Spiralne naspram ravnih zupčastih zupčanika: aksijalna sila za koju nitko ne planira

Zupčasta letva zupčanika, kut uzvojnice 19deg31'42".

Ciljana ključna riječ:spiralni nosač vs ravni nosač

Sekundarni:aksijalni potisak, zupčasta letva i zupčanik, 19 stupnjeva 31'42" kut uzvojnice

Meta opis:Kada spiralni nosači pobjeđuju ravne nosače, pragovi brzine koji ih opravdavaju i aksijalna potisna sila koju generiraju - otprilike 0,355 × tangencijalna sila pri standardnom kutu spirale.

Kupac je jednom nazvao u vezi portala zupčaste letve i zupčanika koji je neprestano uništavao ležajeve osovine zupčanika. Četiri mjeseca, tri kompleta ležajeva. Stalak je bio u redu. Zupčanik je bio u redu. Mjenjač je bio dobar.

Specificirali su helikoidni zupčanik radi smanjenja buke i dimenzionirali su ležajeve samo za radijalno opterećenje.

Pod standardnim kutom spirale, spiralna letva gura bočno na osovinu zupčanika s oko 35% pogonske sile. Na pogon od 10 kN, što je 3,5 kN aksijalnog potiska, ležajevi nikada nisu bili ocijenjeni. To je najčešći pojedinačni previd kod spiralnih nosača i potpuno je predvidljiv.

Ovdje je potpuna usporedba, uključujući tu brojku.

Kut zavojnice nije proizvoljan

U cijeloj industriji jedan kut zavojnice dominira proizvodnjom regala:19 stupnjeva 31' 42".

Pretvoreno: 19 + 31/60 + 42/3600 =19,52833 stupnja. Generički raspon udžbenika za spiralni zupčanik je od 15 stupnjeva do 25 stupnjeva, ali proizvodnja zupčanika je konvergirala na ovoj jednoj vrijednosti, zbog čega će zupčanici i zupčanici iz različitih izvora često zahvatiti. Postoji razlog za čudno specifičnu brojku: pod ovim kutom zavojnice modul se pretvara u cijeli-broj kružnog koraka, tako da duljine regala izlaze u okruglim brojevima.

Često - ne uvijek. Više o tome u nastavku.

Što vas spirala zapravo kupuje

Dosljedno se navode četiri prednosti u odnosu na ravne police:

Slika 1. Aksijalni potisak generiran spiralnim nosačem pod standardnim kutom spirale od 19°31'42".

Tiši rad, posebno pri velikim brzinama

Veći omjer kontakta - više zuba učinkovito uključeno - što povećava nosivost opterećenja

Duljine u okruglim brojevima: 500,0 mm i 1000,0 mm, nasuprot ravnih duljina nosača koje su uvijek višekratnici π, npr. . 502.65 mm i 1005,31 mm

"U većini slučajeva koštaju isto kao i ravne police!"

Iskreno rečeno: spiralni nosači su jači i tiši od ravnih nosača iste veličine, ali proizvode potisne sile i moraju se poduzeti mjere za njihovo suzbijanje.

Treća točka izgleda trivijalno, a nije. Ravna letva s modulom 4 ima razmak zubaca od π × 4=12.566 mm, tako da cijeli broj zubaca daje 502,65 mm ili 1005,31 mm - nikad okruglu brojku. Spiralni nosači se režu tako da duljine izlaze točno 500 ili 1000 mm. Kada postavljate regale jedan do drugog duž postolja stroja dimenzioniranog u okruglim brojevima, ta razlika štedi stvarne glavobolje dizajna i montaže.

Zašto je nosivost veća ovisi o tome kako kontakt napreduje. Na ravnom nosaču, svaki zub odjednom zahvati cijelu širinu lica, a zatim se odvoji. Prijenos opterećenja je nagao. Na spiralnom zupčaniku kontaktna linija se proteže dijagonalno preko boka, tako da je zahvaćanje postupno i više od jednog zuba uvijek nosi opterećenje. I smanjenje buke i povećanje kapaciteta proizlaze iz iste geometrije.

Iskreno upozorenje: niti jedan od izvora proizvođača koje smo provjerili nije objavio brojčani omjer kontakta, postotak povećanja kapaciteta opterećenja ili smanjenje buke u dB za spiralne naspram ravnih regala. Prednosti se dosljedno tvrde i fizički su opravdane, ali konkretni brojevi nisu objavljeni i nećemo ih izmišljati.

Aksijalna sila potiska

Nagnuti zupci guraju zupčanik bočno. Standardni odnos:

Fa=Ft · tan

Gdje je Fa aksijalni potisak, Ft je tangencijalna pogonska sila i kut zavojnice.

Na=19.52833 stupnjeva, preplanulost =0.35468.

Dakle, Fa ≈ 0,355 × Ft.

Pogonska sila od 20 kN stvara približno 7,1 kN aksijalnog potiska na osovinu zupčanika, kontinuirano, u smjeru koji se mijenja kada se os mijenja.

Kontrast s ravnim zupčanicima je apsolutan: veći kut zavojnice proizvodi veću aksijalnu silu, dok na čele zube aksijalna sila uopće ne djeluje.

Ovo je jedan pravi nedostatak spiralnog zupčanika: kut uzvojnice proizvodi bočnu silu koja se izravno mjeri s tangencijalnom pogonskom silom.

Posljedica je neizbježna: ležajevi osovine zupčanika moraju biti odabrani i ocijenjeni da podnose ovo potisno opterećenje, što povećava troškove i složenost pogonskog kraja.

Tri praktične implikacije:

Izbor ležaja.Kuglični ležajevi s dubokim utorima imaju ograničen aksijalni kapacitet. Kutni kontaktni ležajevi ili konusni valjkasti par pravilno podnose kombinirana opterećenja. Ovdje je portal kupca pogriješio.

Izlazna vrijednost mjenjača.Planetarni mjenjači za pogone sa zupčastom letvom i zupčanikom objavljuju najveću dopuštenu aksijalnu silu na izlaznom vratilu. Provjerite to u odnosu na 0,355 × vašu proračunsku silu. Prekoračenje oštećuje izlazni ležaj mjenjača, a ne letvu, a taj je kvar skup.

Čvrstoća montaže.Potisak mijenja smjer svaki put kada se os promijeni. Montaža koja se savija pod obrnutim aksijalnim opterećenjem pokazat će se kao pogreška položaja i na kraju kao trzanje na sučeljima.

Pragovi brzine

Objavljeno navođenje klasterira se u uskom pojasu.

Zupčanici s ravnim-zupčanicima u proizvodnji

Očitavanje poprijeko: ispod 1 m/s, ravne police su razumna zadana vrijednost. Između 1 i 2 m/s je presuda - buka-osjetljiva okruženja guraju prema spirali. Iznad 2 m/s, spiralno.

Buka nije jedini problem kod brzine. Nagli zahvat ravnih zuba stvara dinamički skok opterećenja svaki put kada se par zuba susretne, a šiljak se povećava s brzinom. Buka i ubrzano trošenje zuba dva su simptoma istog uzroka.

Pravilo parenja koje izvlači ljude

Spiralne letve i spiralni zupčanici moraju biti usklađeni. Kod zahvata spiralne letve s kosim zupčanikom, kut uzvojnice mora biti jednake vrijednosti i suprotnog smjera.

Suprotna ruka. Desni-zupčanik uzima lijevi-zupčanik.

Objavljene karte parenja za raspone dionica prikazuju samo određene kombinacije ruku kao dopuštene, uz sve ostalo isključeno. Kontrast je poučan: s iznimkom zavojnih zupčanika, matične zupčanike općenito će se spojiti s bilo kojim čeličnim zupčanikom istog modula.

Ta je iznimka poanta. Ravni nosači opraštaju - svaki čeoni zupčanik desnog modula će se začepiti. Spiralni nosači zahtijevaju usklađen kut i suprotnu stranu, a ako spajate dijelove, "spajanje mjernih nosača za spiralne police mora imati suprotnu stranu od nosača."

Iz ovoga proizlaze praktični savjeti:

Za tih pogon s malim-zazorom i dugim vijekom trajanja nabavite zupčanik i zupčastu letvu od jednog dobavljača. Tolerancije su iznimno važne kod spiralnih zuba.

Zajedno s povezanom točkom koju vrijedi zapamtiti: zazor se proizvodi međudjelovanjem svake komponente u lancu. Nema smisla upariti mjenjač s vrlo-niskim-hodom s prevelikim zupčanikom ili zupčanikom slabije kvalitete.

Kako izgleda pravi spiralni stalak

Tipični proizvodni raspon čini gradiranje betona - 1045 čelika, kut zavojnice 19 stupnjeva 31'42", duljine 1000 mm:

Odgovarajući zupčanik isporučen s zupčanikom za kontrolu tolerancije mreže

Isti materijal, ista tvrdoća, isti kut zavojnice. Razlika između Q6 i Q10 u potpunosti je u tome jesu li zubi brušeni nakon stvrdnjavanja.

Napomene za instalaciju koje vrijede u svakom slučaju

Standardne upute za instalaciju:

"Mala količina zazora uvijek bi trebala biti prisutna na mreži zupčanika zupčaste letve i zupčanika. Razina zazora trebala bi biti postavljena na visokoj točki nagiba zupčanika, što će postaviti minimalnu vrijednost zazora i spriječiti bilo kakvo zapinjanje duž cijele duljine hoda zupčanika."

Provjerite obrazac kontakta tako što ćete poturiti zube zupčanika i polagano trčati u oba smjera. "Idealan uzorak kontakta bio bi centriran na liniji terena i protezao bi se po širini lica."

U prljavom okruženju montirajte "zube okrenute prema dolje ili zaštićene kako biste spriječili kontaminaciju."

Rad na suho je moguć, ali "zupčanik mora biti predimenzioniran kako bi se kompenziralo povećano trošenje i habanje, ali se radni vijek ne može jamčiti."

Na montažnim i referentnim površinama:

Osigurajte nosače klinovima; stalak za bušilicu i postolje istovremeno.

"Linije nagiba regala kontroliraju se korištenjem donje površine kao referentne tačke. Ako strojno obrađujete donje površine, to može utjecati na preciznost regala."

"Kako biste izbjegli probleme s preciznošću opreme, nemojte smanjivati ​​širinu lica."

Posljednja se pojavljuje kada netko treba staviti stalak u malo uzak džep i odluči pretražiti stranu. Nemojte - širina lica je nosivost, a referentne površine su ono od čega se mjeri točnost.

Sažetak odluke

Ravna polica kada:brzina ispod 1 m/s, buka nije zabrinjavajuća, želite jednostavne ležajeve bez aksijalnog opterećenja ili trebate spojiti s postojećim cilindričnim zupčanicima.

Spiralni nosač kada:brzina iznad 2 m/s, buka je bitna, potreban vam je maksimalan kapacitet za određenu veličinu police ili želite okrugle-brojne duljine za integraciju kreveta -iVaši ležajevi i mjenjač mogu podnijeti 0,355 × Ft potiska.

FAQ

Koliku će aksijalnu silu generirati moj spiralni nosač?

Otprilike 0,355 × tangencijalna sila pri standardnom kutu zavojnice od 19 stupnjeva 31'42" od Fa=Ft · tan. Provjerite u odnosu na aksijalnu vrijednost izlazne osovine mjenjača i nosivost zupčanika.

Mogu li koristiti ravni zupčanik na spiralnoj letvi?

Ne. Kutovi zavojnice moraju odgovarati vrijednosti i biti suprotni u ruci. Ravna-na-spirala daje kontakt s rubom i brz kvar.

Jesu li spiralni nosači skuplji?

U većini slučajeva sam stalak košta isto. Dodatni trošak leži u ležajevima i mjenjaču koji moraju apsorbirati potisak.

Zašto su dužine spiralnih regala okrugli brojevi, a duljine ravnih regala nisu?

Duljina ravne zupčaste letve je cijeli broj zuba pomnožen s π × modulom, tako da pada na vrijednosti poput 1005,31 mm. Spiralni regali proizvode se točnih duljina od 500 ili 1000 mm.

Smanjuje li spiralni zupčanik zazor?

Nije inherentno, ali učinkoviti zazor pod opterećenjem može biti manji jer više zuba dijeli kontakt. Stvarni zazor i dalje ovisi o središnjoj udaljenosti i poravnanju montaže.

Tianjin OuNaiDa Transmissions Technology isporučuje ravne i helikoidne zupčanike s odgovarajućim zupčanicima, izrezane ili brušene nakon stvrdnjavanja. Kupnja zupčanika i zupčanika iz jednog izvora izbjegava gomilu tolerancija-koja uzrokuje većinu problema sa spiralnom mrežom - pošaljite nam svoju brzinu, opterećenje i orijentaciju, a mi ćemo ponuditi odgovarajući set.