Hypoid facet vs. lige spiral facet – hvad er forskellen?

Spiralgear findes i mange forskellige varianter, men der er en fundamental forskel mellem et hypoid-keglegear og et lige spiral-keglegear. Denne artikel vil beskrive forskellene mellem de to typer gear og diskutere deres anvendelse. Uanset om gearene bruges i industrielle applikationer eller derhjemme, er det vigtigt at forstå, hvad hver type gør, og hvorfor den er vigtig. I sidste ende vil dit endelige produkt afhænge af disse forskelle.

Hypoid-keglehjul

I bilindustrien anvendes hypoid-keglehjul i differentialet, hvilket gør det muligt for hjulene at rotere med forskellige hastigheder, samtidig med at køretøjets køreegenskaber opretholdes. Denne gearkasse består af et ringhjul og et tandhjul monteret på en bærer sammen med andre keglehjul. Disse gear anvendes også i vid udstrækning i tungt udstyr, hjælpeenheder og luftfartsindustrien. Nedenfor er nogle almindelige anvendelser af hypoid-keglehjul.
Til bilindustrien anvendes hypoidgear ofte i bagaksler, især på store lastbiler. Deres karakteristiske form gør det muligt at placere drivakslen dybere inde i køretøjet, hvilket sænker tyngdepunktet og minimerer forstyrrelser i det indvendige. Dette design gør hypoidgearsættet til en af ​​de mest effektive typer gearkasser på markedet. Ud over deres overlegne effektivitet er hypoidgear meget nemme at vedligeholde, da deres indgreb er baseret på glidende funktion.
De planfræsede hypoidgear har en karakteristisk epicykloidal forspringskurve langs deres længdeakse. Den mest almindelige slibemetode til hypoidgear er semi-kompleting-processen, hvor en kopformet slibeskive erstatter forspringskurven med en cirkulær bue. Denne metode har dog en betydelig ulempe – den producerer ujævn spånaftagning. Desuden kan slibeskiven ikke afslutte hele tandens overflade.
Fordelene ved et hypoidgear i forhold til et spiralformet konisk gear inkluderer et højere kontaktforhold og et højere transmissionsmoment. Disse gear anvendes primært i bilers drivsystemer, hvor udvekslingsforholdet for et enkelt par hypoidgear er det højeste. Hypoidgearet kan varmebehandles for at øge holdbarheden og reducere friktion, hvilket gør det til et ideelt valg til applikationer, hvor hastighed og effektivitet er afgørende.
Den samme teknik, der anvendes i spiralformede koniske tandhjul, kan også anvendes til hypoidkoniske tandhjul. Denne bearbejdningsteknik involverer to-skærs skrubfræsning efterfulgt af et-skærs sletfræsning. Hypoidgear har en stigningsdiameter på op til 2500 mm. Det er muligt at kombinere skrub- og sletfræsning med den samme fræser, men to-skærsbearbejdningsprocessen anbefales til hypoidgear.
Fordelene ved hypoidgear i forhold til spiralformede koniske gear er primært baseret på præcision. Brug af et hypoidgear med kun tre bueminutters slør er mere effektivt end et spiralformet konisk gear, der kræver seks bueminutters slør. Dette gør hypoidgear til et mere levedygtigt valg på markedet for bevægelsesstyring. Nogle mennesker vil dog argumentere for, at hypoidgear ikke er praktiske til bilmonteringer.
Hypoidgear har en unik form – en kegle med tænder, der ikke er parallelle. Deres stigningsflade består af to overflader – en konisk overflade og en linjeberørende omdrejningsflade. En indskrevet kegle er en almindelig erstatning for linjeberøringsfladen på hypoidkeglegear, og den har punktkontakter i stedet for linjer. Hypoidkeglegear, der blev udviklet i begyndelsen af ​​1920'erne, bruges stadig i drivlinjer til tunge lastbiler. Efterhånden som de vokser i popularitet, ser de også stigende anvendelse i den industrielle krafttransmissions- og bevægelsesstyringsindustri.

Lige spiralformede koniske tandhjul

Der er mange forskelle mellem spiralformede koniske tandhjul og de traditionelle, ikke-spiralformede typer. Spiralformede koniske tandhjul er altid kronet og aldrig konjugeret, hvilket begrænser fordelingen af ​​kontaktspænding. Koniske tandhjuls spiralform er også en designfaktor, ligesom dets længde. Den spiralformede form har dog en lang række fordele. Nedenfor er anført et par af dem.
Spiralformede koniske tandhjul fås generelt i stigninger fra 1,5 til 2500 mm. De er yderst effektive og fås også i en bred vifte af tand- og modulkombinationer. Spiralformede koniske tandhjul er ekstremt præcise og holdbare og har lave spiralvinkler. Disse egenskaber gør dem fremragende til præcisionsapplikationer. Nogle tandhjul er dog ikke egnede til alle applikationer. Derfor bør du overveje, hvilken type konisk tandhjul du har brug for, før du køber.
Sammenlignet med spiralformede tandhjul er lige koniske tandhjul lettere at fremstille. Den tidligste metode, der blev brugt til at fremstille disse tandhjul, var brugen af ​​en høvl med et indekshoved. Med udviklingen af ​​moderne fremstillingsprocesser som Revacycle- og Coniflex-systemerne har producenterne dog været i stand til at producere disse tandhjul mere effektivt. Nogle af disse tandhjul bruges i optrækkelige vækkeure, vaskemaskiner og skruetrækkere. De er dog særligt støjende og er ikke egnede til brug i biler.
Et lige keglehjul er den mest almindelige type keglehjul, mens et spiralformet keglehjul har konkave tænder. Dette buede design producerer en større mængde drejningsmoment og aksial trykkraft end et lige keglehjul. Lige tænder kan øge risikoen for at gå i stykker og overophede udstyr og er mere tilbøjelige til at gå i stykker. Spiralformede keglehjul er også mere holdbare og holder længere end spiralformede tandhjul.
Spiral- og hypoid-keglehjulsgear bruges til applikationer med høje periferihastigheder og kræver meget lav friktion. De anbefales til applikationer, hvor støjniveauet er afgørende. Hypoidgear er velegnede til applikationer, hvor de kan overføre et højt drejningsmoment, selvom det spiralformede design er mindre effektivt til bremsning. Af denne grund er spiral-keglehjulsgear og hypoider generelt dyrere. Hvis du planlægger at købe et nyt gear, er det vigtigt at vide, hvilket et der er egnet til applikationen.
Spiralformede koniske tandhjul er dyrere end standard koniske tandhjul, og deres design er mere komplekst end spiralformede koniske tandhjul. De har dog den fordel, at de er enklere at fremstille og mindre tilbøjelige til at producere overdreven støj og vibrationer. De har også færre tænder at slibe, hvilket betyder, at de ikke er så støjende som spiralformede koniske tandhjul. Den største fordel ved dette design er deres enkelhed, da de kan produceres parvis, hvilket sparer penge og tid.
I de fleste anvendelser har spiralformede koniske tandhjul fordele i forhold til deres lige modstykker. De giver mere jævnt fordelte tandbelastninger og bærer mere belastning uden overfladetræthed. Tændernes spiralvinkel påvirker også trykbelastningen. Det er muligt at lave et lige spiralformet konisk tandhjul med to spiralakser, men forskellen er mængden af ​​tryk, der påføres hver enkelt tand. Ud over at være stærkere giver spiralvinklen samme effektivitet som det lige spiralformede tandhjul.

Hypoidgear

Den primære anvendelse af hypoidgearkasser er i bilindustrien. De findes typisk på bagakslerne på personbiler. Navnet stammer fra tandhjulets venstre spiralvinkel og kronens højre spiralvinkel. Hypoidgear har også fordel af et forskudt tyngdepunkt, hvilket reducerer bilers indvendige plads. Hypoidgear bruges også i tunge lastbiler og busser, hvor de kan forbedre brændstofeffektiviteten.
Hypoid- og spiralformede koniske tandhjul kan fremstilles ved planfræsning, en proces der producerer meget præcise og glatte overflader. Denne proces muliggør præcise flankeoverflader og prædesignede aflastningstopografier. Disse processer forbedrer også tandhjulenes mekaniske modstand med 15 til 20%. Derudover kan de reducere støj og forbedre mekanisk effektivitet. I kommercielle applikationer er hypoidgear ideelle til at sikre støjsvag drift.
Konjugeret design muliggør produktion af hypoidgearsæt med længde- eller profilkroning. Dets egenskaber gør gearsættet ufølsomt over for unøjagtigheder i gearhuset og belastningsudbøjninger. Derudover giver kroning producenten mulighed for at justere driftsforskydningerne for at opnå de ønskede resultater. Disse fordele gør hypoidgearsæt til en ønskelig mulighed for mange industrier. Så hvad er fordelene ved hypoidgear i spiralgear?
Designet af et hypoidgear ligner designet af et konventionelt konisk tandhjul. Dets stigningsflader er hyperbolske snarere end koniske, og tænderne er spiralformede. Denne konfiguration gør det også muligt for tandhjulet at være større end et tilsvarende konisk tandhjul. Det overordnede design af hypoidgearet muliggør aksler med stor diameter og et stort tandhjul. Det kan betragtes som en krydsning mellem et konisk tandhjul og et snekkedrev.
I personbiler er hypoidgear næsten universelle. Deres mere jævne drift, øgede tandhjulsstyrke og reducerede vægt gør dem til et ønskeligt valg til mange køretøjsapplikationer. Og et lavere karosseri sænker også køretøjets karosseri. Disse fordele har fået alle større bilproducenter til at konvertere til hypoiddrivaksler. Det er værd at bemærke, at de er mindre effektive end deres modstykker med koniske gear.
Den mest grundlæggende designkarakteristik ved et hypoidgear er, at det har linjekontakt i hele indgrebsområdet. Med andre ord, hvis et tandhjul og et ringhjul roterer med en vinkelforøgelse, opretholdes linjekontakten i hele deres indgrebsområde. Det resulterende transmissionsforhold er lig med vinkelforøgelserne for tandhjulet og ringhjulet. Derfor er hypoidgear også kendt som spiralformede gear.

redaktør af CX 2023-04-28