Matovarusteet. Matovarusteet
Kierukkavaihteisto koostuu kahdesta osasta - pyörästä ja itse matosta. Se on tarpeen pyörimisen vastaanottamiseksi ja sen siirtämiseksi risteävien akselien välillä (yhdestä toiseen), samalla kun vähennetään nopeutta ja kierrosten määrää. Pyörä toimii yhdessä kierteen kanssa, jossa voi olla vasen tai oikea kierre sekä yksi- tai useampikierre.
Perustiedot
Mato on kierteinen ruuvi, joka välittää pyörimisensä kaarenmuotoiseen ruuvipyörään, jolloin se pyörii.
Ruuvin hampaat ja käänteet ovat vetokoukussa. Kierukkapyörän akselien akselit leikkaavat suorassa kulmassa, ruuvit leikkaavat samassa tasossa ja ovat keskenään kohtisuorassa.
Itsejarrutusmahdollisuus sallii liikkeen vain matolta pyörälle, muuten jarrutus voi alkaa ja pysähtyminen tapahtuu.
Kierreruuvi on kierukkaleikkuri, jota käytetään kierukkapyörässä. Tällaisilla leikkurilla on eri luokitukset (käsittelyn, käyntien määrän jne. mukaan).
Lajikkeet
Kierukkavaihteiden luokitus on jaettu kahteen tyyppiin: globoidihammaspyörät ja lieriömäiset. Globoidiversio vaatii keskittynyttä tarkkuusvalmistusta ja lisähuomiota jäähdytykseen, ja käytettynä se reagoi erittäin hienovaraisesti ruuvin siirtymiseen akselin suuntaisesti. Sylinterimäisessä kuvassa on pyöreät sylinterit pyörän ja kierteen pinnoilla (alku- ja jako).
Kierukkalangoissa voi olla puolisuunnikkaan muotoinen kierre aksiaalisessa poikkileikkauksessa (suosituin tyyppi on Archimedes), sama profiili, mutta normaalileikkaukseltaan (konvoluuti), evoluutio (samalla tavalla nimetty kierre aksiaalileikkauksessa) tai kovera profiili maksimaalisen kontaktin saavuttamiseksi pyörän kanssa.
Edut ja edut
Edut sisältävät:
- hiljainen ja tasainen käynti erityisen vetokoukun ansiosta;
- luotettava suorituskyky;
- pieni koko ja kompakti muotoilu;
- vähennysmahdollisuus (suurten välityssuhteiden saaminen) yhdellä vaiheella;
- itsejarrutus tai pysäytys, mahdollisen peruutusliikkeen puuttuminen;
- matopyörien helppokäyttöisyys ja valmistus;
- alhaiset kustannukset verrattuna muihin vaihteistoihin (sylinteri).
Mitä tulee siihen, mihin matorakenteita usein verrataan, niiden etuja ovat korkea kerroin hyödyllistä toimintaa, hieman havaittavissa oleva lämpeneminen ja pieni ulostuloakselin välys. Ne ovat yhtä luotettavia ja niillä on korkea suorituskyky, itsenäistä pysäytintä ei ole.
haittoja
Kierukkapyörän tärkeimpiä haittoja ovat tehon väheneminen ja sen siirtorajoitukset, tehokkuuden heikkeneminen, minkä seurauksena merkittäviä kuormia ei voida siirtää. Myös joidenkin osien valmistuksessa on noudatettava tiukkaa tarkkuutta, kalliiden ja harvinaisten materiaalien, erikoisvoiteluaineiden käyttö ja nopean kulumisen tai tukkeutumisen yhteydessä laatusäädöt ovat tärkeitä. Haittoja voivat olla kotelon lämpötilan nousu ja lämmitys kytkinpaikalla, ulostuloakselin välyksen lisääntyminen vaihteiston kuluessa. 
Ajoittain on tarpeen kääntää ulostuloakselia ilman, että vaihteistoa käynnistetään. Tässä tilanteessa esto, jota pidetään tämän tyypin etuna, tulee sen haittana.
Huolimatta kaikista olemassa olevista puutteista, jotka ovat lisääntyneen lämmöntuotannon ja tehonsiirron puutteen muodossa, tätä siirtovaihtoehtoa käytetään tapauksissa, joissa ei ole merkittäviä iskutyyppisiä kuormia. Tämä on budjetti ja suhteellisen halpa vaihtoehto, jota käytetään koneenrakennuksessa, sekoittimissa, kuljettimissa ja kuljettimissa.
Kierukkavaihteet verrattuna sylinterimäisiin, joilla on myös useita haittoja. Niillä on alhainen välityssuhde yhdellä portaalla.
Soveltamisala
Kierukkavaihteita käytetään vaihteistona kierrosten määrän vähentämiseksi. Tällaista elementtiä käytetään autoissa ja muissa ajoneuvoissa, erilaisissa työstökoneissa ja nostureissa, koneissa kuormia nostettaessa.
Kierukkapyörien käyttö on merkityksellistä tapauksissa, joissa on alhaisilla kustannuksilla vähennettävä pyörimistä ja kiihdytettävä vääntömomenttia. Mato jokaisessa näistä vaihtoehdoista määrittää liikkeen, pyörä reagoi.
Tuotesuunnittelu
Kuten tiedät, matopyörä on voimansiirto, joka koostuu kahdesta lenkistä: ajettavasta ja ajettavasta, jotka toimivat vetokoukussa. Pääasiallinen on ruuvin muodossa oleva mato, joka asettaa liikkeen toiseen elementtiin - kierrevaihteeseen. Sen hampailla ruuvin käännökset liukuvat.
Yhdessä tämä on hammaspyörä-ruuvijärjestelmä. Useimmiten matopyörät ovat komposiittisia, mikä vaikuttaa kustannuksiin ja alentaa niitä.
Mato on johtaja, ja useimmiten takaisinlähetys ei ole mahdollista, koska
tämä voi saada vaihteiston jarruttamaan. Madon hampaat ovat pituussuunnassa pyöreitä kierroksia.
Archimedean ruuvit ovat yleisin kierukkatyyppi koneenrakennuksessa. Tämä vaihtoehto on suosittu ja helppo valmistaa.
Kierukkapyörien vakiovaihtoehtoja koneenrakennuksessa ovat bimetalliset, suojukset ja pultit. Ensimmäinen löytyy usein massatuotannosta.
Käytetyt materiaalit
Kierukkapyörän valmistukseen käytetään erikoistuneita, jotka estävät juuttumisen ja jumittumisen, edistävät pitkäaikaista toimintaa ja kulutuskestävyyttä, vaikuttavat kitkakertoimeen vähentäen ja vähentäen sitä.
Jos kaikki materiaalit valitaan oikein, tehokkuus kasvaa, eikä kitka aiheuta lisäkustannuksia.
Linkkien käyttöä varten erilaisia materiaaleja ja seokset: ruuville - teräs, Erityistä huomiota materiaalin maksuluokka ja sen karkaisu. Useimmiten ruuvi on yksiosainen, yhdistetty akseliin. Ajoittain on asennettu vaihtoehtoja.
Pyörien valmistuksessa käytetään pronssia sekä tinan ja nikkelin, alumiinin ja raudan seoksia. Rengaspyörässä on mahdollista käyttää valurautaa, messinkiä. Usein pyörässä on teräs- tai valurautanapa. Pyörät valetaan keskipakomenetelmällä.
Muodot ja tyypit
Ruuvit on jaettu vasemmalle ja oikealle kierrosten sijainnin ja suunnan mukaan. Ensimmäisessä tapauksessa ruuvi ruuvataan auki liikuttamalla myötäpäivään. Toisessa tapauksessa samaan suuntaan liikkuessa ruuvi ruuvataan sisään. Nämä muutokset voidaan nähdä seurattaessa liikettä potkurin päästä.
Ruuvissa voi olla yksi tai useita kierroksia (harjanteita), jotka sijoitetaan lukumäärästä riippuen jakosylinterissä olevaan kierteeseen. Tämä luonnehtii ruuvin käynnistysten lukumäärää.
Mato voidaan sijoittaa pyörän ylä-, ala- tai sivulle, mikä muuttaa vaihteiston muotoa.
Kierukkapyörän akseli voi olla vaaka- tai pystysuora.
Ruuvin pinta- ja kierreprofiili voivat myös vaihdella, kun taas mahdollisia on useita siirtovaihtoehtoja, joista jokaisella on oma leikkausmenetelmänsä (kierteellä, kierteellä, arkhimedeen ruuvilla).
Lisäksi kierukkapyörissä on mahdollisia eroja riippuen sen ruuvin pinnan muodosta, johon sen kierre on muodostettu (sylinterimäinen tai pallomainen ruuvi). Toisessa tapauksessa voimansiirrolla on korkeampi hyötysuhde, mutta sitä ei ole helppo luoda ja vapauttaa, muodostuksen erottuva piirre on ympyrän kaari. Ensimmäisessä versiossa erottuva piirre on suora viiva, joka muodostaa jakopinnan.
Kierukkapyörä on kierukkapyörän pääosa, joka sisältää pyörän ja ruuvin. Nämä kaksi linkkiä ovat matopari, joka on vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ruuviperiaatteen mukaisesti. Vaihteistot valmistetaan sen perusteella. Tuotteella on alhainen hyötysuhde, mutta se on helppo valmistaa ja käyttää.
Tutkimme, mitä matopyörä on, korostimme tärkeimmät edut ja haitat, ilmoitimme tuotantomateriaalit ja laajuuden.
Kierukkapyörä on hammaspyörä-ruuvivaihde, jonka liike tapahtuu ruuviparin periaatteen mukaisesti. Kierukkavaihteita käytetään kiertoliikkeen välittämiseen akselien välillä, jossa akselien risteyskulma on yleensä 90 astetta.
Kierukkavaihteiden geometriset parametrit ovat samat kuin lieriömäisten hammaspyörien. Useimmissa tapauksissa mato on johtava linkki, ts. lyhyt ruuvi, jossa on puolisuunnikkaan muotoinen tai vastaava kierre.
Maton runkoon sopivaksi kierukkapyörän kruunussa on kaarevat hampaat, mikä lisää kosketuslinjojen pituutta tarttumisalueella.
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 (työstökoneiden jakolaitteet, poimintamekanismit jne.). Ylikuumenemisen välttämiseksi kierukkavaihteita käytetään mieluiten ajoittaisissa (eikä jatkuvassa) ajoissa.
Kierukkavaihteiden luokitus
Madon ulkopinnan muodosta riippuen hammaspyörissä on sylinterimäinen (a) tai pallomainen (b) mato. Globoid-vaihteistolla on parantunut hyötysuhde, suurempi kantavuus, mutta se on vaikea valmistaa ja erittäin herkkä laakerin kulumisen aiheuttamalle kierteen aksiaaliselle siirtymälle.
Alla lähetykset kohteesta lieriömäisiä matoja. Madon käämin linjan suunnasta riippuen lähetykset ovat kelan linjan oikealla ja vasemmalla suunnalla. Madon kierrosten (kierteiden) lukumäärästä riippuen vaihteissa on yksi- tai monikierroskierukka. Madon sijainnista hammaspyörään nähden riippuen on alempi (a), sivu (b), ylempi (c) mato. Useimmiten madon sijainti määräytyy tuotteen asettelun kunnon mukaan.
Kierukkalangan kierteisen pinnan muodot
Jos leikkuri, jonka poikkileikkaus on puolisuunnikkaan muotoinen, asennetaan koneeseen siten, että ylätaso AA kulkee madon akselin läpi (asento 1), niin leikattaessa saadaan kierteinen pinta, joka Leikkaus, joka on kohtisuorassa madon akseliin nähden, antaa käyrän - Archimedean spiraali. Matoa, jolla on tällainen kierteinen pinta, kutsutaan arkkihunajaksi. Aksiaalisessa poikkileikkauksessa Archimedean mato on suoraviivainen kelaprofiili, joka on samanlainen kuin työkalukiskon. Kierukkaprofiilin sivujen välinen kulma standardimadoille on 2α=40°.
Jos samaa leikkuria pyöritetään madon kierteen korkeuskulmalla ψ (asento 2) siten, että leikkurin AA ylätaso on kohtisuorassa kierrettä vastaan, niin leikattaessa saadaan kierteinen pinta, joka madon akseliin nähden kohtisuorassa oleva leikkaus antaa käyrän - konvoluutin (ympyrän pitkänomainen tai lyhennetty involuutio), ja matoa kutsutaan vastaavasti kierteeksi.
Jos leikkuri asetetaan siten, että leikkurin ylätaso AA (asento 3), joka on siirtynyt tietyllä määrällä e, on yhdensuuntainen madon akselin kanssa, niin leikattaessa saadaan kierteinen pinta, joka Leikkaus, joka on kohtisuorassa madon akseliin nähden, antaa käyrän - ympyrän involuutio, ja matoa kutsutaan involuutiksi. Kierukkamato on sylinterimäinen kierrehammaspyörä, jonka profiili on kierre ja jonka hampaiden lukumäärä on yhtä suuri kuin kierteen kierrosten lukumäärä.
Kierukkavaihteita käytetään, kun käyttö- ja vetoakselin akselit leikkaavat 90 ° kulmassa. Etulenkki (kuva 6.) on ruuvin muotoinen mato, jossa on sopiva määrä kierteitä (sisääntuloja) z 1 kierre, vedetty - matolla yhdistetty matopyörä, jonka hampaat ovat kaarevia.
Kierukkavaihteiden etuna vaihteisiin verrattuna on kyky saada suuria välityssuhteita (lukuja) yhdessä vaiheessa, jopa 80 tuumaa voimansiirto ah ja jopa useita satoja kinemaattisesti. Kierukkavaihteistot ovat myös luonnostaan meluttomalle toiminnalle; korkea tasainen sitoutuminen; tiiviys; itsejarrutusominaisuus, joka koostuu mahdottomuudesta siirtää pyörimistä pyörältä matolle, mikä mahdollistaa jarrulaitteiden sulkemisen pois käytöstä; luotettavuus ja helppokäyttöisyys.
Kierukkavaihteiden haittoja ovat liitospintojen suuri suhteellinen luisto kytkeytyessä; suuret kitkahäviöt; alhainen tehokkuus; voimansiirron kytkentäelementtien merkittävä kuumeneminen, mikä vaatii erityistoimenpiteitä lisäjäähdytykseen; valmistuksen ja kokoonpanon monimutkaisuus ja tarkkuus.
On matovaihteet kanssa lieriömäinen Ja globoidimato. Lieriömäisessä hammaspyörässä kidon alkupinta on sylinteri, globoidisessa hammaspyörässä ympyränkaaren pyörimisen muovaama pinta. Globoidisissa hammaspyörissä ei vain pyörä, vaan myös mato on muodoltaan globoidi; johtuen suuremmasta samanaikaisesti kytkeytyvien hampaiden määrästä, niiden kantavuus on 35 ... 50% suurempi kuin lieriömäisten, mutta valmistustekniikka on paljon monimutkaisempi. Nämä vaihteet ovat vaikeasti asennettavia, herkkiä madon aksiaalisille siirtymille, niitä ei käytetä instrumentoinnissa.
Madon kierrosten sivupinnan muodosta riippuen lieriömäiset matot erotetaan arkhimedeolaisista, kierteisistä ja kierteisistä pinnoista. Matojen ja hammaspyörien vastaavat nimet on saatu madon kierrosten leikkauksessa sen akseliin nähden kohtisuorassa olevalla tasolla (Archimedesin spiraali, pitkänomainen involuutti tai konvoluutti, klassinen ympyrän involuutti). Standardin GOST 18298-73 mukaisesti ne on dokumentaatiossa tavanomaisesti merkitty ZA, ZN ja ZI. Yleensä käytetään hammaspyöriä, joissa on Archimedean ja convolute matoja. Archimedovit matoja(Kuva 7, a) niillä on aksiaalisessa poikkileikkauksessa puolisuunnikkaan muotoinen profiili, jonka profiilikulma on α = 20°, käännösten teoreettinen päätyprofiili on Arkhimedeen spiraali.
Convolute matoja niillä on suoraviivainen kelaprofiili heliksiin nähden kohtisuorassa tasossa (kuva 7, b). Kelojen teoreettinen päätyprofiili on pitkänomainen tai lyhennetty evoluutio. Kierrematoja käytetään yleensä monivaihevaihteissa.
Madon kierteen suunnasta riippuen erotetaan oikeakätiset ja vasenkätiset vaihteet, ja hammaspyörät, joissa on oikeakätiset matot, ovat pääasiassa jakautuneita.
Riippuen rinnakkaisten kierrosten lukumäärästä z 1 matokierteet erottavat yksi-, kaksi- ja nelisuuntaiset vaihteet. Vaihteita, joiden z 1 = 3, käytetään vain erikoispyörinä.
Madon akselin sijainnin mukaan avaruudessa erotetaan vaihteet, joissa on madon vaaka- ja pystyakseli.
Madon ja kierukkapyörän elementtien geometrisen laskennan alkutiedot ovat: kytkentämoduuli m, välityssuhde (luku) i(u), kierrosten (käyntien) määrä z 1 mato ja kerroin q madon halkaisija.
Aksiaalisessa poikkileikkauksessa madon kierrokset ovat hammastangon muotoisia vakiomoduulilla m. Normaalia toimintaa varten on välttämätöntä, että madon aksiaalinen nousu p \u003d πm ja kierukkapyörän kehän nousu ovat yhtä suuret.
Parametrien arvot m Ja q määrätään suunnittelussa määriteltyjen ehtojen mukaan. Tässä on joukko kierukkavaihteille standardin suosittelemia moduuleja millimetreinä: 0,20; 0,25; 0,315; 0,40; 0,50; 0,63; 0,80; 1,0; 1,25; 1,60; 2,0; 2,25; 2,5; 2,75; 3,0; 3,5; 4,0; 5.0.
Kerroin q luonnehtii jakohalkaisijan sisältämien moduulien lukumäärää d 1 mato (q = dl/m). Seuraavaa kerroinarvoaluetta suositellaan q madon halkaisija: 6,3; 8,0; 10; 12,5; 16; 20;25. Jos kidon jäykkyys ei ole riittävä, mikä on tyypillistä pienikokoisille vaihteille, lisää q; korkean hyötysuhteen saavuttamiseksi niillä on taipumus ottaa pienimmät arvot q. On suositeltavaa ottaa: q = 25 ja m ≤ 0,8; q = (20; 25) m = 1,0; q = (12,5; 16; 20), m = 1,25. Instrumenttilähetyksille q = 16 ... 25 hyväksytään, voimansiirroille - GOST 2144-93:n mukaan.
Välityssuhde määrätään annettujen olosuhteiden mukaan, koska välityssuhde voidaan saada yksivaiheisella kierukkavaihteella u kinemaattisissa vaihteissa jopa 300 tai enemmän, tehovaihteissa jopa 80. Välityssuhde voi olla joko kokonaisluku tai murtoluku. Yhdelle madon vallankumoukselle käyntien määrällä z 1 matopyörä pyörittää saman määrän hampaita, joten i = u = z 2 /z 1.
Pienillä välityssuhteilla käytetään monisäikeisiä matoja ja suurilla välityssuhteilla vaihteen koon pienentämiseksi otetaan z 1 = 1 - 2. Huomaa, että arvon kasvaessa z 1 lähetyksen tarkkuus heikkenee ja tehokkuus kasvaa. Madon geometriset mitat ovat seuraavat: jakohalkaisija d 1 = mq; kierrosten yläosien halkaisija d a 1 = dl + 2m; kelan pään korkeus h a 1 = m; kelan haaran korkeus h f 1 = 1,2 m; kelan korkeus h 1 = 2,2 m; madon leikatun osan pituus b 1 ≥ (11 + 0,06z 2) m.
Harkitse madon geometristen parametrien välistä suhdetta (kuva 8). Avataan halkaisijaltaan oleva erotussylinteri d 1 leikkaamalla sen generatrixia pitkin. Lanka ottaa hypotenuusan asennon OV 1 kolmio HVV 1 Vaakasuuntainen jalka on yhtä suuri kuin halkaisijaltaan d 1 (OB = πd 1) olevan ympyrän kehitys. Kierukkalangan linjan korkeuskulma γ on yhtä suuri kuin
tanγ = S 1 /πd 1 = pz 1 /πmq = πmz 1 /πmq = z 1 /q, (2)
missä R- madon aksiaalinen nousu; S 1 \u003d z 1 p - matolangan isku. Lähetysteho riippuu kulmasta γ, yleensä γ = 2 ... 26°. Tehokkuusarvo johtavalla matolla määritetään kaavalla
η = [(0,95 … 0,97) tgγ]/, (3)
missä φ = arctgf on kerrointa vastaava pienentynyt kitkakulma f liukuva kitka. Alustavissa laskelmissa katsotaan, että f = 0,05 ... 0,1 ja φ = 3 ... 5 °. Tällöin hyötysuhteen keskiarvo voidaan ottaa yksisäikeisellä kierteellä 0,7 ... 0,75, kaksisäikeisellä madolla 0,75 ... 0,8, nelisäikeisellä madolla 0,83 ... 0,92. Itsejarruttavalla kierukkavaihteella kierukkakäämin nousukulman tulee olla pienempi kuin kitkakulma, ts. γ< φ. При этом КПД меньше 0,5.
Kierukkapyörä on muodoltaan kovera, ja se peittää kierukan kuin ruuvimutteri kaarella, jonka kiertokulma on 2δ = 60 ... 110° (katso kuva 6). Tämä johtaa lineaariseen kosketukseen pyörän hampaiden ja madon kierrosten välillä. Kierukkapyörän hampaiden vähimmäismäärä z 2 min määräytyy leikkauksen puuttumisen ehdosta. Voimansiirroissa on suositeltavaa ottaa z 2 min\u003d 28, kinemaattisilla vaihteilla - z 2 min \u003d 18 - 20. Yksikäynnistysvaihteissa kierukkapyörissä voi olla mikä tahansa määrä hampaita z 2 \u003d 28 ... 500 sisällä.
Kierukkapyörän mitat ovat seuraavat: jakoympyrän halkaisija kruunun leveyden keskitasossa d 2 = m∙z 2; hampaan kärjen halkaisija d a 2 = d2 + 2m; pään korkeus h a 2 = m; varren korkeus
hf2 = 1,2 m; hampaan korkeus h 2 = 2,2 m; pyörän kruunun leveys madon käyntien lukumäärällä z 1 \u003d 1 - 2 on yhtä suuri kuin b 2 ≤ 0,75 d a yksi . Kierukkavaihteen keskietäisyys a\u003d 0,5 (z 2 + q) m.
Kierteet valmistetaan rakenteellisesti yhtenä kappaleena akselin kanssa (kierukkaakseli) tai erikseen, minkä jälkeen asennetaan akselille ja kiinnitetään kierukkanapa tapilla, kiilaliitännällä. Madot on valmistettu rakenteellisista hiili- tai seosteräksistä 40; 45; viisikymmentä; 40X, lämpökäsitelty korkeaan kovuuteen.
Halu vähentää lämmöntuotantoa edellyttää materiaalien käyttöä pyörän hampaille, joille on ominaista alhaiset liukukitkakertoimen arvot: pronssi BrOF10-1; BrAZh9-4; tekstioliitti, kestomuovi. Halkaisijaltaan yli 50 mm:n kierukkapyörät valmistetaan usein esivalmistetuiksi (kuva 6). Teräsnapa 2 ja pronssivanne 1 yhdistetään ruuveilla 3 tai tapeilla, painamalla. Tällaisten pyörien hampaiden leikkaus suoritetaan koottuna. Kierukkapyörien kiinnitys teloihin suoritetaan tapeilla, tapilla.
KIRJALLISUUS
Kraskovsky E.Ya., Druzhinin Yu.A., Filatova E.M. Laitteiden ja laskentajärjestelmien mekanismien laskenta ja suunnittelu: Opetusohjelma. M.: - Korkeampi. koulu, 2001. - 480 s.
Surin V.M. Tekninen mekaniikka: Oppikirja. - Minsk: BSUIR, 2004. - 292 s.
Vantorin V.D. Instrumenttien ja laskentajärjestelmien mekanismit: Oppikirja. - M .: Korkeampi. koulu, 1999. - 415 s.
20. Kierukkavaihteet: yleistä tietoa, hyödyt ja haitat.
Kierukkavaihteita käytetään, kun on tarpeen siirtää liikettä risteävien (yleensä keskenään kohtisuoran) akselien välillä. Kun mato pyörii, sen käämit tarttuvat tasaisesti pyörän hampaisiin ja asettaa sen pyörimään. Vaihteita käytetään työstökoneissa, autoissa, nosto- ja kuljetuskoneissa sekä muissa koneissa.
12.2. Kierukkavaihteiden edut ja haitat
Edut :
mahdollisuus saada suuri välityssuhde yhdessä vaiheessa;
tasainen ja hiljainen toiminta;
lisääntynyt kinemaattinen tarkkuus.
Haitat:
alhainen tehokkuus;
tarve valmistaa pyörän hampaat kalliista kitkaa vähentävistä materiaaleista;
kohonneet vaatimukset kokoonpanotarkkuudelle, säätötarve;
erityistoimenpiteiden tarve lämmönpoiston tehostamiseksi.
21. Archimedean kierukkapyörien kinemaattiset ja tehosuhteet.
Sylinterimäisissä kierukkavaihteissa, joissa on Archimedean-madot, kierteen aksiaalinen leikkausvaihe R ja kierukkapyörän hammasvälit ovat yhtä suuret (kuva 5):
Kahden vierekkäisen matoleikkausharjanteen samannimisen pintojen välistä etäisyyttä kutsutaan arvioitu madon leikkaamisvaihe.
Monikäynnistysmatoille on ominaista myös aivohalvaus R z , ja R z = pz 1 ,
missä z 1 - madon kierrosten lukumäärä; T- laskentamoduuli.
Kahden vierekkäisen harjanteen, jotka kuuluvat yhteiseen kierteiseen madonleikkauslinjaan, samannimisen pintojen välillä mitattu etäisyys on ns. madon kelan kulku.
Aksiaalisessa leikkauksessa madon käännökset ovat kisko. Yhdessä kierrossa mato liikuttaa pyörää leikkausiskun verran R z . Kierukkapyörän alkuympyrän kehänopeus (pitch) on yhtä suuri kuin lineaarinopeus v 1 madon liike kääntyy aksiaalisuunnassa. Siksi kierukkapyörä pyörii jokaisella madon kierroksella hampaiden lukumäärällä, joka on yhtä suuri kuin madon kierrosten lukumäärä, ts. v 1 = P 1 𝜋Tz 1 Ja v 2 = P 2 𝜋Tz 2 . klo v 1 =v 2 saamme n 1 z 1 = n 2 z 2 tai ω 1 z 1 = ω 2 z 2 .
Sitten kierukkavälityssuhde
missä n 1 - madon pyörimistaajuus (rpm),
n 2 - matopyörän pyörimistaajuus (rpm),
z 2 - kierukkapyörän hampaiden lukumäärä,
z 1 - madon käyntien määrä,
ω 1 - madon kulmanopeus (rad / s),
ω 2 - matopyörän kulmanopeus (rad / s).
Tällä tavoin, kierukkapyörän välityssuhde on yhtä suuri kuin kierukkapyörän hampaiden lukumäärän suhde matokierrosten määrään, ts. jokaista madon kierrosta kohden pyörä pyörii hampaiden lukumäärän verran, joka on yhtä monta kertaa kuin mato pyörii. Siten välityssuhde ei riipu halkaisijasuhteesta.
22. Suorituskykykriteerit ja kierukkavaihteiden laskennan ominaisuudet.
Kierukkavaihteessa tapahtuu molekyylimekaanista kulumista. Suurissa kosketusjännityksissä tai erityisissä paineissa suojakalvot tuhoutuvat ja tapahtuu plastista muodonmuutosta, mikä johtuu molekyylien koheesiovoimista, jotka johtavat jumiutumiseen. Tekniikan asettumisesta johtuvaa kitkapintojen vaurioiden ilmaantumista ja kehittymistä kutsutaan prosessiksi häirintä. Nopeutettu lämpötilan nousu kovettumisen aikana on suoraan verrannollinen liukunopeuteen, kitkakertoimeen, kosketusjännitykseen ja myös kääntäen verrannollinen kosketuspisteiden kokonaisnopeuteen suhteessa kosketusalueeseen ja pienentyneeseen kaarevuussäteeseen.
Kierukkavaihteen suorituskykyä rajoittavat:
1) hampaiden työpintojen vastus;
2) hampaiden taivutuslujuus;
3) öljyn tai kotelon suurin sallittu lämpötila;
4) madon lujuus ja jäykkyys.
Kierukkaparissa vähemmän kestävä elementti on pyörän hammas, jolle kaikenlaiset vaihteissa tapahtuvat tuhot ja vauriot ovat mahdollisia.
Hampaiden tuhoutumistyypit:
- häirintä; erityisen vaarallinen kovasta tinattomasta pronssista ja valuraudasta valmistettujen pyörien kanssa. Heikko häirinnän muoto on leviäminen madon käännökset pronssilla (hampaan poikkileikkaus pienenee vähitellen, mutta välitys jatkaa toimintaansa pitkään), ja vaarallinen muoto on kosketuspintojen hankausta liukunopeuden suuntaisten urien muodossa, jota seuraa katastrofaalinen kuluminen ja pyörän hampaiden vaurioituminen madon käänteisiin hitsattujen hiukkasten takia. Tämäntyyppinen hampaiden reikiintyminen on yleisin hammaspyörissä, joiden pyörät on valmistettu tinattomasta pronssista (alumiinista) ja harmaasta valuraudasta. Tartuntojen estämiseksi on suositeltavaa käsitellä käänteiden ja hampaiden pinnat huolellisesti, käyttää materiaaleja, joilla on hyvät kitkanestoominaisuudet, käyttää öljyjä, joissa on kulumista estäviä ja äärimmäisen paineen lisäaineita (I-G-S-220, I-T-S-320, I-T-D-100).
- väsymys haketus; tinapronssista (pehmeistä materiaaleista) valmistetuilla pyöräillä varustetuissa vaihteissa vaarallisin on pyörän hampaiden työpintojen väsymishalkeilu.
- hampaiden kuluminen; tapahtuu samasta syystä kuin takertuminen, sekä kun voiteluolosuhteet huononevat (kontaminaatio voiteluaine), asennustarkkuus, pitkäaikainen käyttö voimansiirron toistuvilla käynnistyksillä ja pysäytyksillä sekä kosketusjännitteiden arvoilla;
- pyörän hampaat; havaitaan niiden kulumisen jälkeen, useammin dynaamisten kuormien läsnä ollessa.
Useimmiten havaitaan kulumista ja takertumista, mutta luotettavia menetelmiä näiden ilmiöiden laskemiseen ei vielä ole, joten väsymishalkeilua ja pyörän hampaiden murtumia lasketaan taivutus- ja kosketusjännitysten avulla.
Kierukkaparin käyttövaatimuksia ovat: luotettavuuden, kulumisenkestävyyden, väsymiskestävyyden, kosketusjäykkyyden, tärinänkestävyyden, korroosionkestävyyden ja pinnoitteiden tartuntalujuuden indikaattorit. Esimerkiksi matokierrosten kromaus lisää merkittävästi matoparin jumiutumis- ja kulumiskestävyyttä. Näissä kinemaattisissa pareissa liukunopeuden suhde kokonaisnopeuteen on suurempi kuin yksi, joten parhaat tulokset saadaan yhdistämällä erittäin kova käämin pinta kitkaa vaimentavaan pyörän vanteeseen. Näiden ominaisuuksien ja ominaisuuksien tarjoaminen teknisillä menetelmillä liittyy geometrisiin ja fysikaalis-termisiin indikaattoreihin. Osien laatu kosketuspintojen mittalujuuden, karheuden ja mikrokarheuden suhteen vaikuttaa kulutuskestävyyteen. Esimerkiksi profiilin aritmeettinen keskipoikkeama, profiilin epäsäännöllisyyksien keskimääräinen askel keskiviivaa pitkin, profiilin suhteellinen vertailupituus ovat tärkeitä. Minkä tahansa osan pintakerros eroaa perusmateriaalista ja on eräänlainen komposiitti. Pinnan kovuus saavutetaan luomalla suojaavia oksidikalvoja, seostamalla ja ioni-istutuksella.
Yksi syistä kierukkapyörän hampaiden kulumiseen (ja takertumiseen) on madon kierrosten liukuminen matopyörän hampaille ilman niitä erottavaa öljykalvoa. Kierukkavaihteessa, toisin kuin vaihteessa, kierukan kehänopeudet kääntyvät v 1 ja matopyörän hampaat v 2 (Kuva 7) ovat erilaisia sekä kooltaan että suunnaltaan. Madon kierrokset sen pyörimisen aikana vastaanottavat nopeutta v 1 , suunnattu tangentiaalisesti sen alkuympyrään, ja kierukkapyörän hampaat liikkuvat yhdessä kierteen kanssa yhdensuuntaisesti madon akselin kanssa nopeudella v 2 . Madon yhden kierroksen ajan kierukkapyörä kääntyy kulman läpi, joka kattaa pyörän hampaiden lukumäärän, joka on yhtä monta kertaa kuin mato tulee sisään.
Liukunopeus suunnattu tangentiaalisesti madon nousuhalkaisijan d 1 heliksiin ja se määritetään nopeuksien suuntaviivasta (katso kuva 7):
missä v 1 \u003d 0,5ω 1 d 1 10 -3 ja v 2 \u003d 0,5ω 2 d 2 10 -3 - madon ja pyörän kehänopeudet, m/s; d 1 - madon halkaisijat, mm; - madon kulmanopeus, rad/s; γ on jakosylinterin matokelan korkeuskulma.
Siten madon liukunopeus kääntyy kierukkapyörän hampaiden yli on suurin verrattuna matokäämien tangentiaalinopeuksiin v 1 ja matopyörän hampaat v 2 . Tämä on perustavanlaatuinen ero kierukkavaihteen ja vaihteen välillä, jossa liukunopeus on paljon pienempi kuin kehänopeus.
Vaihteiston toiminnan aikana kosketuslinjat liikkuvat suhteessa madon kierroksiin ja pyörän hampaisiin. Kosketuslinjojen kaltevuuskulmalla liukunopeusvektoriin on suuri merkitys kierukkavaihteen toiminnan kannalta, koska kitkan luonne riippuu tästä kulmasta. Jos kosketuslinjojen kaltevuuskulma liukunopeusvektoriin on pieni, niin hydrodynaamisen voitelun olosuhteet ovat epäsuotuisat, koska voitelukerros virtaa kosketuslinjoja pitkin ja öljykiila ei pysty synnyttämään nostovoimaa hankauspintojen välisen kosketuksen estämiseksi, joten tässä tapauksessa on puolinestemäistä kitkaa.
Jos liukunopeus suunnataan kosketuslinjan poikki, syntyy nestekitka. Tämä toteutetaan globoidilähetyksissä. Siksi niiden kantokyky on 1,5 kertaa suurempi kuin lieriömäisten kierukkavaihteiden, joiden keloja ääriviivat lineaariset pinnat, kantavuus. Lähellä globoidia kantavuuden suhteen ovat kierukkapyörät, joiden kierteiden profiili on kovera.
Suuri liukunopeus ja kitka aiheuttavat alhaisen hyötysuhteen. kierukkavaihteet, niiden lisääntynyt kuluminen ja taipumus takertua.
Kierukkavaihteet
Yleistä tietoa. Kierukkavaihteilla akselin akselit ovat ristissä. Tyypillisesti risteyskulma on 90°. Kierukkapyörä koostuu kierteisestä kierteestä ja kierukkapyörästä, jossa on useita hampaita (kuva 4.44). Mato on puolisuunnikkaan muotoinen ruuvi. Kierukkapyörän hampaat ovat kaaren muotoisia, mikä mahdollistaa
peittää paremmin madon rungon ja lisää kosketuslinjojen pituutta.
Edut, mahdollisuus kasvaa isoksi välityssuhteet yhdessä parissa; tasainen ja hiljainen toiminta; korkea tarkkuus; itsejarrutuksen mahdollisuus (pyörimisen peruuttamattomuus).
haittoja: suuret kitkahäviöt, alhainen hyötysuhde; tarve valmistaa pyörä korkealaatuisista kalliista pronssista; korkea kulumisaste.
Kierukkavaihteita käytetään laajalti työstökoneissa, nostolaitteissa ja kuljetuksissa. Yleensä mato on johtava lenkki ja pyörä on vetolenkki.
Maton ja pyörän materiaalien tulee muodostaa kitkaa estävä pari (pieni kitkakerroin, korkea kulutuskestävyys, takertumiskestävyys). Oikealla materiaalivalinnalla kitkahäviöt vähenevät ja tehokkuus lisääntyy. Yleensä käytetään teräsmatoa ja pronssipyörää. Harvemmin valmistetaan valurautapyörä. Voimansiirtoon käytettävät matot valmistetaan hiili- ja seosteräksistä 15XA, 20XA, 12XNZA, jota seuraa hiiletys ja karkaisu pintakerroksen kovuuteen 56–63 HRC ja teräksistä 45, 40KhN, 30KhGS - karkaisulla kovuuteen 45–55 IIRCe. Kierukkapyörien valmistukseen käytetään tinapronssia BrΟ10Φ1 ja tinatonta pronssia BrAEZhZ (alhaisilla liukunopeuksilla m/s).
Kierukkavaihteiden kinematiikka, geometria ja tehokkuus. Kierukkavälityssuhde
missä - madon ja matopyörän pyörimistaajuus; - madon ja pyörän hampaiden käyntien määrä.
Kierukkavaihteessa alkusylinterit eivät käy sisään, vaan liukuvat. Siis välityssuhde Ja ei voida ilmaista termeillä ja . Määritettäessä otetaan huomioon, että yhdessä kierrossa mato on vuorovaikutuksessa pyörän kanssa kuin hammaspyörä, jonka hampaiden lukumäärä on yhtä suuri kuin käynnistysten lukumäärä. Yleensä mukana tulee tehokierukkavaihteet välityssuhde. GOST:n mukaisesti matoja käytetään merkintöjen lukumäärällä
Riisi. 4.44
Riisi. 4.45
Käännösten profiilin muodosta riippuen erotetaan arkhimedealaiset, kierteiset ja kierteiset matot. Archimedovit madot (kuva 4.45, mutta) niillä on puolisuunnikkaan muotoinen profiili aksiaalisessa poikkileikkauksessa, ja lopulta käännökset rajaavat arkhimedoksen spiraalin. Ne on helppo tehdä, mutta niitä ei yleensä hioa. Niiden valmistukseen käytettävän materiaalin kovuus on enintään 350 HB. Convolute madot (kuva 4.45, b) on suora hammasprofiili normaaliosassa. Linja NN määrittää leikkuuterän sijainnin leikkuri. Involuutio madot (kuva 4.45, sisään) Hammasprofiili on päätyosassa evoluution muodossa. Nämä madot on kiillotettu paremmin kuin muut, joten niiden valmistukseen voit käyttää materiaalia, jonka työpinnan kovuus on 45 HRC tai enemmän.
Kierukkapyörät leikataan matoleikkureilla, jotka ovat muodoltaan matoa muistuttavia, mutta leikkuureunat. Tässä tapauksessa saadaan vaadittu matopyörän profiili. Työkalun nimikkeistön vähentämiseksi madon halkaisijakerroin standardoidaan q.
Kuvassa 4.46 näyttää kaavion kierukkavaihteesta, jossa on madojen profiilikulma (Arkhimedean madoille aksiaalileikkauksessa ja kierteisille ja kierteisille matoille - normaalileikkaukselle).
Hampaan korkeus Archimedean- ja kierrematoille (- madolle aksiaalinen moduuli ja pyörän päätymoduuli); matokelan päiden ja matopyörän hampaan korkeus; matokelan jalkojen korkeus ja matopyörän hammas
Madon halkaisija, jossa on madon halkaisijan kerroin. Valittaessa on otettava huomioon, että sen kasvaessa tehokkuus laskee ja laskee sekä lasku q vähentää madon taivutuslujuutta. Kerroin q täytyy olla vähintään
Madon ylä- ja alaosien halkaisijat
Riisi. 4.46
Main geometriset parametrit matopyöräsarja keskiosassa:
Kierukkapyörän halkaisija:;
Kierukkapyörän huippujen ja kourujen halkaisijat:
Suurin pyörän halkaisija:
Keskietäisyys:
– pyörän kiertymiskulma – hampaiden kaaren leveys – pyörän leveys
Kierukkakäämin korkeuskulma, joka on yhtä suuri kuin pyörän hampaiden kaltevuuskulma:
missä - askel; - madon käyntien lukumäärä.
Kierukkavaihteen käytön aikana kosketusvyöhykkeellä tapahtuu luistoa suuret nopeudet, mikä aiheuttaa tehon heikkenemistä, kulumista ja takertumista. Liukunopeus v s on suunnattu tangentiaalisesti matokelaan:
missä on madon kehän pyörimisnopeus; - matokelan korkeuskulma (katso kuva 4.45, sisään). Matolla yhdellä juoksulla
Voimansiirron kykyä siirtää liikettä vetonivelestä vetävään niveleen, ja kun vetolenkkiin kohdistetaan ulkoinen kuormitus, sen asento kiinnittää, mikä estää sitä liikkumasta, kutsutaan itsejarrutukseksi. liete ja liikkeen peruuttamattomuus. Kierukkavaihteessa liikkeen peruuttamattomuus tapahtuu, kun liikettä ei tapahdu, kun kierukkapyörää kuormitetaan. Itsejarrutus kierukkavaihteessa johtuu liukukitkasta. Johtavalla kierteellä kierukkavaihteen hyötysuhde voidaan määrittää suunnilleen kuten ruuvimutterivaihteistolla:
missä on pienentynyt kitkakulma, on pienentynyt kitkakerroin (riippuu hankauspintojen karheudesta, kierukkakelan ja pyörän suhteellisesta liukunopeudesta ja voiteluaineen laadusta). Teräsmatolle ja pronssipyörälle m/s; m/s; m/s.
Itsejarrutus on mahdollista, kun kierukkakäämin kaltevuuskulma on pieni. Tässä tapauksessa kitkahäviöt kasvavat ja hyötysuhde () pienenee merkittävästi. Suuritehoisia siirtoja ei voida tehdä yhdellä kertaa () alhaisen hyötysuhteen ja korkean lämmityksen vuoksi. Ei-itsejarruttavilla kierukkavaihteilla hyötysuhde on jopa. Kun johti pois ja sitten häneen jopa 27 °, lähetyksen tehokkuus kasvaa. Suunnilleen ei-itselukkiutuvien hammaspyörien alustavia laskelmia varten hyötysuhde voidaan ottaa yhtä suureksi kuin at at .
Voimia matovaihteessa. Matoparin kytkeytymisessä kokonaisvoima voidaan jakaa kolmeen osaan (kuva 4.47):
Pyörään kohdistuva kehävoima, joka on yhtä suuri kuin madon aksiaalinen voima:
Matoon kohdistuva kehävoima, joka on yhtä suuri kuin pyörään kohdistuva aksiaalinen voima:
Radiaalinen voima, missä on profiilikulma
Riisi. 4.47
madon aksiaalisessa osassa; - vääntömomentit madossa ja pyörässä.
Ohjaavaan matoon kohdistuva kehävoima kohdistuu pyörimistä vastaan ja kierukkapyörään - pyörimistä pitkin.
Kierukkapyörän hampaiden lujuuden laskenta. Kierukkavaihteiden tuhoutumisen pääasiallinen tyyppi liittyy matopyörien pronssihampaiden pinnan tuhoutumiseen ja kulumiseen. Hampaiden katkeamisen todennäköisyys on pienempi ja niiden taivutuslujuuden laskenta suoritetaan kokeena.
samoin sylinterimäiset vaihteet kierukkapyörän hampaiden kosketus- ja taivutuslujuus testataan. Teräsmadon kierroksia ei lasketa, koska niillä on suurempi lujuus kuin kierukkapyörän pronssihampailla. Tällaisille kierukkavaihteille Hertzin kaavasta saatiin lauseke kosketuslujuuden laskelmien tarkistamiseksi:
(4.66)
missä on kierukkapyörän laskettu vääntömomentti, II ∙ m.
Sallitut kosketusjännitykset tinapronssille BrOYuF1 MPa.
Kaavasta (4.66) saadaan lauseke suunnittelulaskelmille:
Kierukkapyörän hampaiden tarkastuslaskenta taivutusta varten suoritetaan kaavan mukaan
(4.67)
missä on ominaiskehän mitoitusvoima, N/mm; - kierukkapyörän hampaiden muodon kerroin (katso lausekkeet (4.39)), jossa - vastaavan pyörän hampaiden lukumäärä. Sallitut taivutusjännitykset pronssille MPa.
Kierukkapyörä lasketaan vastaavan hammaspyörän parametrien mukaan, jossa hampaan pituus on yhtä suuri kuin kierukkapyörän hampaan kaaren leveys jakoympyrässä. Madon rungon lujuus ja jäykkyys testataan poikkileikkaukseltaan vaihtelevana tangona.
Kierukkavaihteen käytön aikana, erityisesti alhaisella hyötysuhteella, suurin osa kitkasta johtuvasta tehohäviöstä johtaa lämmön vapautumiseen. Lämpötasapainon ehtojen täyttämiseksi (vaihteiston ylikuumenemisen eliminoimiseksi) kotelon jäähdytyspintaa kasvatetaan lisäämällä ripoja tai käytetään lisäjäähdytystä (tuulettimen puhallus, kiertoväliaineen käyttö jne.). Ylikuumenemismahdollisuuden tunnistamiseksi tehdään lämpölaskenta ja tarvittaessa ryhdytään toimenpiteisiin kierukkavaihteen normaalin toiminnan varmistamiseksi, sen ylikuumenemista lukuun ottamatta.
Kierukkavaihteistot. Yleensä käytetään vaihteistoja, joiden kotelo on valurautaa tai terästä. Viime aikoina päällä
Riisi. 4.48
ilmestyi matovaihteet, joiden runko on valmistettu alumiiniseoksesta (esimerkiksi ALZ:sta).
Asettelusta riippuen käytetään vaihdelaatikoita, joissa on madon alempi ja ylempi, vaaka- ja pystysuuntainen järjestely. Yläsijaintia käytetään madon kehänopeudella m/s. Kierukkavaihteissa on oltava pyörän aksiaalinen säätömahdollisuus, jotta kierukkakelan ja pyörän hampaan hyvä kosketus varmistetaan. Suurikokoisilla kierukkavaihteilla se on valmistettu komposiittista - keskiosa on valmistettu teräksestä tai valuraudasta ja hammaspyörän vanne on valmistettu pronssista. Matovarusteet säteittäisellä kokoonpanolla ja vaakasuoralla madon järjestelyllä on esitetty (eri ulokkeissa) kuvassa 1. 4.48, missä 1 - mato, 2 - komposiittikierukkapyörä. Kierukkapyörän asentoa on mahdollista säätää K-renkailla. Saatavilla on yleisvaihteistoja, joissa on kolme asennustasoa ja vastaavasti kierukka voi olla ylempi tai alempi, vaaka- tai pystyasetelma.
