Υποειδής λοξότμηση έναντι ευθείας σπειροειδούς λοξότμησης - Ποια είναι η διαφορά;

Τα σπειροειδή γρανάζια διατίθενται σε πολλές διαφορετικές ποικιλίες, αλλά υπάρχει μια θεμελιώδης διαφορά μεταξύ ενός υποειδούς κωνικού γραναζιού και ενός ευθύγραμμου σπειροειδούς κωνικού γραναζιού. Αυτό το άρθρο θα περιγράψει τις διαφορές μεταξύ των δύο τύπων γραναζιών και θα συζητήσει τη χρήση τους. Είτε τα γρανάζια χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικές εφαρμογές είτε στο σπίτι, είναι ζωτικής σημασίας να κατανοήσετε τι κάνει κάθε τύπος και γιατί είναι σημαντικός. Τελικά, το τελικό σας προϊόν θα εξαρτηθεί από αυτές τις διαφορές.

Υποειδή κωνικά γρανάζια

Στην αυτοκινητοβιομηχανία, χρησιμοποιούνται υποειδή κωνικά γρανάζια στο διαφορικό, τα οποία επιτρέπουν στους τροχούς να περιστρέφονται με διαφορετικές ταχύτητες διατηρώντας παράλληλα τον χειρισμό του οχήματος. Αυτό το συγκρότημα κιβωτίου ταχυτήτων αποτελείται από ένα δακτυλιοειδές γρανάζι και ένα πινιόν τοποθετημένα σε έναν φορέα με άλλα κωνικά γρανάζια. Αυτά τα γρανάζια χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως σε βαρύ εξοπλισμό, βοηθητικές μονάδες και στην αεροπορική βιομηχανία. Παρακάτω παρατίθενται ορισμένες συνήθεις εφαρμογές των υποειδών κωνικών γραναζιών.
Για εφαρμογές στην αυτοκινητοβιομηχανία, τα υποειδή γρανάζια χρησιμοποιούνται συνήθως σε πίσω άξονες, ειδικά σε μεγάλα φορτηγά. Το ιδιαίτερο σχήμα τους επιτρέπει στον άξονα μετάδοσης κίνησης να βρίσκεται βαθύτερα στο όχημα, μειώνοντας έτσι το κέντρο βάρους και ελαχιστοποιώντας την εσωτερική αναστάτωση. Αυτός ο σχεδιασμός καθιστά το υποειδές σετ γραναζιών έναν από τους πιο αποδοτικούς τύπους κιβωτίων ταχυτήτων στην αγορά. Εκτός από την ανώτερη απόδοσή τους, τα υποειδή γρανάζια είναι πολύ εύκολα στη συντήρηση, καθώς το πλέγμα τους βασίζεται στην ολίσθηση.
Τα υποειδή γρανάζια με οπές κοπής έχουν μια χαρακτηριστική επικυκλοειδή καμπύλη προπορευόμενου υλικού κατά μήκος του διαμήκους άξονά τους. Η πιο συνηθισμένη μέθοδος λείανσης για υποειδή γρανάζια είναι η διαδικασία ημι-ολοκλήρωσης, η οποία χρησιμοποιεί έναν τροχό λείανσης σε σχήμα κυπέλλου για να αντικαταστήσει την καμπύλη προπορευόμενου υλικού με ένα κυκλικό τόξο. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα - παράγει μη ομοιόμορφη αφαίρεση υλικού. Επιπλέον, ο τροχός λείανσης δεν μπορεί να ολοκληρώσει ολόκληρη την επιφάνεια του δοντιού.
Τα πλεονεκτήματα ενός υποειδούς γραναζιού σε σχέση με ένα σπειροειδές κωνικό γρανάζι περιλαμβάνουν υψηλότερο λόγο επαφής και υψηλότερη ροπή μετάδοσης. Αυτά τα γρανάζια χρησιμοποιούνται κυρίως σε συστήματα κίνησης αυτοκινήτων, όπου ο λόγος ενός μόνο ζεύγους υποειδών γραναζιών είναι ο υψηλότερος. Το υποειδές γρανάζι μπορεί να υποβληθεί σε θερμική επεξεργασία για αύξηση της ανθεκτικότητας και μείωση της τριβής, καθιστώντας το ιδανική επιλογή για εφαρμογές όπου η ταχύτητα και η απόδοση είναι κρίσιμες.
Η ίδια τεχνική που χρησιμοποιείται στα σπειροειδή κωνικά γρανάζια μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για υποειδή κωνικά γρανάζια. Αυτή η τεχνική κατεργασίας περιλαμβάνει χοντροκομμένη κατεργασία δύο κοπών ακολουθούμενη από φινίρισμα σε μία κοπή. Η διάμετρος βήματος των υποειδών γραναζιών είναι έως 2500 mm. Είναι δυνατό να συνδυαστούν οι εργασίες χοντροκομμένης κατεργασίας και φινιρίσματος χρησιμοποιώντας τον ίδιο κόφτη, αλλά η διαδικασία κατεργασίας δύο κοπών συνιστάται για υποειδή γρανάζια.
Τα πλεονεκτήματα των υποειδών γραναζιών έναντι των σπειροειδών κωνικών γραναζιών βασίζονται κυρίως στην ακρίβεια. Η χρήση ενός υποειδούς γραναζιού με μόνο τρία λεπτά τόξου οπισθοδρόμησης είναι πιο αποτελεσματική από ένα σπειροειδές κωνικό γρανάζι που απαιτεί έξι λεπτά τόξου οπισθοδρόμησης. Αυτό καθιστά τα υποειδή γρανάζια μια πιο βιώσιμη επιλογή στην αγορά ελέγχου κίνησης. Ωστόσο, ορισμένοι μπορεί να υποστηρίξουν ότι τα υποειδή γρανάζια δεν είναι πρακτικά για συγκροτήματα αυτοκινήτων.
Τα υποειδή γρανάζια έχουν ένα μοναδικό σχήμα – έναν κώνο που έχει δόντια που δεν είναι παράλληλα. Η επιφάνεια βήματος τους αποτελείται από δύο επιφάνειες – μια κωνική επιφάνεια και μια επιφάνεια περιστροφής που εφάπτεται στη γραμμή. Ένας εγγεγραμμένος κώνος είναι ένα συνηθισμένο υποκατάστατο της επιφάνειας επαφής στη γραμμή των υποειδών κωνικών γραναζιών και διαθέτει σημειακές επαφές αντί για γραμμές. Αναπτυγμένα στις αρχές της δεκαετίας του 1920, τα υποειδή κωνικά γρανάζια εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σε συστήματα κίνησης βαρέων φορτηγών. Καθώς η δημοτικότητά τους αυξάνεται, η χρήση τους αυξάνεται και στις βιομηχανίες μετάδοσης ισχύος και ελέγχου κίνησης.

Ευθεία σπειροειδή κωνικά γρανάζια

Υπάρχουν πολλές διαφορές μεταξύ των σπειροειδών κωνικών γραναζιών και των παραδοσιακών, μη σπειροειδών τύπων. Τα σπειροειδή κωνικά γρανάζια είναι πάντα στεφανωμένα και ποτέ συζευγμένα, γεγονός που περιορίζει την κατανομή της τάσης επαφής. Το ελικοειδές σχήμα του κωνικού γραναζιού είναι επίσης ένας παράγοντας σχεδιασμού, όπως και το μήκος του. Το ελικοειδές σχήμα έχει, ωστόσο, πολλά πλεονεκτήματα. Παρακάτω παρατίθενται μερικά από αυτά.
Τα σπειροειδή κωνικά γρανάζια διατίθενται γενικά σε βήματα που κυμαίνονται από 1,5 έως 2500 mm. Είναι εξαιρετικά αποδοτικά και διατίθενται επίσης σε μια μεγάλη γκάμα συνδυασμών δοντιών και μονάδων. Τα σπειροειδή κωνικά γρανάζια είναι εξαιρετικά ακριβή και ανθεκτικά, και έχουν χαμηλές γωνίες έλικας. Αυτές οι ιδιότητες τα καθιστούν εξαιρετικά για εφαρμογές ακριβείας. Ωστόσο, ορισμένα γρανάζια δεν είναι κατάλληλα για όλες τις εφαρμογές. Επομένως, θα πρέπει να λάβετε υπόψη τον τύπο του κωνικού γραναζιού που χρειάζεστε πριν από την αγορά.
Σε σύγκριση με τα ελικοειδή γρανάζια, τα ευθύγραμμα κωνικά γρανάζια είναι πιο εύκολα στην κατασκευή. Η παλαιότερη μέθοδος που χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή αυτών των γραναζιών ήταν η χρήση πλάνης με κεφαλή ευρετηρίου. Ωστόσο, με την ανάπτυξη σύγχρονων διαδικασιών κατασκευής, όπως τα συστήματα Revacycle και Coniflex, οι κατασκευαστές μπόρεσαν να παράγουν αυτά τα γρανάζια πιο αποτελεσματικά. Μερικά από αυτά τα γρανάζια χρησιμοποιούνται σε ξυπνητήρια με κουρδιστήρι, πλυντήρια ρούχων και κατσαβίδια. Ωστόσο, είναι ιδιαίτερα θορυβώδη και δεν είναι κατάλληλα για χρήση σε αυτοκίνητα.
Ένας ευθύγραμμος κωνικός οδοντωτός τροχός είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος κωνικού γραναζιού, ενώ ένας σπειροειδής κωνικός οδοντωτός τροχός έχει κοίλα δόντια. Αυτός ο καμπύλος σχεδιασμός παράγει μεγαλύτερη ποσότητα ροπής και αξονικής ώσης από έναν ευθύγραμμο κωνικό οδοντωτό τροχό. Τα ευθύγραμμα δόντια μπορούν να αυξήσουν τον κίνδυνο σπασίματος και υπερθέρμανσης του εξοπλισμού και είναι πιο επιρρεπή σε θραύση. Τα σπειροειδή κωνικά γρανάζια είναι επίσης πιο ανθεκτικά και διαρκούν περισσότερο από τα ελικοειδή γρανάζια.
Τα σπειροειδή και υποειδή κωνικά γρανάζια χρησιμοποιούνται για εφαρμογές με υψηλές περιφερειακές ταχύτητες και απαιτούν πολύ χαμηλή τριβή. Συνιστώνται για εφαρμογές όπου τα επίπεδα θορύβου είναι απαραίτητα. Τα υποειδή γρανάζια είναι κατάλληλα για εφαρμογές όπου μπορούν να μεταδώσουν υψηλή ροπή, αν και ο ελικοειδής-σπειροειδής σχεδιασμός είναι λιγότερο αποτελεσματικός για το φρενάρισμα. Για αυτόν τον λόγο, τα σπειροειδή κωνικά γρανάζια και τα υποειδή είναι γενικά πιο ακριβά. Εάν σχεδιάζετε να αγοράσετε ένα νέο γρανάζι, είναι σημαντικό να γνωρίζετε ποιο θα είναι κατάλληλο για την εφαρμογή.
Τα σπειροειδή κωνικά γρανάζια είναι ακριβότερα από τα τυπικά κωνικά γρανάζια και ο σχεδιασμός τους είναι πιο περίπλοκος από αυτόν των σπειροειδών κωνικών γραναζιών. Ωστόσο, έχουν το πλεονέκτημα ότι είναι απλούστερα στην κατασκευή και είναι λιγότερο πιθανό να παράγουν υπερβολικό θόρυβο και κραδασμούς. Έχουν επίσης λιγότερα δόντια για τρόχισμα, πράγμα που σημαίνει ότι δεν είναι τόσο θορυβώδη όσο τα σπειροειδή κωνικά γρανάζια. Το κύριο πλεονέκτημα αυτού του σχεδιασμού είναι η απλότητά τους, καθώς μπορούν να παραχθούν σε ζεύγη, γεγονός που εξοικονομεί χρήματα και χρόνο.
Στις περισσότερες εφαρμογές, τα σπειροειδή κωνικά γρανάζια έχουν πλεονεκτήματα σε σχέση με τα αντίστοιχα ευθύγραμμα. Παρέχουν πιο ομοιόμορφα κατανεμημένα φορτία δοντιών και φέρουν μεγαλύτερο φορτίο χωρίς επιφανειακή κόπωση. Η σπειροειδής γωνία των δοντιών επηρεάζει επίσης την ωστική φόρτιση. Είναι δυνατή η κατασκευή ενός ευθύγραμμου σπειροειδούς κωνικού γραναζιού με δύο ελικοειδή άξονες, αλλά η διαφορά έγκειται στην ποσότητα ώσης που εφαρμόζεται σε κάθε μεμονωμένο δόντι. Εκτός του ότι είναι ισχυρότερη, η σπειροειδής γωνία παρέχει την ίδια απόδοση με το ευθύγραμμο σπειροειδές γρανάζι.

Υποειδή γρανάζια

Η κύρια εφαρμογή των υποειδών κιβωτίων ταχυτήτων είναι στην αυτοκινητοβιομηχανία. Συνήθως βρίσκονται στους πίσω άξονες των επιβατικών αυτοκινήτων. Το όνομα προέρχεται από την αριστερή σπειροειδή γωνία του πινιόν και τη δεξιά σπειροειδή γωνία της κορώνας. Τα υποειδή γρανάζια επωφελούνται επίσης από την μετατόπιση του κέντρου βάρους, η οποία μειώνει τον εσωτερικό χώρο των αυτοκινήτων. Τα υποειδή γρανάζια χρησιμοποιούνται επίσης σε βαρέα φορτηγά και λεωφορεία, όπου μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση καυσίμου.
Τα υποειδή και τα σπειροειδή κωνικά γρανάζια μπορούν να παραχθούν με μετωπική κοπή, μια διαδικασία που παράγει εξαρτήματα υψηλής ακρίβειας και λείας επιφάνειας. Αυτή η διαδικασία επιτρέπει ακριβείς πλευρικές επιφάνειες και προσχεδιασμένες τοπογραφίες χαλάρωσης. Αυτές οι διαδικασίες ενισχύουν επίσης τη μηχανική αντοχή των γραναζιών κατά 15 έως 20%. Επιπλέον, μπορούν να μειώσουν τον θόρυβο και να βελτιώσουν τη μηχανική απόδοση. Σε εμπορικές εφαρμογές, τα υποειδή γρανάζια είναι ιδανικά για να διασφαλίζουν αθόρυβη λειτουργία.
Ο συζευγμένος σχεδιασμός επιτρέπει την παραγωγή υποειδών σετ γραναζιών με στεφάνη μήκους ή προφίλ. Το χαρακτηριστικό του καθιστά το σετ γραναζιών μη ευαίσθητο στις ανακρίβειες στο περίβλημα του γραναζιού και στις παραμορφώσεις φορτίου. Επιπλέον, η στεφάνη επιτρέπει στον κατασκευαστή να προσαρμόζει τις μετατοπίσεις λειτουργίας για να επιτύχει τα επιθυμητά αποτελέσματα. Αυτά τα πλεονεκτήματα καθιστούν τα σετ υποειδών γραναζιών μια επιθυμητή επιλογή για πολλές βιομηχανίες. Ποια είναι, λοιπόν, τα πλεονεκτήματα των υποειδών γραναζιών σε σπειροειδή γρανάζια;
Ο σχεδιασμός ενός υποειδούς γραναζιού είναι παρόμοιος με αυτόν ενός συμβατικού κωνικού γραναζιού. Οι επιφάνειες βήματος του είναι υπερβολικές και όχι κωνικές, και τα δόντια είναι ελικοειδή. Αυτή η διαμόρφωση επιτρέπει επίσης στο πινιόν να είναι μεγαλύτερο από ένα ισοδύναμο κωνικό πινιόν. Ο συνολικός σχεδιασμός του υποειδούς γραναζιού επιτρέπει άξονες μεγάλης διαμέτρου και ένα μεγάλο πινιόν. Μπορεί να θεωρηθεί ως διασταύρωση μεταξύ κωνικού γραναζιού και κίνησης με κοχλία.
Στα επιβατικά οχήματα, τα υποειδή γρανάζια είναι σχεδόν καθολικά. Η ομαλότερη λειτουργία τους, η αυξημένη αντοχή του πινιόν και το μειωμένο βάρος τα καθιστούν επιθυμητή επιλογή για πολλές εφαρμογές οχημάτων. Επιπλέον, ένα χαμηλότερο αμάξωμα οχήματος χαμηλώνει επίσης το αμάξωμα του οχήματος. Αυτά τα πλεονεκτήματα οδήγησαν όλους τους μεγάλους κατασκευαστές αυτοκινήτων να στραφούν σε υποειδή κινητήριους άξονες. Αξίζει να σημειωθεί ότι είναι λιγότερο αποδοτικά από τα αντίστοιχα κωνικά γρανάζια.
Το πιο βασικό χαρακτηριστικό σχεδιασμού ενός υποειδούς γραναζιού είναι ότι επιτυγχάνει επαφή γραμμής σε ολόκληρη την περιοχή εμπλοκής. Με άλλα λόγια, εάν ένα πινιόν και ένας δακτύλιος περιστρέφονται με γωνιακή αύξηση, η επαφή γραμμής διατηρείται σε ολόκληρη την περιοχή εμπλοκής τους. Η προκύπτουσα σχέση μετάδοσης είναι ίση με τις γωνιακές αυξήσεις του πινιόν και του δακτυλίου. Επομένως, τα υποειδή γρανάζια είναι επίσης γνωστά ως ελικοειδή γρανάζια.

επιμελητής από τον CX 2023-05-10