Kierukkavaihteen moduulin kaava. Kierukkavaihteet

Toimintaperiaate ja laajuus. Kierukkavaihteella (Kuva 11.19) tarkoitetaan hammaspyöriä, joissa on ristikkäiset akselit. Risteyskulma on yleensä 90°. Kierukkavaihteiden liike muunnetaan kierukkaparin periaatteen tai kaltevan tason periaatteen mukaan. Kierukkavaihteisto koostuu ruuvista, jota kutsutaan matoksi (kuva 11.20), ja ratas kutsutaan matopyöräksi (kuva 11.22). Kun mato pyörii akselinsa ympäri, sen kierrokset liikkuvat sen generatrixia pitkin sylinterimäinen pinta ja käyttää kierukkapyörää pyörivässä liikkeessä. Mato ja matopyörä valmistetaan leikkaamalla hampaita käyttäen erikoistyökalu kokonaisista aihioista. Kierukkavaihteessa, samoin kuin vaihteessa, on indeksointisylinterien halkaisijat (kuva 11.19): d 1 - kierteen nousuhalkaisija, d 2 - kierukkapyörän nousuhalkaisija. Jakohalkaisijoiden tangenttipistettä kutsutaan kytkentänapaksi.

Kuva 11.19 - Kierukkavaihteen kaavio.

Kierukkavaihteiden edut:

1. Mahdollisuus saada suuri välityssuhde yhdessä vaiheessa (ts= 8 – 200).

2. Sujuva ja hiljainen toiminta.

3. Kompakti (pienet mitat).

4. Itsejarrutus (mahdottomuus siirtää vääntömomenttia kierukkapyörästä matolle).

5. Vaimennusominaisuudet vähentävät koneen tärinää.

Kierukkavaihteiden huonot puolet:

1. Merkittävä kitka kytkentävyöhykkeellä.

2. Lämmönsiirto.

3. Alhainen tehokkuus.

Kierukkavaihteet käytetään laitteissa, joiden teho on rajoitettu (yleensä enintään 50 kW).

Kuva 11.20 - Madot.

Kierukkavaihteita käytetään jako- ja syöttölaitteiden leikkauskoneissa, pitkittäisjyrsinkoneissa, syväporauskoneissa, nosto- ja vetovintureissa, nostureissa, kuormien nostomekanismeissa, nuolet- ja kääntökoneissa, auto- ja rautatienostureissa, kaivinkoneissa, hisseissä, vaunuissa ja muissa koneissa .

Matoja. Sen pinnan muodon mukaan, johon lanka leikataan, ne erottavat lieriömäiset (kuva 11.20, a) ja globoidiset (kuva 11.20, b) matot. Kierreprofiilin muodon mukaan - suoralla (Kuva 11.21, a) ja kaarevalla (Kuva 11.21, b) profiililla aksiaalisessa leikkauksessa. Sylinterimäisiä matoja käytetään useammin. Madoissa, joissa on suoraviivainen profiili päätyosan aksiaalisessa osassa, käännökset ääriviivat arkhimedeen spiraalilla, joten niitä kutsutaan Archimedes-matoksi, joka on samanlainen kuin puolisuunnikkaan kierteinen lyijyruuvi.

Evoluuttimatoilla on evoluutioprofiili päätyosassa, ja siksi ne ovat samanlaisia ​​kuin kierukkamaiset kierrepyörät, joissa hampaiden lukumäärä on yhtä suuri kuin madon sisääntulojen lukumäärä. Pää geometriset parametrit mato: = 20° -profiilikulma (aksiaalisessa osassa arkhimedeolaisia ​​matoja varten ja hampaan normaalissa osassa kierteisen madon leikkaamisen kanssa); R - madon ja pyörän hampaiden jako, joka vastaa madon ja pyörän jakoympyröitä; t = aksiaalinen moduuli; z 1. - madon käyntien määrä; - madon halkaisijan kerroin; - heliksin kulma ; d 1 =qm - jakoympyrän halkaisija (katso jäljempänä kuva 11.21); d a 1 = d 1 + 2 m- ulkonemien kehän halkaisija; d fl = d 1 - 2,4m- painaumien kehän halkaisija; b 1 - madon leikatun osan pituus, se määräytyy sen ehdon mukaan, että käytetään samanaikaisesti pyörän suurimman hampaiden lukumäärän kytkemistä [kanssa z 1= 1 ... 2 b 1> (11 + 0,06z 2) m klo z 1 = 4 b 1 ≥(12,5 + 0,09z 2) m].

Kuva 11.21 - Madon kierreprofiilin muoto ja tärkeimmät geometriset parametrit

Arvot m ja q standardoitu.

Madon pyörät ... Kun leikkaat ilman siirtymää (Kuva 11.22):

d 2= z 2 m- jakoympyrän halkaisija pääosassa;

d a 2 = d 2 + 2 m - pääosan ulkonemien kehän halkaisija;

d f 2 = d 2 - 2,4m- pääosan syvennysten kehän halkaisija;

a w= 0,5 (q + z 2) m - keskustan etäisyys.

Taulukossa 11.3 mitat b 2 - kierukkapyörän leveys ja p am 2 - pyörän suurin halkaisija, joka vastaa pyörän kierukkapitokulmaa 2δ = 100° voimansiirrot:

Taulukko 11.3

Merkintä. Pyörän hampaiden lukumäärä leikkaamattomasta tilasta otetaan:

Valmistuksen tarkkuus. Kierukkavaihteille standardi tarjoaa kaksitoista tarkkuusastetta. Vaihteistoille, jotka vaativat suurta kinemaattista tarkkuutta, suositellaan tarkkuusasteita III, IV, V ja VI; voimansiirroille suositellaan V, VI, VII, VIII ja IX tarkkuusasteita.

Kuva 11.22 - Kierukkapyörän geometriset perusparametrit

Välityssuhde. Kierukkavaihteessa toisin kuin hammastetuissa kehänopeuksissa v 1 ja v 2 eivät täsmää (katso kuva 11.23). Ne on suunnattu 90° kulmaan ja ovat kooltaan erikokoisia, indeksointisylinterien suhteellinen liike ei rullaa sisään kuten hammaspyörän sylinterimäinen ja kartiohammaspyörät, mutta liukua. Yhdellä kierteellä pyörä kääntyy kulman läpi, joka kattaa pyörän hampaiden lukumäärän, joka on yhtä suuri kuin madon käynnistysten lukumäärä. Pyörä tekee täyden kierroksen madon nopeudella

Koska z 1 voi olla 1, 2 tai 4 (joita vaihteella ei voi olla), niin yhdessä matoparissa voidaan saada suuri välityssuhde.

Liuku kihlaan... Liikkuessaan madon käännökset liukuvat pyörän hampaita pitkin, kuten ruuviparissa. Liukunopeus vs suunnattu tangentiaalisesti madon heliksiin. Suhteellisena nopeudena se on yhtä suuri kuin geometrinen ero madon ja pyörän absoluuttisten nopeuksien välillä, jotka ovat kehänopeuksia v l ja v 2(katso kuva 11.19 ja kuva 11.23); tai lisäksi

Riisi. 11.23. Liukuva nopeuden määrityspiiri

missä on madon kierteisen linjan nousukulma. Koska< 30°, то в червячной передаче v 2 Vähemmän v 1 a vs lisää Kierukkavaihteiden suuri luisto vähentää tehokkuutta, lisää kulumista ja taipumusta takertua.

Kierukkavaihteiston tehokkuus määritetään kaavalla (11.48). Ainoa ero on silmukkahäviön määrittämisessä. Analogisesti ruuviparin K.P.D. sitoutuminen johtavaan matoon määritetään kaavalla:

Tehokkuus kasvaa madon käynnistysten lisääntyessä (lisää) ja kitkakertoimen tai kitkakulman f pienentyessä. Jos pyörä on johtava, niin voimien suunta muuttuu ja sitten saamme

Kun ≤, 3 = 0, liikkeen välittäminen vastakkaiseen suuntaan (pyörältä matolle) on mahdotonta. Saamme itsejarruttavan kierukkavaihdeparin.

On kokeellisesti osoitettu, että kitkakerroin riippuu liukunopeudesta. Suurennuksella vs vähenee. Tämä johtuu lisääntymisestä vs johtaa siirtymiseen puolifluidista kitkatilaan nestekitkaan. Kitkakertoimen arvot riippuvat myös kitkapintojen karheudesta ja voiteluaineen laadusta.

Alustavia laskelmia varten, milloin ja vs ei tiedossa, hyötysuhde voidaan valita taulukon 11.4 keskiarvojen perusteella.

Taulukko 11.4

Vaihteiston mittojen määrittämisen jälkeen tehokkuus määritetään laskennalla.

Mukana olevat voimat. Kierukkavaihteistossa (katso kuva 11.24): kierteen kehävoima F t 1 yhtä suuri kuin madon aksiaalinen voima F a 2,

pyörän kehävoima F t 2, yhtä suuri kuin madon aksiaalinen voima F a 1

säteittäinen voima

(11.71)

normaali vahvuus

(11.72)

Voiman aksiaalisessa tasossa F tz ja F r ovat komponentteja F n = F n cos(normaalivoiman projisointi aksiaalitasolle). T 1 - hetki madon päällä, T 2- hetki ratissa:

T 2 = T(11.73)

Suorituskyvyn ja laskennan tärkeimmät kriteerit... Kierukkavaihteet lasketaan taivutusjännitysten ja kosketusjännitysten perusteella. Kuluminen ja rappautuminen ovat täällä yleisempiä. Tämä johtuu suurista liukunopeuksista ja epäsuotuisasta liukusuunnasta suhteessa kosketuslinjaan. Tartuntojen estämiseksi käytetään erityisiä kitkanestomateriaalipareja: mato - teräs, pyörä - pronssi tai valurauta.

Riisi. 11.24. Voimia matovaihteessa

Kulumisnopeus riippuu kosketusjännityksestä. Päälaskenta perustuu kosketusjännityksiin. Taivutusjännitysanalyysi suoritetaan varmistuksena.

Kosketusjännitysten laskeminen... Yhtälö

(11.74)

käytetään myös kierukkavaihteiden laskemiseen. Arkhimedeanisille madoille madon kierrosten kaarevuussäde aksiaalileikkauksessa on ρ 1 =. Sitten kaavaa (11.8) käyttämällä saadaan yhtälö (11.20) huomioon

Analogisesti kanssa kierrevaihteisto, kierukkavaihteiden ominaiskuorma

missä on kontaktijohdon kokonaispituus (katso kuva 11.22); α = 1,8 ... 2,2 - päällekkäisyyskerroin kierukkapyörän keskitasossa; ≈ 0,75 on kerroin, joka ottaa huomioon kontaktijohdon pituuden pienenemisen, joka johtuu siitä, että kosketus ei ole muodostettu 2δ:n koko kaarella. Korvauksen jälkeen kaavassa (11.74) saadaan

HAITOKSET, LUOKITUS, PYÖRÄMATERIAALIT

MATTOVAIHTEET: SUUNNITTELU-OMINAISUUDET, OMINAISUUDET JA

Kierukkavaihteisto koostuu ruuvista, jota kutsutaan matoksi, ja kierukkapyörästä, joka on eräänlainen kierukkapyörä. Voimansiirtoakselien akselit ovat ristiin, risteyskulma on yleensä 90 0.

Kuva 1

Toisin kuin kierteisessä pyörässä, kierukkapyörän vanteella on kovera muoto, mikä edesauttaa madon sovittamista ja vastaavasti kosketuslinjan pituuden pidentymistä. Kierukka voi olla yksi- tai monikäynnistys (2, 4).

Edut:

Mahdollisuus saada suuri välityssuhde;

Tasainen ja hiljainen toiminta;

Mahdollisuus saada itselukitus (tuloa vaihdettaessa).

Virheet:

Suhteellisen alhainen tehokkuus (yksisuuntaisella matolla - 0,72; kaksisuuntaisella - 0,8; nelisuuntaisella - 0,9);

Tarve käyttää kalliita kitkaa estäviä materiaaleja pyörässä;

Lisääntynyt kuluminen ja kuumuus.

Kierukkavaihteet luokitellaan useiden kriteerien mukaan:

1) madon muodossa:

KANSSA lieriömäinen mato(kuvio 2a);

globoidimatolla (kuva 2b);

B) globoidimatolla

Kuva 2

2) matokelan profiilin muodon mukaan:

Archimedean matolla (GOST 19036-81:n mukaisesti se on merkitty -ZA). Aksiaalisessa leikkauksessa hampaan profiili on puolisuunnikkaan muotoinen, päätyosassa - Arkhimedeen spiraalin muoto (kuva 3a);

Kierteisellä matolla, jolla on suoraviivaiset silmukan ääriviivat normaalissa osassa (kuva 3b);

Evoluutiomato (ZJ), joka edustaa kierrehammaspyörää, jossa on pieni määrä hampaita ja suuri kaltevuuskulma (päätyosassa hampaalla on kierreprofiili (kuva 3c).

Kuva 3

Suurista liukunopeuksista johtuen matoparin materiaaleilla tulee olla kitkaa estäviä ominaisuuksia, kulutuskestävyyttä ja heikentynyttä tarttumisalttiutta.

Madot on valmistettu hiili- tai seosteräksistä. Suurin kuormituskyky on pareilla, joissa madon kierrokset lämpökäsitellään korkeaan kovuuteen, jonka jälkeen hiotaan.

Kierukkapyörät valmistetaan pääasiassa pronssista, harvemmin valuraudasta.

Tinapronssit, kuten OF10-1, ONF, pidetään parhaimpana materiaalina, mutta ne ovat kalliita ja niukkoja. Hae suuret nopeudet V s = 5 ... 25 m / s. Tinattomilla pronsseilla, esimerkiksi Br.AZh9-4-tyypin alumiini-rautapronssilla, on parantuneet mekaaniset ominaisuudet, mutta heikentyneet äärimmäiset paineominaisuudet. Niitä käytetään V s<5m/c. Чугун применяют при V s <2м/с, преимущественно в ручных приводах.

Kierukkavaihteissa standardiprofiilikulman oletetaan olevan 20°: Arkhimedean matoilla aksiaalisessa osassa, kierteillä maoilla - normaalissa osassa, kierteisissä - kierteisen hammastangon normaalissa osassa, joka on lukittuneena kierteeseen. Madon kahden vierekkäisen kierroksen vastaavien sivusivujen samannimisen pisteiden välistä etäisyyttä, mitattuna yhdensuuntaisesti akselin kanssa, kutsutaan laskennalliseksi nousuksi ja merkitään P. Suhdetta P / π kutsutaan moduuliksi. Modulus (m) on vakioparametri: matolle se on aksiaalinen, kierukkapyörälle se on loppu.

Koostuu kahdesta liikkuvasta lenkistä - kierteestä ja hammaspyörästä ja suunniteltu välittämään ja muuttamaan pyörivää liikettä kohtisuoraan risteävien akselien välillä. Mato on lenkki, jonka ulkopinta on ruuvin muotoinen. Kierukkapyörä on kierteinen hammaspyörä, joka osuu matoon.

Kierukkavaihteiden ja matojen tyypit (GOST 18498-73:n mukaan):

1.madon jakopinnan ilmestymisen perusteella

Lieriömäiset kierukkavaihteet - pyörän kierteellä ja pyörällä on sylinterimäinen nousu- ja alkupinta;

Globoidiset kierukkapyörät - madon jako- ja alkupinnat muodostetaan kiertämällä parillisen kierukkapyörän jako- tai alkupinnan kaaren segmenttiä madon akselin ympäri;

2. kierteen teoreettisen päätyprofiilin tyypin mukaan

Archimedes-mato (ZA) - profiili on tehty Archimedean spiraalia pitkin;

Evoluutiomato (ZI) - profiili tehdään ympyrän involuutiota pitkin;

Kierremato (ZN) - profiili on tehty pitkänomaista evoluutiota pitkin.

(kuva 14.4)

Sylinterimäisen kierukkavaihteen vaihteiston geometria:

Lieriömäisen kierukkavaihteen kytkeytymisen geometrian laskentaa säätelee GOST 19650 - 74. Madon pääparametrien - alkusylinterin halkaisijan d w1, kierteen pz1 kulman ja sen kaltevuuskulman bw välinen suhde määritetään seuraavalla suhteella

(kuva 14.5)

Kierteen kulun välinen suhde pz1 ja monikierteisen ruuvin nousu p1

Kiinnityksen geometrian laskenta:

Alkutiedot

m- aksiaalinen moduuli;

q- madon halkaisijan kerroin;

z1- madon kierrosten lukumäärä;

aw- keskietäisyys;

x- madon siirtymäkerroin;

u-suhde.

Työkalun parametrit

h * = (h * w + c * 1) Onko silmukan korkeuden kerroin;

h * a- pään korkeuskerroin;

s *- suunnittelupaksuuden kerroin;

r * f- siirtymäkäyrän kaarevuussäteen kerroin;

c * 1,2 = 0,25 ... 0,5 ; s* = 0,75 H p ; r*f = 0,3 ... 0,45

(kuva 14.6)

Geometristen parametrien laskeminen:

1.Pyörän hampaiden lukumäärä

2. Siirtymäkerroin (jos keskietäisyys on määritetty)

* Keskipisteen etäisyys (jos offset-kerroin on määritetty)

3. Jakohalkaisijat

4. Alkuhalkaisijat

5. Pitokulma madon silmukka

6. Alkuperäinen nousukulma madon silmukka

7. Päänousukulma matosilmukka (vain ZI-matoille)

ja madon päähalkaisija

8.Korkeus madon silmukka

9.Pään korkeus madon silmukka

10. Vertexin halkaisijat

madon käännöksiä

matopyörän hampaat keskitasossa

11.Ontelon halkaisijat

matopyörä

12. Suurin halkaisija matopyörä

13. Kruunun leveys matopyörä

14. Leikattu pituus mato (pisteessä x = 0)

Sitoutumisen laadun geometriset indikaattorit:

1. Kierukkapyörän hampaat eivät alita, jos

(silmukan pienissä nousukulmissa liikkeen siirtyminen kierukkapyörän akselilta matolle tulee mahdottomaksi)

Vikoja :

suuri liukunopeus hammaslinjaa pitkin, mikä johtaa lisääntyneeseen taipumukseen takertua (kierukkapyörän hammaspyörään tarvitaan erikoisvoiteluaineita ja materiaaleja),tehokkuuden lasku ja suurempi lämmöntuotto.

Kierukkavaihteet ovat kineettinen pari, joka on suunniteltu siirtämään vääntömomenttia. Koostuu matosta ja pyörästä.

Edellytyksenä on, että akselit muodostavat suoran kulman keskenään. Eroaa seuraavista eduista:

• lisääntyneet vaihdearvot (jopa 300 ja enemmän);
• sileä kosketus ja äänettömyys;
• lähetetty teho saavuttaa 60 kW.

Kineettisen parin haittana on, että osan hyötysuhde on melko alhainen (0,7-0,92), ja voimakkaalla lämmityksellä ja pitkällä käytöllä se voi nopeasti epäonnistua. Samaan aikaan pronssin hinta, josta pyörä on valmistettu, on melko korkea.

Yrityksemme tekee siirrot piirustusten ja valmiiden näytteiden mukaan pienissä ja suurissa erissä.