Kuinka kierukkavaihteiden välityssuhde määritetään. Kierukkavaihteen vähennyssuhde

Tunnisteet; Kierukkavaihteet, kierukan akseli, matokruunu, pronssimato, ruuvivaihde, kierukkapyörä, kierukkaruuvi, kierukkapyörä, matopyörä, hammaspyörät, matopyörä, kierukkapyörä

Kierukkavaihteita käytetään akselien välisen pyörimisliikkeen välittämiseen, jossa akselien risteyskulma on yleensä 0 = 90° (kuva 2.5.1).

Kuva 2.5.1. Kierukkavaihde: 1 - mato; 2 - kruunu matopyörä.

Useimmissa tapauksissa lyijy on mato, eli lyhyt ruuvi, jossa on puolisuunnikkaan muotoinen tai lähellä sitä oleva kierre.

Maton runkoon sopivaksi kierukkapyörän kruunussa on kaarevat hampaat, mikä lisää kosketuslinjojen pituutta tarttumisalueella.

Kierukkapyörä on hammaspyörä-ruuvivaihde, jonka liike tapahtuu ruuviparin periaatteen mukaisesti.

6.1.2 Kierukkavaihteiden laajuus

Kierukkavaihteita käytetään pienille ja keskisuurille tehoille, yleensä enintään 100 kW. Vaihteiden käyttö suurilla tehoilla on epätaloudellista suhteellisen alhaisen hyötysuhteen vuoksi ja vaatii erityistoimenpiteitä vaihteiston jäähdyttämiseksi voimakkaan kuumenemisen välttämiseksi. Kierukkavaihteita käytetään laajalti nosto- ja kuljetuskoneissa, johdinautoissa ja erityisesti siellä, missä vaaditaan suurta kinemaattista tarkkuutta (työkalujen jakolaitteet, noutomekanismit jne.). Kierukkavaihteita käytetään ylikuumenemisen välttämiseksi mieluiten jaksoittaisessa (ei jatkuvassa) käytössä.

6.1.3 Kierukkavaihteen edut

1) Työn sujuvuus ja äänettömyys.
2) Rakenteen tiiviys ja suhteellisen pieni massa.
3) Mahdollisuus suureen vähennykseen, ts. suurten välityssuhteiden saavuttamiseen (joissakin tapauksissa ei voimansiirto jopa 1000).
4) Mahdollisuus saada itsejarruttava voimansiirto, ts. mahdollistaa liikkeen siirtäminen vain matolta pyörälle. Kierukkavaihteen itsejarrutus mahdollistaa mekanismin valmistamisen ilman jarrulaitetta, joka estää pyörän pyörimisen taaksepäin.
5) Suuri kinemaattinen tarkkuus.

6.1.4 Kierukkavaihteiden haitat

1) Suhteellisen alhainen tehokkuus madojen liukumisesta johtuen pyörän hampaiden yli.
2) Merkittävä lämmön vapautuminen madon ja pyörän kosketusalueella.
3) Tarve käyttää niukkoja kitkaa vähentäviä materiaaleja kierukkapyörien vanteissa.
4) Lisääntynyt kulumis- ja takertumisalttius.

6.1.5 Kierukkavaihteiden luokitus

Kidon ulkopinnan muodosta riippuen (kuva 2.5.2) hammaspyörät ovat sylinterimäisellä (a) tai globoidisella (b) kierteellä.

Globoidihammaspyörällä on parantunut hyötysuhde, suurempi kantokyky, mutta se on vaikea valmistaa ja erittäin herkkä laakerin kulumisen aiheuttamalle kierteen aksiaaliselle siirtymälle.

1. Kierukkapyörät toimitetaan kelalinjan suunnasta riippuen oikealla ja vasemmalla.
2. Madon kierrosten (kierteiden) lukumäärästä riippuen vaihteissa on yksi- tai monikierroskierukka.

Kuva 2.5.2. Kierukkavaihteiden kaaviot

3. Madon sijainnista pyörään nähden (kuva 2.5.3) riippuen on vaihteita: alemmilla (a), sivuilla (b) ja ylemmillä (c) kierteillä. Useimmiten madon sijainti määräytyy tuotteen asettelun ehtojen mukaan. Alempaa ruuvia käytetään yleensä ruuvin kehänopeudella u1-5 m/s, jotta vältetään öljyn sekoittumisesta ja roiskeista aiheutuvat häviöt.
4. Lieriömäisen kierteen kierteisen pinnan muodosta riippuen on hammaspyöriä: Archimedean-, kierre- ja kierrematoilla. Jokainen vaatii erilaisen leikkausmenetelmän.

Kuva 2.3.3 Madon sijaintityypit

Kierukkamato on sylinterimäinen kierrehammaspyörä, jonka profiili on kierre ja jonka hampaiden lukumäärä on yhtä suuri kuin kierteen kierrosten lukumäärä.

Käytäntö on osoittanut, että samalla valmistuslaadulla kierukkaleikkausprofiilin muoto ei juurikaan vaikuta voimansiirron suorituskykyyn. Kierukkaleikkausprofiilin valinta riippuu valmistusmenetelmästä ja liittyy myös kierukkapyörän leikkaamiseen käytettävän työkalun muotoon.

Archimedean madot kuva. 2.5.4.

Kuva 2.5.4 Archimedes-mato

6.1.6 Geometriset perussuhteet kierukkavaihteessa

Madon ja pyörän geometriset mitat määritetään kaavoilla, jotka ovat samankaltaisia ​​kuin kaavat hammaspyörät. Kierukkavaihteessa kierukan m laskettu aksiaalimoduuli on yhtä suuri kuin kierukkapyörän päätymoduuli. Laskettujen moduulien m arvot valitaan alueelta: 2; 2,5; 3,15; 4; 5; 6,3; kahdeksan; 10; 12,5; kuusitoista; 20 mm.

6.1.7 Madon tärkeimmät geometriset mitat (kuva 2.5.6):

Kuva 2.5.6 Geometriset parametrit mato

kelan profiilikulma aksiaalisessa leikkauksessa 2а = 40°
arvioitu matoväli (2.5.1),
mistä laskentamoduuli (2.5.2),
kelan isku (2.5.3),
missä z1 on madon kierrosten lukumäärä;
- matokelan pään ja pyörän hampaan korkeus;
- matokelan jalan ja pyörän hampaan korkeus;
- madon jakohalkaisija, eli sellaisen madon sylinterin halkaisija, jossa kelan paksuus on yhtä suuri kuin ontelon leveys,
missä q- moduulien lukumäärä madon jakohalkaisijassa tai madon halkaisijan kerroin.
Jotta mato ei ole liian ohut, q kasvaa laskun myötä m. Ohuet matot saavat käytön aikana suuria taipumia, mikä rikkoo oikean kiinnittymisen.

Madon halkaisijan kertoimien arvot q valitaan alueelta: 7.1; 8,0; 9,0; 10,0; 11,2; 12,5; 14,0; 16,0; 18,0; 20,0; 22,4; 25.0.

Madon leikatun osan pituus riippuu kierrosten lukumäärästä.

6.1.8 Kierukkapyörän geometriset perusmitat

Kuva 2.5.7 Kierukkapyörän geometriset parametrit

kierrosten yläosien halkaisija (2.5.4),
kierrosten yläosien halkaisija (2.5.5),
jaon halkaisija (2.5.6),
hampaan kärjen halkaisija (2.5.7),
pyörän juuren halkaisija (2.5.8)
keskietäisyys - kierukkavaihteen pääparametri

(2.5.9)

missä on työkalun offset-kerroin,
kierukkapyörän suurin halkaisija

(2.5.10)

Kierukkapyörän kruunun leveys riippuu madon kierrosten lukumäärästä: GOST suosittelee parametrien z1, z2, q, m yhdistelmiä, jotka tarjoavat erilaiset välityssuhteet u vakiokeskietäisyyksillä.

6.1.9 Kierukkavaihteen rakenneosat

Useimmissa tapauksissa mato on tehty yhtenä kappaleena akselin kanssa varmistamaan madon jäykkyys.

Pronssin säästämiseksi kierukkapyörän hammaspyörä on valmistettu erikseen valurauta- tai teräslevystä:
1) pyörä, jossa on puristettu kruunu. Tätä mallia käytetään pienikokoisissa pyörissä pienimuotoisessa tuotannossa (kuva 2.5.8).

Kuva 2.5.8 Puristettu pyörä

2) pyörä ruuvatulla kruunulla. Tätä mallia käytetään yli 400 mm:n pyörissä (kuva 2.5.9).

Kuva 2.5.9 Ruuvatulla vanteella varustettu pyörä

3) pyörä, jonka kruunu on valettu teräskeskukseen. Tätä mallia käytetään sarja- ja massatuotanto(Kuva 2.5.10)

Kuva 2.5.10 pyörä valettu kruunu Tegi; Kierukkapyörät, kierukkaakseli, kierukkapyörä, pronssikierukka, ruuvivaihde, kierukkapyörä, kierukkaruuvi, kierukkapyörä, kierukkapyörä, hammaspyörät, kierukkapyörä, kierukkapyörä

4. Kierukkapyörän Z 2 hampaiden lukumäärä määritetään kaavalla:

Z 2 = Z 1 U, (87)

5. Madon halkaisijan kertoimeksi q (jakavaan pyöreään kierteeseen mahtuvien moduulien lukumäärä) otetaan q = 8 tai 10, ja kevyesti kuormitetuilla vaihteilla - T 2 ≤ 300 N∙m q = 12 tai 14.

6. Kierukkakäämin jakokulma:

7. Kuorman pitoisuuskerroin K Нβ:

Vakiokuormalla K Hβ \u003d 1 ja muuttujalla

(89)

missä Z 2 - pyörän hampaiden lukumäärä;

Θ - madon muodonmuutoskerroin (taulukko 16);

χ on kerroin, joka ottaa huomioon kuormituksen muutoksen luonteen: vakiokuormalla χ=1, muuttuvalla kuormalla χ=0,6 ja merkittävillä vaihteluilla χ=0,3.

Dynaaminen kuormituskerroin otetaan välillä K H V = 1,0 ... 1,3.

8. Madon vääntömomentti:

missä P 1 - madon teho, kW;

ω 1 - madon kulmanopeus, rad / s.

9. Kierukkapyörän vääntömomentti:

T 2 \u003d T 1 ∙u∙η, N × m (90)

missä sinä olet suhde mato vaihde;

η - tehokkuus kierukkavaihteisto (otettu: Z 1 = 1; η = 0,7…0,75; Z 1 = 2; η = 0,75… 0,82; kohdassa: Z 1 = 4; η = 0,82… 0,92).

Taulukko 16 - Madon muodonmuutoskerroin Ө in

riippuen Z1:stä ja q:sta

Z1	q
		12,5

10. Keskipisteetäisyys pyörän hampaiden kosketuslujuuden perusteella:

mm (91)

missä [σ] N on pyörän hampaiden sallittu kosketusjännitys, N/mm2;

q on madon halkaisijoiden kerroin;

Z 2 - pyörän hampaiden lukumäärä;

T 2 - pyörän vääntömomentti, N × m.

Arvot ja W pyöristetään GOST 2144-76:n mukaisesti.

1. rivi - 40; 50; 63; 80; sata; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500;

2. rivi - 140; 180; 225; 280; 355; 450.

11. Kierukkavaihteistomoduuli:

Saatu arvo pyöristetään standardin mukaan lähimpään sarjaan:

1. rivi - 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0; 10; 12,5; 16,0; 20,0;

2. rivi - 3,0; 3,5; 6,0; 7,0; 12.0.

12. Määritä keskietäisyyden uusi arvo:

ja w = , mm (93)

13. Tarkista kosketuslujuuden laskenta kaavan mukaan:

, MPa (94)

Dynaamisen kuormituskertoimen K N V arvo valitaan taulukon 17 mukaan suhteista:

Taulukko 17 - Kertoimen K N V arvo

V, m/s
KN V		1,07	1,14	1,22	1,3

Madon kehänopeus:

V = ω 1, m/s (95)

Jakavan madon halkaisija:

d 1 \u003d m q, mm (96)

14. Pyörän hampaiden tarkastuslaskenta taivutusjännityksille:

, MPa (97)

jossa K Fβ = K Hβ ja K FV = K H V -kertoimet (aiemmin määritelty);

kierukkapyörän hampaiden muotokertoimen arvot on otettu taulukosta 18 riippuen hampaiden vastaavasta määrästä, ja ;

d 2 - jakopyörän halkaisija.

Taulukko 18 - Hampaiden muototekijäarvot Y F

	1,98	1,88	1,85	1,80	1,76	1,71	1,64	1,61
	1,55	1,48	1,45	1,40	1,34	1,30	1,27	1,24

Pronssista valmistettujen kierukkapyörien hampaiden sallittu taivutusjännitys: kun hampaat toimivat toisella puolella

kun hampaat toimivat molemmin puolin (peruutusvaihteella)

, MPa (99)

missä σ T ja σ b ovat vastaavasti pronssin myötöraja ja vetolujuus (katso taulukko 13).

Kestävyyskerroin (100)

missä N 0 =10 6, vastaava jännitysjaksojen lukumäärä N E määritetään kaavalla, jossa eksponentti m=9. Jos N E<10 6 , то принимают N Е =10 6 , а если N Е >25·10 6 , ota sitten N E =25·10 6 .

Sallittu taivutusjännitys [σ F2 ] valurautakierukkahammaspyörän hampaille hampaiden toisella puolella [σ F2 ]= hampaiden molemmilla puolilla [σ F2 ]=

missä σ bu on valuraudan taivutuslujuus (katso taulukko 13).

15. Madon liukunopeus:

, m/s (101)

missä m on lähetysmoduuli, mm;

ω 1 - madon kulmanopeus, rad / s;

Z 1 - madon kierrosten lukumäärä.

16. Kerroin hyödyllistä toimintaa matovaihteisto, ottaen huomioon vaihteiston laakerien häviöt:

, (102)

missä γ on matokelan jakokulma;

φ 1 - pienentynyt kitkakulma (valittu taulukosta 19).

17. Madon mitat:

Madon jakohalkaisija, d 1 \u003d q m, mm.

Kansien halkaisija (ulkohalkaisija) d a1 \u003d d 1 + 2m, mm.

Syvennyshalkaisija, mm (Arkhimedeen ja konvoluutin osalta)

, mm (103)

Leikatun osan pituus B ≥ (C 1 + C 2 Z 2) m + 25, mm (104)

Perinteinen käärimiskulma , (108)

Taulukko 19 - Pienempi kitkakerroin f 1 ja kitkakulma φ 1, kun fosforipronssinen kierukkapyörä toimii teräsmatolla

V C K	f1	φ 1	V C K	f1	φ 1
0,01	0,11-0,12	6 0 17-6 0 51	2,0	0,035-0,45	2 0 00-2 0 35
0,10	0,08-0,09	4 0 34-5 0 06	2,5	0,030-0,040	1 0 43-2 0 17
0,25	0,065-0,075	3 0 43-4 0 17	3,0	0,028-0,035	1 0 36-2 0 00
0,5	0,055-0,065

L.5 matovaihteet.

1. Yleistä tietoa, siirtolaite, materiaalit, laajuus, edut ja haitat.

2. Kierukkapyörän mittojen geometrinen suhde Arkhimedeen kierteeseen.

3. Kierukkavaihteiden suorituskyvyn pääkriteerit ja niiden lujuuslaskenta.

4. Kierukkavaihteen lämpölaskenta.

5. Kierukkavaihteiden suunnittelulaskennan järjestys.

1. Yleistä tietoa, siirtolaite, materiaalit, laajuus, edut ja haitat.

Matovarusteet(Kuva 5.1, s. 131 Markhel) - mekanismi pyörityksen siirtämiseksi akselien välillä kierukkaruuvin (kierukka 1) ja siihen liittyvän kierukkapyörän 2 avulla.

Akseleiden geometriset akselit risteytyvät 90 0 kulmassa. Johtava elementti on yleensä mato (yleensä se on ruuvi, jossa on puolisuunnikkaan muotoinen kierre), käyttöelementti on kierukkapyörä, jossa on erikoismuotoiset hampaat, joka on saatu keskinäisen taivutuksen seurauksena madon käännösten kanssa.

Kierukkavaihteita on kahta tyyppiä: lieriömäiset (sylinterimatoilla, katso kuva 5.1, a, v); globoidi (globoidimadoilla, katso kuva 5.1, b).

Kierukkavaihteita käytetään pienillä ja keskisuurilla tehoilla tekniikan eri aloilla.

Kysymys : Mitä sylinteri- ja kartiohammaspyöristä käytetään siirtämään pyöriminen akselien välillä, joiden akselit ovat ristissä?

- Pyörityksen siirtämiseen akselien välillä, joiden akselit ovat ristissä, sylinterimäiset kierre- ja kartiohypoidivaihteet ovat hyväksyttäviä.

Kierukkapyörää, jossa kierualla ja pyörällä on sylinterimäiset jako- ja alkupinnat, kutsutaan ns.sylinterimäinen kierukkavaihde.

Kelaprofiilin muodosta riippuen on:

Archimedean mato (kuva 5.2, a) - lieriömäinen mato, jonka käämin päätyprofiili on arkhimedelainen spiraali. Tämä mato on kuin ruuvi, jossa on puolisuunnikkaan muotoinen kierre;

Evoluutiomato (kuva 5.2, b); sen päätyosassa on kierrekelaprofiili (kuten kierrehammaspyörä);

Convolute mato; käämin päätyprofiili on pitkänomainen tai lyhennetty evoluutio.

Insinöörityössä alkaen lieriömäisiä matoja yleisin Archimedean matoja. Niitä voidaan leikata tavanomaisilla sorveilla tai kierrejyrsinkoneilla.

Kierrosten lukumäärän mukaan madot jaetaan yksisäikeisiin ja monisäikeisiin, käännöksen suunnassa - vasemmalle tai oikealle. Yleisin oikea suunta madon kierrosten lukumäärällä välityssuhteen mukaan ;valita niin, että saat pyörän hampaiden lukumäärän

.

Kun madon kierrosten (käännösten) lukumäärä kasvaa, helix-kulma kasvaa, mikä lisää siirtotehokkuutta. Siksi yksikäännösmatoja ei suositella käytettäväksi, ellei se ole ehdottoman välttämätöntä.

Useimmissa tapauksissa madot valmistetaan yhtenä kappaleena akselin kanssa, harvemmin - erillään akselista ja kiinnitetään sitten siihen.

Kierukkapyörässä (kuva 5.1, a), toisin kuin kierrehammaspyörissä, on kovera hampaan muoto, mikä auttaa sovittamaan kierukkakierrokset.

Kierukkapyörän hampaiden suunta ja nousukulma vastaavat kierukkakierrosten suuntaa ja nousukulmaa.

Pyörän hampaiden vähimmäismäärä

määräytyy sen perusteella, ettei alileikkausta ole ja joka tarjoaa riittävän tartuntapinnan. Voimansiirroille on suositeltavaa ottaa

, apukinemaattisissa vaihteissa

. Hampaiden enimmäismäärää ei ole rajoitettu, mutta voimansiirroissa ne vievät usein 50-60 (jopa 80). Kinemaattisissa vaihteissa se voi saavuttaa jopa 600-1000.

Kysymys : Mitkä vaihteet näkyvät kuvassa 5.2?

- Kuvassa 5.2 näyttää sylinterimäiset kierukkavaihteet.

Kuvassa näkyvä matopyörä. 5.4 kutsutaan globoidiksi. Sen madon käämit sijaitsevat globoidin (torus) pinnalla. Tämä vaihde ilmestyi suhteellisen äskettäin, sillä on lisääntynyt kantavuus (1,5-2 kertaa enemmän kuin tavanomaisissa kierukkavaihteissa), koska globoidivaihteiden kosketuslinja sijaitsee suotuisasti, mikä parantaa öljykiilien muodostumisen olosuhteita ja on suuri pyörän hampaiden lukumäärä ja madon kierrokset.

Globoid-vaihteet vaativat lisääntynyttä tarkkuutta valmistuksessa ja asennuksessa, keinotekoista jäähdytystä. Näitä vaihteita käytetään harvemmin kuin sylinterimäisiä vaihteita.

Kysymys: Mikä on suurin syy globoidihammaspyörien lisääntyneeseen kantavuuteen verrattuna lieriömäisiin kierukkavaihteisiin?

- Globoidisessa hammaspyörässä oleva mato peittää pyörän kaaressa (vrt. kuva 5.2 ja kuva 5.4), joten samoilla kokonaismitoilla kytkeytyy samanaikaisesti suuri määrä hampaita kuin perinteisessä lieriömäisessä kierukkavaihteessa, joten globoidi vaihteet voivat lähettää yhdellä ja samalla kokonaismitat suuremmalla teholla.

Kierukkavaihteiden materiaalit.

Kierukkavaihteen materiaaleissa on oltava alhainen kitkakerroin, korkea kulutuskestävyys ja alhainen tarttumistaipumus. Yleensä nämä ovat erilaisia ​​materiaaleja.

Madot valmistetaan pääasiassa teräslaaduista 40, 45, 50 karkaisulla asti HRC45-55 ; 15X; 20X; 40X; 40HN; 12ХН3, 18ХГТ hiiletyksellä ja karkaisulla aina HRC58-63 .

Kierukkapyörät (tai niiden kruunut) on valmistettu vain kitkaa vähentävistä seoksista.

Jopa 2 m/s liukunopeudella ja suurella pyörien halkaisijalla niiden valmistukseen voidaan käyttää valurautalaatuja SCH15, SCH20, SCH25; jopa 6 m / s - käytetään alumiini-rautapronssia BrA9Zh4, käytetään jopa 25 m / s ja pitkäaikaista työtä keskeytyksettä, tinapronssia BrO10F, tina-nikkelipronssia BrONF.

Kysymys : Onko mahdollista tehdä mato valuraudasta tai pronssista?

- Ei suositeltu. Harmaa valurautaa käytetään vain ei-vastuullisissa hidasnopeuksisissa vaihteissa madojen valmistukseen; ei-rautametalliseosten säästämiseksi ei-kriittisissä (ei-tehoisissa) hammaspyörissä, joissa on halkaisijaltaan suuria pyöriä, mato on valmistettu pronssista.

Kysymys : Mitkä ovat yleisimmät vaihtoehdot madon ja matopyörän materiaalien yhdistämiseen:

Teräs-valurauta;

Valurauta-valurauta;

Pronssi - teräs;

Teräs - pronssi;

Valurauta - pronssi.

-Vastaus: teräs - pronssi.

Kierukkavälityssuhdeu määritettynä ehdolla, että jokaisella madon kierroksella pyörä pyörii hampaiden lukumäärällä, joka on yhtä suuri kuin madon kierrosten lukumäärä:

,

missä - kierukkapyörän hampaiden lukumäärä;

- madon kierrosten lukumäärä.

Kysymys : Määritä kierukkapyörän hampaiden lukumäärä, jos kierteiden määrä

, suhde

?

- Kierukkavaihteen hampaiden lukumäärä tässä esimerkissä.

Kierukkavaihteiden edut:

Mahdollisuus saada suuria välityssuhteita (yksi pari - 8 - 100 ja kinemaattisissa vaihteissa - jopa 1000);

Tasainen ja hiljainen toiminta;

Mahdollisuus suorittaa itsejarruttava voimansiirto (manuaaliset nostonostimet);

Voimansiirtorakenteen kompakti ja suhteellisen pieni massa.

Vikoja:

Suhteellisen alhainen hyötysuhde (0,7-0,92), itsejarruttavilla vaihteilla - jopa 0,5;

Voimakas vaihteistolämmitys pitkän käytön aikana;

Tarve käyttää kalliita kitkaa estäviä materiaaleja pyörässä;

Pieni verrattuna vaihteiston lähetystehoon (jopa 200 kW, useammin - jopa 50 kW).