Spiralväxlar för högervinkeldrivna kugghjul

Spiralkugghjul används i mekaniska system för att överföra vridmoment. Koniska kugghjul är en speciell typ av spiralkugghjul. Det består av två kugghjul som är i ingrepp med varandra. Båda kugghjulen är sammankopplade med ett lager. De två kugghjulen måste vara i ingreppsriktning så att den negativa dragkraften trycker dem mot varandra. Om axiellt glapp uppstår i lagret kommer ingreppet inte att ha något glapp. Dessutom är spiralkugghjulets konstruktion baserad på geometriska kuggformer.

Ekvationer för spiralväxel

Divergensteorin kräver att stigningskonradierna för pinjongen och kugghjulet är snedställda i olika riktningar. Detta görs genom att öka lutningen på den konvexa ytan på kugghjulets tand och minska lutningen på den konkava ytan på pinjongens tand. Pinjongen är ett ringformat hjul med en central borrning och ett flertal tvärgående axlar som är förskjutna från spiraltändernas axel.
Spiralformade koniska kugghjul har en spiralformad kuggflank. Spiralen överensstämmer med skärkurvan. Spiralvinkeln b är lika med stigningskonens genatrixelement. Medelspiralvinkeln bm är vinkeln mellan genatrixelementet och kuggflanken. Ekvationerna i tabell 2 är specifika för Spread Blade- och Single Side-kugghjulen från Gleason.
Kuggflankekvationen för en logaritmisk spiralformad konisk kugghjul härleds med hjälp av kuggflankernas formationsmekanism. Den tangentiella kontaktkraften och den normala tryckvinkeln för den logaritmiska spiralformade koniska kugghjulet befanns vara cirka tjugo grader respektive 35 grader. Dessa två typer av rörelseekvationer användes för att lösa de problem som uppstår vid bestämning av transmissionens stationära tillstånd. Även om teorin om logaritmisk spiralformad konisk kugghjulsingrepp fortfarande är i sin linda, ger den en bra utgångspunkt för att förstå hur det fungerar.
Denna geometri har många olika lösningar. De två viktigaste definieras dock av rotvinkeln på kugghjulet och pinjongen samt diametern på spiralhjulet. Den senare är svår att begränsa. En 3D-skiss av en konisk kugghjulstand används som referens. Radierna för kuggutrymmesprofilen definieras av ändpunktsbegränsningar placerade på kuggutrymmets nedre hörn. Sedan bestäms kugghjulets radier av vinkeln.
Konavståndet Am för ett spiralhjul är även känt som kugggeometrin. Konavståndet bör korrelera med de olika sektionerna av skärbanan. Konavståndsintervallet Am måste kunna korrelera med flankernas tryckvinkel. Basradien för ett koniskt kugghjul behöver inte definieras, men denna geometri bör beaktas om koniskt kugghjul inte har en hypoidförskjutning. Vid utveckling av kugggeometrin för ett spiralformat koniskt kugghjul är det första steget att konvertera terminologin till pinjong istället för kugghjul.
Det normala systemet är mer bekvämt för tillverkning av spiralkugghjul. Dessutom måste spiralkugghjulen ha samma spiralvinkel. De motstående spiralkugghjulen måste gripa in i varandra. Likaså kräver profilförskjutna skruvkugghjul mer komplex ingrepp. Detta kugghjulspar kan tillverkas på ett liknande sätt som ett cylindriskt kugghjul. Vidare presenteras beräkningarna för ingreppet av spiralkugghjul i tabell 7-1.

Utformning av spiralformade koniska kugghjul

En föreslagen design av spiralformade koniska kugghjul använder en funktion-till-form-mappningsmetod för att bestämma kuggytans geometri. Denna solida modell testas sedan med en ytavvikelsemetod för att avgöra om den är noggrann. Jämfört med andra rätvinkliga kugghjulstyper är spiralformade koniska kugghjul mer effektiva och kompakta. CZPT Gear Company-kugghjul uppfyller AGMA-standarder. En spiralformad konisk kugghjulssats av högre kvalitet uppnår 99%-effektivitet.
Ett geometriskt ingreppspar baserat på geometriska element föreslås och analyseras för spiralformade koniska kugghjul. Denna metod kan ge hög kontakthållfasthet och är okänslig för axelvinkelfeljustering. Geometriska element hos spiralformade koniska kugghjul modelleras och diskuteras. Kontaktmönster undersöks, liksom effekten av feljustering på lastkapaciteten. Dessutom tillverkas en prototyp av konstruktionen och rulltester utförs för att verifiera dess noggrannhet.
De tre grundelementen i en spiralformad konisk kugghjul är pinjong-kugghjulsparet, ingående och utgående axlar och hjälpflanken. Ingående och utgående axlar är vridna, pinjong-kugghjulsparet är vridstyvt och systemets elasticitet är liten. Dessa faktorer gör spiralformade koniska kugghjul idealiska för ingreppsstötar. För att förbättra ingreppsstötarna utvecklas en matematisk modell med hjälp av verktygsparametrar och maskininställningar.
Under senare år har flera framsteg inom tillverkningstekniken gjorts för att producera högpresterande spiralformade koniska kugghjul. Forskare som Ding et al. optimerade maskininställningarna och skärbladsprofilerna för att eliminera kontakt med tandkanten, och resultatet blev en exakt och stor spiralformad konisk kugghjul. Faktum är att denna process fortfarande används idag för tillverkning av spiralformade koniska kugghjul. Om du är intresserad av den här tekniken bör du läsa vidare!
Konstruktionen av spiralformade koniska kugghjul är komplex och invecklad och kräver skicklighet hos experter på maskinteknik. Spiralformade koniska kugghjul är den senaste tekniken för att överföra kraft från ett system till ett annat. Även om spiralformade koniska kugghjul en gång var svåra att tillverka, är de nu vanliga och används i stor utsträckning i många tillämpningar. Faktum är att spiralformade koniska kugghjul är guldstandarden för rätvinklig kraftöverföring. Medan konventionella koniska kugghjulsmaskiner kan användas för att tillverka spiralformade koniska kugghjul, är det mycket komplext att producera dubbla koniska kugghjul. Det dubbla spiralformade koniska kugghjulsuppsättningen kan inte bearbetas med traditionella koniska kugghjulsmaskiner. Följaktligen har nya tillverkningsmetoder utvecklats. En additiv tillverkningsmetod användes för att skapa en prototyp för ett dubbelt spiralformat koniskt kugghjulsuppsättning, och tillverkningen av ett fleraxligt CNC-maskincenter kommer att följa.
Spiralformade koniska kugghjul är viktiga komponenter i helikoptrar och flygkraftverk. Deras hållbarhet, uthållighet och ingreppsprestanda är avgörande för säkerheten. Många forskare har vänt sig till spiralformade koniska kugghjul för att åtgärda dessa problem. En utmaning är att minska buller, förbättra transmissionseffektiviteten och öka deras uthållighet. Av denna anledning kan spiralformade koniska kugghjul ha mindre diameter än raka koniska kugghjul. Om du är intresserad av spiralformade koniska kugghjul, kolla in den här artikeln.

Begränsningar för geometriskt erhållna tandformer

De geometriskt erhållna kuggformerna för ett spiralhjul kan beräknas från ett ickelinjärt programmeringsproblem. Kuggmetoden Z är det linjära förskjutningsfelet längs kontaktnormalen. Den kan beräknas med hjälp av formeln som ges i ekvation (23) med några ytterligare parametrar. Resultatet är dock inte korrekt för små belastningar eftersom signal-brusförhållandet för töjningssignalen är litet.
Geometriskt erhållna tandformer kan leda till linje- och punktkontaktande tandformer. De har dock sina begränsningar när tandkropparna invaderar den geometriskt erhållna tandformen. Detta kallas interferens av tandprofiler. Även om denna begränsning kan övervinnas med flera andra metoder, begränsas de geometriskt erhållna tandformerna av tändernas ingrepp och hållfasthet. De kan endast användas när kugghjulets ingrepp är tillräckligt och den relativa rörelsen är tillräcklig.
Under mätningen av tandprofilen kommer den relativa positionen mellan kugghjulet och LTS:en ständigt att förändras. Sensorns monteringsyta bör vara parallell med rotationsaxeln. Sensorns faktiska orientering kan skilja sig från detta ideal. Detta kan bero på geometriska toleranser hos kugghjulets axelstöd och plattformen. Denna effekt är dock minimal och inte ett allvarligt problem. Det är därför möjligt att erhålla de geometriskt erhållna tandformerna hos spiralhjul utan att genomgå dyra experimentella procedurer.
Mätningsprocessen för geometriskt erhållna kuggformer på ett spiralhjul baseras på en ideal evolventprofil genererad från optiska mätningar av ena änden av drevet. Denna profil antas vara nästan perfekt baserat på den allmänna orienteringen av LTS och rotationsaxeln. Det finns små avvikelser i stignings- och girvinklarna. Nedre och övre gränser bestäms till –10 respektive -10 grader.
Kuggformen på ett spiralhjul härstammar från ersättningskuggning. Kuggformen på ett spiralhjul är dock fortfarande föremål för olika begränsningar. Förutom kuggformen påverkar även stigningsdiametern vinkelspelet. Värdena på dessa två parametrar varierar för varje kugghjul i ett ingrepp. De är relaterade till utväxlingsförhållandet. När detta är förstått är det möjligt att skapa ett kugghjul med motsvarande kuggform.
Eftersom längden och den tvärgående basstigningen på ett spiralhjul är densamma, är spiralvinkeln för varje profil lika. Detta är avgörande för ingreppet. En ofullständig basstigning resulterar i en ojämn lastfördelning mellan kuggarna, vilket leder till högre belastningar än nominellt i vissa kuggar. Detta leder till amplitudmodulerade vibrationer och buller. Dessutom kan gränspunkten för rotfilén och evolventen minskas eller eliminera kontakt före spetsdiametern.

editor by czh 2023-01-28