Hypoïde afschuining versus rechte spiraalafschuining – Wat is het verschil?

Spiraalvormige tandwielen zijn er in vele verschillende varianten, maar er is een fundamenteel verschil tussen een hypoid kegeltandwiel en een recht spiraalvormig kegeltandwiel. Dit artikel beschrijft de verschillen tussen de twee typen tandwielen en bespreekt hun toepassingen. Of de tandwielen nu in industriële toepassingen of thuis worden gebruikt, het is essentieel om te begrijpen wat elk type doet en waarom het belangrijk is. Uiteindelijk zal uw eindproduct afhangen van deze verschillen.

Hypoïde kegeltandwielen

In de automobielindustrie worden hypoid kegeltandwielen gebruikt in het differentieel, waardoor de wielen met verschillende snelheden kunnen draaien zonder dat de wegligging van het voertuig in gevaar komt. Deze tandwielkast bestaat uit een kroonwiel en een rondsel, gemonteerd op een drager met andere kegeltandwielen. Deze tandwielen worden ook veelvuldig gebruikt in zware machines, hulpaggregaten en de luchtvaartindustrie. Hieronder staan ​​enkele veelvoorkomende toepassingen van hypoid kegeltandwielen.
In de automobielindustrie worden hypoidtandwielen veelvuldig gebruikt in achterassen, met name in grote vrachtwagens. Hun kenmerkende vorm maakt het mogelijk de aandrijfas dieper in het voertuig te plaatsen, waardoor het zwaartepunt lager komt te liggen en de ruimte in het interieur minimaal wordt beperkt. Dit ontwerp maakt de hypoidtandwielset tot een van de meest efficiënte typen versnellingsbakken op de markt. Naast hun superieure efficiëntie zijn hypoidtandwielen zeer onderhoudsvriendelijk, omdat de vertanding gebaseerd is op een glijdende beweging.
De gefreesde hypoidtandwielen hebben een karakteristieke epicycloïdale spoedcurve langs hun lengteas. De meest gebruikte slijpmethode voor hypoidtandwielen is het semi-completeringsproces, waarbij een komvormige slijpschijf wordt gebruikt om de spoedcurve te vervangen door een cirkelboog. Deze methode heeft echter een belangrijk nadeel: er vindt een ongelijkmatige materiaalafname plaats. Bovendien kan de slijpschijf niet het gehele tandoppervlak afwerken.
De voordelen van een hypoidtandwiel ten opzichte van een spiraalvormig kegeltandwiel zijn onder andere een hogere contactverhouding en een hoger overbrengingskoppel. Deze tandwielen worden voornamelijk gebruikt in aandrijfsystemen van auto's, waar de overbrengingsverhouding van een enkel paar hypoidtandwielen het hoogst is. Het hypoidtandwiel kan warmtebehandeld worden om de duurzaamheid te verhogen en wrijving te verminderen, waardoor het een ideale keuze is voor toepassingen waar snelheid en efficiëntie cruciaal zijn.
Dezelfde techniek die gebruikt wordt voor spiraalvormige kegeltandwielen kan ook toegepast worden op hypoidkegeltandwielen. Deze bewerkingstechniek bestaat uit een tweevoudige voorbewerking gevolgd door een eenvoudige nabewerking. De steekdiameter van hypoidkegeltandwielen kan oplopen tot 2500 mm. Het is mogelijk om de voorbewerking en nabewerking te combineren met dezelfde frees, maar voor hypoidkegeltandwielen wordt de tweevoudige bewerking aanbevolen.
De voordelen van hypoidtandwielen ten opzichte van spiraalvormige kegeltandwielen liggen voornamelijk in de precisie. Een hypoidtandwiel met slechts drie boogminuten speling is efficiënter dan een spiraalvormig kegeltandwiel dat zes boogminuten speling vereist. Dit maakt hypoidtandwielen een aantrekkelijkere keuze voor bewegingsbesturing. Sommigen beweren echter dat hypoidtandwielen niet praktisch zijn voor auto-onderdelen.
Hypoïde tandwielen hebben een unieke vorm: een kegel met tanden die niet parallel lopen. Hun steekvlak bestaat uit twee oppervlakken: een conisch oppervlak en een lijnvormig omwentelingsoppervlak. Een ingeschreven kegel is een veelgebruikt alternatief voor het lijnvormige omwentelingsoppervlak van hypoïde kegeltandwielen en heeft puntcontacten in plaats van lijnen. Hypoïde kegeltandwielen, ontwikkeld in de vroege jaren twintig van de vorige eeuw, worden nog steeds gebruikt in aandrijflijnen van zware vrachtwagens. Naarmate ze aan populariteit winnen, worden ze ook steeds vaker toegepast in de industriële krachtoverbrenging en bewegingsbesturing.

Rechte spiraalvormige kegeltandwielen

Er zijn veel verschillen tussen spiraalvormige kegeltandwielen en de traditionele, niet-spiraalvormige typen. Spiraalvormige kegeltandwielen zijn altijd bolvormig en nooit geconjugeerd, wat de verdeling van de contactspanning beperkt. De spiraalvorm van het kegeltandwiel is, net als de lengte ervan, een belangrijke ontwerpfactor. De spiraalvorm heeft echter een groot aantal voordelen. Hieronder staan ​​er een paar opgesomd.
Spiraalvormige kegeltandwielen zijn over het algemeen verkrijgbaar met steekmaten van 1,5 tot 2500 mm. Ze zijn zeer efficiënt en verkrijgbaar in een breed scala aan tand- en modulecombinaties. Spiraalvormige kegeltandwielen zijn extreem nauwkeurig en duurzaam, en hebben een lage spiraalhoek. Deze eigenschappen maken ze uitstekend geschikt voor precisietoepassingen. Sommige tandwielen zijn echter niet geschikt voor alle toepassingen. Daarom is het belangrijk om te overwegen welk type kegeltandwiel u nodig heeft voordat u tot aankoop overgaat.
Vergeleken met spiraalvormige tandwielen zijn kegeltandwielen gemakkelijker te produceren. De vroegste methode om deze tandwielen te vervaardigen was met behulp van een schaafmachine met een indexeerkop. Dankzij de ontwikkeling van moderne productieprocessen zoals de Revacycle- en Coniflex-systemen kunnen fabrikanten deze tandwielen echter efficiënter produceren. Sommige van deze tandwielen worden gebruikt in opwindwekkers, wasmachines en schroevendraaiers. Ze zijn echter bijzonder lawaaiig en niet geschikt voor gebruik in auto's.
Een rechte kegeltandwieloverbrenging is het meest voorkomende type kegeltandwieloverbrenging, terwijl een spiraalvormige kegeltandwieloverbrenging concave tanden heeft. Dit gebogen ontwerp produceert een groter koppel en axiale stuwkracht dan een rechte kegeltandwieloverbrenging. Rechte tanden kunnen het risico op breuk en oververhitting van apparatuur vergroten en zijn gevoeliger voor breuk. Spiraalvormige kegeltandwielen zijn ook duurzamer en gaan langer mee dan spiraalvormige tandwielen.
Spiraal- en hypoidkegeltandwielen worden gebruikt voor toepassingen met hoge omtreksnelheden en vereisen zeer lage wrijving. Ze worden aanbevolen voor toepassingen waar een laag geluidsniveau essentieel is. Hypoidkegeltandwielen zijn geschikt voor toepassingen waar ze een hoog koppel moeten overbrengen, hoewel het spiraalvormige ontwerp minder effectief is voor het remmen. Om die reden zijn spiraalkegeltandwielen en hypoidkegeltandwielen over het algemeen duurder. Als u van plan bent een nieuw tandwiel te kopen, is het belangrijk om te weten welk type geschikt is voor de toepassing.
Spiraalvormige kegeltandwielen zijn duurder dan standaard kegeltandwielen en hun ontwerp is complexer. Ze hebben echter als voordeel dat ze eenvoudiger te produceren zijn en minder snel overmatig lawaai en trillingen veroorzaken. Bovendien hoeven er minder tanden geslepen te worden, waardoor ze minder lawaai maken dan spiraalvormige kegeltandwielen. Het grootste voordeel van dit ontwerp is de eenvoud, omdat ze per twee geproduceerd kunnen worden, wat tijd en geld bespaart.
In de meeste toepassingen hebben spiraalvormige kegeltandwielen voordelen ten opzichte van hun rechte tegenhangers. Ze zorgen voor een gelijkmatiger verdeelde tandbelasting en kunnen een grotere belasting dragen zonder oppervlaktevermoeidheid. De spiraalhoek van de tanden beïnvloedt ook de axiale belasting. Het is mogelijk om een ​​recht spiraalvormig kegeltandwiel met twee spiraalassen te maken, maar het verschil zit hem in de hoeveelheid axiale belasting die op elke afzonderlijke tand wordt uitgeoefend. Naast een grotere sterkte biedt de spiraalhoek dezelfde efficiëntie als het rechte spiraalvormige tandwiel.

Hypoïde tandwielen

De belangrijkste toepassing van hypoid-tandwielkasten is in de auto-industrie. Ze worden doorgaans gebruikt op de achterassen van personenauto's. De naam is afgeleid van de linksdraaiende spiraalhoek van het rondsel en de rechtsdraaiende spiraalhoek van de kroon. Hypoid-tandwielen hebben ook als voordeel een verschoven zwaartepunt, waardoor de binnenruimte van auto's kleiner wordt. Hypoid-tandwielen worden ook gebruikt in zware vrachtwagens en bussen, waar ze de brandstofefficiëntie kunnen verbeteren.
De hypoid- en spiraalvormige kegeltandwielen kunnen worden geproduceerd door middel van vlakfrezen, een proces dat zeer nauwkeurige en gladde onderdelen oplevert. Dit proces maakt precieze flankoppervlakken en vooraf ontworpen afvlakkingen mogelijk. Deze processen verhogen ook de mechanische weerstand van de tandwielen met een factor 15 tot 20%. Bovendien kunnen ze het geluid verminderen en de mechanische efficiëntie verbeteren. In commerciële toepassingen zijn hypoidtandwielen ideaal voor een stille werking.
Dankzij het gecombineerde ontwerp kunnen hypoidtandwieloverbrengingen met een bepaalde lengte- of profielvorm worden geproduceerd. Deze eigenschap maakt de tandwieloverbrenging ongevoelig voor onnauwkeurigheden in de tandwielkast en vervormingen door belasting. Bovendien stelt de vorm de fabrikant in staat de werkingsuitslagen aan te passen om de gewenste resultaten te bereiken. Deze voordelen maken hypoidtandwieloverbrengingen een aantrekkelijke optie voor veel industrieën. Wat zijn dan de voordelen van hypoidtandwielen in spiraaltandwielen?
Het ontwerp van een hypoidtandwiel is vergelijkbaar met dat van een conventioneel kegeltandwiel. De steekvlakken zijn hyperbolisch in plaats van conisch en de tanden zijn spiraalvormig. Deze configuratie maakt het ook mogelijk om een ​​groter rondsel te gebruiken dan bij een vergelijkbaar kegeltandwiel. Het algehele ontwerp van het hypoidtandwiel maakt assen met een grote diameter en een groot rondsel mogelijk. Het kan worden beschouwd als een kruising tussen een kegeltandwiel en een wormwieloverbrenging.
In personenauto's zijn hypoidtandwielen vrijwel universeel. Hun soepelere werking, grotere sterkte van het rondsel en lagere gewicht maken ze een aantrekkelijke keuze voor veel voertuigtoepassingen. Bovendien zorgt een lagere carrosserie ook voor een lager gewicht van het voertuig. Deze voordelen hebben ertoe geleid dat alle grote autofabrikanten zijn overgestapt op hypoidtandwielen. Het is wel belangrijk om te weten dat ze minder efficiënt zijn dan hun tegenhangers met kegeltandwielen.
Het meest fundamentele ontwerpkenmerk van een hypoidtandwiel is dat het lijncontact behoudt over het gehele aangrijpingsgebied. Met andere woorden, als een rondsel en een kroonwiel met een bepaalde hoekverdraaiing roteren, blijft er lijncontact bestaan ​​over het gehele aangrijpingsgebied. De resulterende overbrengingsverhouding is gelijk aan de hoekverdraaiing van het rondsel en het kroonwiel. Daarom worden hypoidtandwielen ook wel spiraalvormige tandwielen genoemd.

editor by CX 2023-05-10