บริเวณสัมผัสจะเลื่อนไปที่ขอบหน้าตัดด้านใดด้านหนึ่ง เช่นเดียวกับเฟืองที่มีค่า Fβ = 20 µm ผลกระทบทั้งสองจะเสริมกัน: เฟือง DIN Class 7 (ค่าความคลาดเคลื่อน Fβ = 18 µm) ที่ติดตั้งโดยมีการเยื้องศูนย์ 0.015 มม./100 มม. จะมีข้อผิดพลาดของตัวนำรวมที่มีประสิทธิภาพประมาณ 33 µm ซึ่งเกินกว่า DIN Class 8 รอยสึกที่เกิดขึ้นนั้นมีลักษณะเหมือนกับรอยสึกที่เกิดจากการรับน้ำหนักที่ขอบเนื่องจากการผลิต มีเพียงประวัติการบันทึกการจัดแนวเท่านั้นที่จะเปิดเผยสาเหตุที่แท้จริงได้
ใช่ แต่มีข้อจำกัด การเพิ่มความโค้งของขาเฟืองมากเกินไปจะทำให้จุดสัมผัสกระจุกตัวอยู่ในบริเวณความกว้างที่แคบลงตรงกึ่งกลางหน้าเฟือง ซึ่งจะลดความยาวของจุดสัมผัสที่มีประสิทธิภาพและทำให้ความเค้นสัมผัสเพิ่มขึ้น สำหรับการเยื้องศูนย์ 0.02 มม./100 มม. ที่ไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยการปรับแนวใหม่ (เช่น การงอตัวของตัวเรือนภายใต้ภาระ) การระบุความโค้งของขาเฟืองที่ 15–20 µm จะชดเชยการเยื้องศูนย์ได้อย่างเพียงพอโดยไม่ทำให้ความเค้นสัมผัสเพิ่มขึ้นมากเกินไป หากความโค้งเกิน 30–40 µm สำหรับเฟือง M5 ความกว้างของจุดสัมผัสที่ลดลงจะเพิ่มความเค้นสัมผัสมากพอที่จะหักล้างประโยชน์ของการกระจายตัวของขาเฟือง วิธีแก้ปัญหาที่ถูกต้องในระดับการเยื้องศูนย์นั้นคือการลดการเยื้องศูนย์แทนที่จะเพิ่มความโค้ง
ในเกียร์บ็อกซ์แบบติดตั้งบนพื้นมาตรฐาน เพลาเกียร์จะอยู่ในแนวนอน การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของตัวเรือนและฐานมอเตอร์เกิดขึ้นในทั้งสามแกน แต่การขยายตัวในแนวตั้งมีความสำคัญที่สุดต่อการจัดแนว เนื่องจากแรงโน้มถ่วงกระทำลงด้านล่าง ดังนั้นน้ำหนักของเครื่องจักรจึงอยู่ที่ฐานยึดบนพื้น การขยายตัวเนื่องจากความร้อนในแนวนอนจะถูกดูดซับโดยความสามารถของเครื่องจักรในการเลื่อนบนโครงฐานโดยไม่สร้างแรงคืนตัว การขยายตัวเนื่องจากความร้อนในแนวตั้งจะยกเพลามอเตอร์ขึ้นเมื่อเทียบกับเพลาเกียร์บ็อกซ์หากทั้งสองไม่ได้ขยายตัวเท่ากัน ทำให้เกิดการเยื้องศูนย์เชิงมุมในแนวตั้ง การกำหนดค่ามอเตอร์แบบติดตั้งด้านบนมีผลกระทบจากการขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่แตกต่างกันและต้องมีการวิเคราะห์เฉพาะ
สำหรับ เฟืองเกลียว สำหรับเฟืองที่มีระยะคลายตัวมาตรฐาน (DIN 3967 คลาส e/f) ระยะการเคลื่อนที่ตามแนวแกนระหว่างเฟืองที่ประกบกันนั้นยอมรับได้ถึงประมาณ 3–5% ของความกว้างหน้าฟัน — สำหรับ b = 100 มม. นี่คือระยะคลายตัวตามแนวแกนสูงสุด 3–5 มม. ก่อนที่มุมขอบฟันที่เปิดโล่งจะทำให้เกิดการกระจุกตัวของความเค้นอย่างมีนัยสำคัญ ในทางปฏิบัติ แรงผลักตามแนวแกนจะต้องถูกดูดซับโดยแบริ่งรับแรงผลัก เพื่อไม่ให้เกิดการเคลื่อนที่ตามแนวแกนที่จุดประกบกัน เฟืองคู่แบบลอยตัวอิสระ (ไม่มีแบริ่งรับแรงผลัก) นั้นยอมรับได้เฉพาะกับเฟืองเกลียวคู่ (ก้างปลา) ที่เฟืองคู่นั้นจัดตำแหน่งตัวเองให้อยู่ตรงกลางตามแนวแกน
เอกสารแสดงความคลาดเคลื่อนในการจัดแนวจะแนบมากับทุกคำสั่งซื้อเฟืองเกลียว
บริษัท Korea Ever-Power จัดส่งข้อมูลเกี่ยวกับค่าความคลาดเคลื่อนในการจัดตำแหน่งการติดตั้ง ข้อกำหนดเกี่ยวกับความโค้งของขาเฟือง และคำแนะนำเกี่ยวกับการขยายตัวเนื่องจากความร้อน สำหรับทุกๆ การสั่งซื้อเฟืองเกลียวความแม่นยำสูง เพื่อให้ทีมติดตั้งได้รับข้อมูลที่จำเป็นก่อนที่จะทำการติดตั้งเฟือง ไม่ใช่หลังจากเกิดความเสียหายแล้ว
ความคลาดเคลื่อนในการจัดแนว · การปรับระดับหัวต่อ · การคำนวณค่าชดเชยความร้อน · คำแนะนำเกี่ยวกับข้อต่อ · รวมอยู่ในทุกการสั่งซื้อ
บรรณาธิการ: Cxm
