Sağdan Tahrikli Dik Açılı Araçlar İçin Spiral Dişliler

Spiral dişliler, mekanik sistemlerde torku iletmek için kullanılır. Konik dişli, spiral dişlinin özel bir türüdür. Birbirine kenetlenen iki dişliden oluşur. Her iki dişli de bir yatakla birbirine bağlanır. Negatif itme kuvvetinin onları birbirine itmesi için iki dişlinin birbirine kenetlenmiş olması gerekir. Yatakta eksenel boşluk oluşursa, kenetlenmede boşluk olmaz. Dahası, spiral dişlinin tasarımı geometrik diş şekillerine dayanmaktadır.

Spiral dişli çark için denklemler

Sapma teorisi, pinyon ve dişli çarkın adım koni yarıçaplarının farklı yönlerde eğimli olmasını gerektirir. Bu, dişli çarkın dişinin dışbükey yüzeyinin eğiminin artırılması ve pinyon dişinin içbükey yüzeyinin eğiminin azaltılmasıyla sağlanır. Pinyon, merkezî bir deliğe ve spiral dişlerin ekseninden kaydırılmış çok sayıda enine eksene sahip halka şeklinde bir tekerlektir.
Spiral konik dişlilerin helisel bir diş yan yüzeyi vardır. Spiral, kesici eğrisiyle tutarlıdır. Spiral açısı b, adım konisinin genatriks elemanına eşittir. Ortalama spiral açısı bm, genatriks elemanı ile diş yan yüzeyi arasındaki açıdır. Tablo 2'deki denklemler, Gleason'dan gelen Geniş Bıçaklı ve Tek Taraflı dişliler için özeldir.
Logaritmik spiral konik dişlinin diş yan yüzey denklemi, diş yan yüzeylerinin oluşum mekanizması kullanılarak türetilmiştir. Logaritmik spiral konik dişlinin teğetsel temas kuvveti ve normal basınç açısı sırasıyla yaklaşık yirmi derece ve 35 derece olarak bulunmuştur. Bu iki hareket denklemi türü, iletimin durağanlığını belirlemede ortaya çıkan sorunları çözmek için kullanılmıştır. Logaritmik spiral konik dişli kavrama teorisi henüz başlangıç ​​aşamasında olsa da, nasıl çalıştığını anlamak için iyi bir başlangıç ​​noktası sağlamaktadır.
Bu geometri birçok farklı çözüme sahiptir. Bununla birlikte, başlıca iki çözüm, dişli ve pinyonun kök açısı ve spiral dişlinin çapı ile tanımlanır. İkincisi, sınırlandırılması zor bir çözümdür. Referans olarak bir konik dişli dişinin 3 boyutlu bir çizimi kullanılır. Diş boşluğu profilinin yarıçapları, diş boşluğunun alt köşelerine yerleştirilen uç nokta kısıtlamalarıyla tanımlanır. Daha sonra, dişli dişinin yarıçapları açı ile belirlenir.
Bir spiral dişlinin koni mesafesi Am, diş geometrisi olarak da bilinir. Koni mesafesi, kesici yolun çeşitli bölümleriyle ilişkili olmalıdır. Koni mesafesi aralığı Am, yan yüzeylerin basınç açısıyla ilişkilendirilebilmelidir. Bir konik dişlinin taban yarıçaplarının tanımlanması gerekmez, ancak konik dişlinin hipoid ofseti yoksa bu geometri dikkate alınmalıdır. Bir spiral konik dişlinin diş geometrisini geliştirirken, ilk adım terminolojiyi dişli yerine pinyon olarak değiştirmektir.
Normal sistem, helisel dişlilerin imalatı için daha uygundur. Ayrıca, helisel dişlilerin aynı helis açısına sahip olması gerekir. Zıt yönlü helisel dişliler birbirleriyle kenetlenmelidir. Benzer şekilde, profil kaydırmalı vidalı dişliler daha karmaşık bir kenetleme gerektirir. Bu dişli çifti, düz dişliye benzer şekilde üretilebilir. Ayrıca, helisel dişlilerin kenetlenmesi için hesaplamalar Tablo 7-1'de sunulmuştur.

Spiral konik dişlilerin tasarımı

Önerilen spiral konik dişli tasarımı, diş yüzeyi geometrisini belirlemek için bir fonksiyon-şekil eşleme yöntemi kullanmaktadır. Bu katı model daha sonra doğruluğunu belirlemek için bir yüzey sapma yöntemiyle test edilir. Diğer dik açılı dişli tiplerine kıyasla, spiral konik dişliler daha verimli ve kompakttır. CZPT Gear Company dişlileri AGMA standartlarına uygundur. Daha yüksek kaliteli bir spiral konik dişli seti 99% verimliliğine ulaşır.
Geometrik elemanlara dayalı geometrik bir dişli çifti, spiral konik dişliler için önerilmiş ve analiz edilmiştir. Bu yaklaşım, yüksek temas dayanımı sağlayabilir ve şaft açısı sapmalarına karşı duyarsızdır. Spiral konik dişlilerin geometrik elemanları modellenmiş ve tartışılmıştır. Temas desenleri ve sapmanın yük taşıma kapasitesi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ayrıca, tasarımın bir prototipi üretilmiş ve doğruluğunu doğrulamak için yuvarlanma testleri yapılmıştır.
Spiral konik dişlinin üç temel elemanı pinyon-dişli çifti, giriş ve çıkış milleri ve yardımcı yan yüzeydir. Giriş ve çıkış milleri burulmaya maruz kalır, pinyon-dişli çifti burulma rijitliğine sahiptir ve sistemin esnekliği küçüktür. Bu faktörler, spiral konik dişlileri kavrama darbesi için ideal hale getirir. Kavrama darbesini iyileştirmek için, takım parametreleri ve başlangıç ​​makine ayarları kullanılarak matematiksel bir model geliştirilmiştir.
Son yıllarda, yüksek performanslı spiral konik dişliler üretmek için imalat teknolojisinde çeşitli ilerlemeler kaydedildi. Ding ve arkadaşları gibi araştırmacılar, diş kenarı temasını ortadan kaldırmak için makine ayarlarını ve kesici bıçak profillerini optimize ettiler ve sonuç olarak hassas ve büyük bir spiral konik dişli elde ettiler. Aslında, bu işlem günümüzde hala spiral konik dişlilerin üretiminde kullanılmaktadır. Bu teknolojiyle ilgileniyorsanız, okumaya devam edin!
Spiral konik dişlilerin tasarımı karmaşık ve detaylı olup, uzman makinistlerin becerilerini gerektirir. Spiral konik dişliler, bir sistemden diğerine güç aktarımı için en gelişmiş teknolojiyi temsil eder. Spiral konik dişlilerin üretimi eskiden zor olsa da, günümüzde yaygın olarak birçok uygulamada kullanılmaktadır. Aslında, spiral konik dişliler dik açılı güç aktarımı için altın standarttır. Geleneksel konik dişli makineleri spiral konik dişlilerin üretiminde kullanılabilirken, çift konik dişlilerin üretimi çok karmaşıktır. Çift spiral konik dişli takımı, geleneksel konik dişli makineleriyle işlenemez. Sonuç olarak, yeni üretim yöntemleri geliştirilmiştir. Çift spiral konik dişli takımı için bir prototip oluşturmak üzere eklemeli üretim yöntemi kullanılmış olup, çok eksenli bir CNC tezgah merkezinin üretimi de bunu takip edecektir.
Spiral konik dişliler, helikopterlerin ve uzay araçlarının güç ünitelerinin kritik bileşenleridir. Dayanıklılıkları, uzun ömürleri ve dişli geçiş performansları güvenlik açısından çok önemlidir. Birçok araştırmacı bu sorunları çözmek için spiral konik dişlilere yönelmiştir. Bir zorluk, gürültüyü azaltmak, iletim verimliliğini artırmak ve uzun ömürlülüğü sağlamaktır. Bu nedenle, spiral konik dişliler düz konik dişlilere göre daha küçük çaplı olabilir. Spiral konik dişlilerle ilgileniyorsanız, bu makaleye göz atın.

Geometrik olarak elde edilen diş formlarına ilişkin sınırlamalar

Bir spiral dişlinin geometrik olarak elde edilen diş formları, doğrusal olmayan bir programlama probleminden hesaplanabilir. Diş yaklaşımı Z, temas normali boyunca doğrusal yer değiştirme hatasıdır. Bu, Denklem (23)'te verilen formül kullanılarak birkaç ek parametre ile hesaplanabilir. Bununla birlikte, gerinim sinyalinin sinyal-gürültü oranı küçük olduğundan, sonuç küçük yükler için doğru değildir.
Geometrik olarak elde edilen diş formları, çizgi ve nokta temaslı diş formlarına yol açabilir. Bununla birlikte, diş gövdeleri geometrik olarak elde edilen diş formuna girdiğinde sınırları vardır. Buna diş profillerinin girişimi denir. Bu sınır çeşitli başka yöntemlerle aşılabilse de, geometrik olarak elde edilen diş formları dişlerin birbirine geçme ve dayanıklılığı ile sınırlıdır. Sadece dişli çarkın birbirine geçmesi yeterli ve göreceli hareket yeterli olduğunda kullanılabilirler.
Diş profili ölçümü sırasında, dişli ile LTS arasındaki göreceli konum sürekli değişecektir. Sensör montaj yüzeyi dönme eksenine paralel olmalıdır. Sensörün gerçek yönü bu idealden farklı olabilir. Bu, dişli mili desteğinin ve platformun geometrik toleranslarından kaynaklanabilir. Bununla birlikte, bu etki minimaldir ve ciddi bir sorun teşkil etmez. Bu nedenle, pahalı deneysel prosedürlere gerek kalmadan spiral dişlinin geometrik olarak elde edilmiş diş formlarını elde etmek mümkündür.
Spiral dişli çarkın geometrik olarak elde edilen diş formlarının ölçüm süreci, dişli çarkın bir ucunun optik ölçümlerinden oluşturulan ideal bir involüt profiline dayanmaktadır. Bu profilin, LTS'nin genel yönelimine ve dönme eksenine göre neredeyse mükemmel olduğu varsayılmaktadır. Eğim ve sapma açılarında küçük sapmalar mevcuttur. Alt ve üst sınırlar sırasıyla -10 ve -10 derece olarak belirlenmiştir.
Spiral dişli çarkların diş şekilleri, düz dişli çarkların dişlerinin değiştirilmesiyle elde edilir. Bununla birlikte, spiral dişli çarkların diş şekli hala çeşitli sınırlamalara tabidir. Diş şekline ek olarak, adım çapı da açısal boşluğu etkiler. Bu iki parametrenin değerleri, bir dişli ağında her bir dişli için farklılık gösterir. Bunlar, iletim oranıyla ilişkilidir. Bu anlaşıldığında, karşılık gelen bir diş şekline sahip bir dişli çark oluşturmak mümkündür.
Spiral dişli çarkın uzunluğu ve enine taban adımı aynı olduğundan, her profilin helis açısı eşittir. Bu, kavrama için çok önemlidir. Kusurlu bir taban adımı, dişliler arasında eşit olmayan yük paylaşımına yol açarak bazı dişlerde nominalden daha yüksek yüklere neden olur. Bu da genlik modülasyonlu titreşimlere ve gürültüye yol açar. Ayrıca, kök yuvarlatma ve involütün sınır noktası, uç çapından önce temasın azalmasına veya ortadan kalkmasına neden olabilir.

CX tarafından düzenlendi, 25.11.2023