Spiraalivaihteet oikeakätisille kulmakäyttöisille vaihteille

Spiraalihammaspyöriä käytetään mekaanisissa järjestelmissä vääntömomentin siirtämiseen. Kartiohammaspyörä on erityinen spiraalihammaspyörätyyppi. Se koostuu kahdesta toisiinsa kytkeytyvästä hammaspyörästä. Molemmat hammaspyörät on yhdistetty laakerilla. Hammaspyörien on oltava kytkeytyneet toisiinsa, jotta negatiivinen työntövoima työntää niitä yhteen. Jos laakerissa esiintyy aksiaalivälystä, kytkennässä ei ole välystä. Lisäksi spiraalihammaspyörän rakenne perustuu geometrisiin hammasmuotoihin.

Yhtälöt kierukkavaihteelle

Divergenssiteorian mukaan hammaspyörän ja hammaspyörän jakokartion säteet on kallistettava eri suuntiin. Tämä saavutetaan lisäämällä hammaspyörän hampaan kuperan pinnan kaltevuutta ja vähentämällä hammaspyörän hampaan koveran pinnan kaltevuutta. Hammaspyörä on renkaanmuotoinen pyörä, jossa on keskellä reikä ja useita poikittaisia ​​akseleita, jotka ovat erillään spiraalimaisten hampaiden akselista.
Spiraalikartiohammaspyörissä on kierteinen hampaan kylki. Spiraali on yhdenmukainen terän käyrän kanssa. Spiraalikulma b on yhtä suuri kuin jakokartion nivelelementti. Keskimääräinen kierrekulma bm on nivelelementin ja hampaan kyljen välinen kulma. Taulukossa 2 olevat yhtälöt koskevat erityisesti Gleasonin levitettävää terää ja yksisivuisia hammaspyöriä.
Logaritmisen spiraalimaisen kartiopyörän hampaan kyljen yhtälö johdetaan käyttämällä hampaan kylkien muodostumismekanismia. Logaritmisen spiraalimaisen kartiopyörän tangentiaalisen kosketusvoiman ja normaalin painekulman havaittiin olevan noin kaksikymmentä ja 35 astetta. Näitä kahta liikeyhtälötyyppiä käytettiin ratkaisemaan ongelmia, joita syntyy voimansiirron paikallaan pysymisen määrittämisessä. Vaikka logaritmisen spiraalimaisen kartiopyörän kytkennän teoria on vielä lapsenkengissään, se tarjoaa hyvän lähtökohdan sen toiminnan ymmärtämiselle.
Tällä geometrialla on monia erilaisia ​​ratkaisuja. Kaksi tärkeintä määritellään kuitenkin hammaspyörän ja vetopyörän juurikulman sekä kierukkapyörän halkaisijan perusteella. Jälkimmäistä on vaikea rajoittaa. Referenssinä käytetään kartiopyörän hampaan 3D-luonnosta. Hammasvälin profiilin säteet määritellään hammasvälin alakulmiin sijoitetuilla päätepisterajoituksilla. Sitten hammaspyörän hampaan säteet määräytyvät kulman perusteella.
Spiraalihammaspyörän kartiomatkaa Am kutsutaan myös hammasgeometriaksi. Kartiomatkan tulisi korreloida jyrsimen radan eri osien kanssa. Kartiomatka-alueen Am on kyettävä korreloimaan kylkien puristuskulman kanssa. Kartiohammaspyörän perussäteitä ei tarvitse määritellä, mutta tämä geometria tulisi ottaa huomioon, jos kartiohammaspyörässä ei ole hypoidisiirtymää. Spiraalihammaspyörän hammasgeometriaa kehitettäessä ensimmäinen askel on terminologian muuttaminen hammaspyöräksi hammaspyörän sijaan.
Normaali järjestelmä on kätevämpi vinohampaisten hammaspyörien valmistukseen. Lisäksi vinohampaisten hammaspyörien kierukkakulman on oltava sama. Vastakkaisten vinohampaisten hammaspyörien on oltava kytkeytyneitä toisiinsa. Samoin profiililtaan siirretyt ruuvihammaspyörät vaativat monimutkaisempaa kytkentää. Tämä hammaspyöräpari voidaan valmistaa samalla tavalla kuin lieriöhammaspyörä. Lisäksi vinohampaisten hammaspyörien kytkennän laskelmat on esitetty taulukossa 7-1.

Spiraalikartiovaihteiden suunnittelu

Ehdotettu spiraalikartiopyörästöjen suunnittelu hyödyntää funktio-muoto-kartoitusmenetelmää hampaan pinnan geometrian määrittämiseen. Tätä kiinteää mallia testataan sitten pinnan poikkeamamenetelmällä sen tarkkuuden määrittämiseksi. Verrattuna muihin suorakulmavaihteisiin, spiraalikartiopyörästöt ovat tehokkaampia ja kompaktimpia. CZPT Gear Companyn vaihteet täyttävät AGMA-standardit. Laadukkaampi spiraalikartiopyörästö saavuttaa 99%-hyötysuhteen.
Geometrisiin elementteihin perustuvaa geometrista hammaspyöräkytkentäparia ehdotetaan ja analysoidaan kartiohammaspyörille. Tämä lähestymistapa voi tarjota suuren kosketuslujuuden eikä ole herkkä akselin kulman linjausvirheelle. Kartiohammaspyörien geometrisia elementtejä mallinnetaan ja käsitellään. Kosketuskuvioita tutkitaan sekä linjausvirheen vaikutusta kuormituskykyyn. Lisäksi suunnittelusta valmistetaan prototyyppi ja sen tarkkuuden varmistamiseksi suoritetaan valssauskokeita.
Kartiohammaspyörän kolme perusosaa ovat vetopyörä-vetopyöräpari, tulo- ja lähtöakselit sekä apukylki. Tulo- ja lähtöakselit ovat vääntöjäykkiä, vetopyörä-vetopyöräpari on vääntöjäykkä ja järjestelmän elastisuus on pieni. Nämä tekijät tekevät vetopyörävaihteista ihanteellisia kytkentäiskuille. Kytkentäiskun parantamiseksi kehitetään matemaattinen malli käyttämällä työkaluparametreja ja koneen alkuasetuksia.
Viime vuosina on tehty useita valmistustekniikan edistysaskeleita tehokkaiden kartiohammaspyörien valmistamiseksi. Tutkijat, kuten Ding ym., optimoivat koneen asetuksia ja terän profiileja poistaakseen hampaan reunan kosketuksen, ja tuloksena oli tarkka ja suuri kartiohammaspyörä. Itse asiassa tätä prosessia käytetään edelleen kartiohammaspyörien valmistuksessa. Jos olet kiinnostunut tästä teknologiasta, sinun kannattaa lukea lisää!
Kartiohammaspyörien suunnittelu on monimutkaista ja vaatii asiantuntevien koneistajien taitoja. Kartiohammaspyörät ovat huipputekniikkaa voiman siirtämiseen järjestelmästä toiseen. Vaikka kartiohammaspyörien valmistus oli aikoinaan vaikeaa, ne ovat nyt yleisiä ja laajalti käytössä monissa sovelluksissa. Itse asiassa kartiohammaspyörät ovat kultainen standardi suorakulmaisessa voimansiirrossa. Vaikka perinteisiä kartiohammaspyöräkoneita voidaan käyttää kartiohammaspyörien valmistukseen, kaksoiskartiohammaspyörien valmistaminen on erittäin monimutkaista. Kaksoiskartiohammaspyörästöä ei voida työstää perinteisillä kartiohammaspyöräkoneilla. Tämän seurauksena on kehitetty uusia valmistusmenetelmiä. Lisäainevalmistusmenetelmää käytettiin kaksoiskartiohammaspyörästöä varten prototyypin luomiseen, ja moniakselisen CNC-työstökeskuksen valmistus seuraa perässä.
Kartiohammaspyörät ovat helikoptereiden ja ilmailuvoimalaitosten kriittisiä osia. Niiden kestävyys, pitkäikäisyys ja kytkeytymisominaisuudet ovat ratkaisevan tärkeitä turvallisuuden kannalta. Monet tutkijat ovat kääntyneet kartiohammaspyörien puoleen näiden ongelmien ratkaisemiseksi. Yksi haaste on vähentää melua, parantaa voimansiirron hyötysuhdetta ja lisätä niiden kestävyyttä. Tästä syystä kartiohammaspyörät voivat olla halkaisijaltaan pienempiä kuin suorat kartiohammaspyörät. Jos olet kiinnostunut kartiohammaspyöristä, tutustu tähän artikkeliin.

Geometrisesti saatujen hammasmuotojen rajoitukset

Spiraalihammaspyörän geometrisesti määritetyt hammasmuodot voidaan laskea epälineaarisen ohjelmoinnin avulla. Hammaslähestymiskulma Z on lineaarinen siirtymävirhe kosketusnormaalia pitkin. Se voidaan laskea yhtälössä (23) esitetyllä kaavalla muutamalla lisäparametrilla. Tulos ei kuitenkaan ole tarkka pienillä kuormilla, koska venymäsignaalin signaali-kohinasuhde on pieni.
Geometrisesti saadut hammasmuodot voivat johtaa viiva- ja pistemäisiin hammasmuotoihin. Niillä on kuitenkin rajoituksensa, kun hammasrungot tunkeutuvat geometrisesti saatuun hammasmuotoon. Tätä kutsutaan hammasprofiilien interferenssiksi. Vaikka tämä rajoitus voidaan voittaa useilla muilla menetelmillä, geometrisesti saatuja hammasmuotoja rajoittavat hampaiden kytkentä ja lujuus. Niitä voidaan käyttää vain, kun hammaspyörän kytkentä on riittävä ja suhteellinen liike on riittävä.
Hammasprofiilin mittauksen aikana hammaspyörän ja LTS:n välinen suhteellinen sijainti muuttuu jatkuvasti. Anturin kiinnityspinnan tulee olla pyörimisakselin suuntainen. Anturin todellinen suuntaus voi poiketa tästä ihanteellisesta. Tämä voi johtua hammaspyörän akselin tuen ja alustan geometrisista toleransseista. Tämä vaikutus on kuitenkin minimaalinen eikä ole vakava ongelma. Joten on mahdollista saada geometrisesti aikaansaadut spiraalimaisen hammaspyörän hammasmuodot ilman kalliita kokeellisia toimenpiteitä.
Spiraalihammaspyörän geometrisesti määritettyjen hammasmuotojen mittausprosessi perustuu hammaspyörän toisen pään optisista mittauksista luotuun ideaaliseen evolventtiprofiiliin. Tämän profiilin oletetaan olevan lähes täydellinen LTS:n ja pyörimisakselin yleisen suunnan perusteella. Nousu- ja kääntökulmissa on pieniä poikkeamia. Ala- ja ylärajat on määritetty vastaavasti –10 ja -10 asteeseen.
Spiraalipyörän hammasmuodot ovat peräisin korvaavasta lieriöhammastuksesta. Spiraalipyörän hammasmuodolla on kuitenkin edelleen useita rajoituksia. Hampaan muodon lisäksi myös jakohalkaisija vaikuttaa välykseen. Näiden kahden parametrin arvot vaihtelevat jokaisella kytkennän hammaspyörällä. Ne liittyvät toisiinsa välityssuhteen avulla. Kun tämä on ymmärretty, on mahdollista luoda hammaspyörä, jolla on vastaava hammasmuoto.
Koska spiraalimaisen hammaspyörän pituus ja poikittainen perusjako ovat samat, kummankin profiilin kierukkakulma on sama. Tämä on ratkaisevan tärkeää kytkeytymisen kannalta. Epätäydellinen perusjako johtaa epätasaiseen kuorman jakautumiseen hammaspyörän hampaiden välillä, mikä johtaa nimellisarvoa suurempiin kuormiin joissakin hampaissa. Tämä johtaa amplitudimoduloituihin värähtelyihin ja meluun. Lisäksi juurifileen ja evolventin rajapiste voi pienentyä tai kosketus voi poistua kokonaan ennen kärjen halkaisijaa.

editor by czh 2023-01-28