Зъбно колело. Основните параметри. чертеж

Не може да се изгради добър механизъм без такива детайли като зъбно колело (или, в противен случай, зъбно колело). Много важно е правилното разбиране на това как зъбните колела влияят на параметри като въртящ момент и скорост на въртене. По-долу ще научите за основите на предавките и как да ги използвате правилно.

Механично предимство: въртящ момент спрямо скоростта на въртене

предавки работят на принципа на механичното предимство. Това означава, че с помощта на предавки с различни диаметри можете да промените скоростта на въртене на изходящия вал и въртящия момент, разработен от задвижващия двигател.

Всеки електродвигател има определена скорост на въртене и въртящ момент, съответстващ на неговата мощност. За съжаление, за много механизми асинхронните двигатели, предлагани на пазара и подходящи за цената, обикновено нямат желаното съотношение между скоростта и въртящия момент (изключения са серво задвижванията и мотор-редукторите с висок въртящ момент). Например, наистина ли искате колелата на почистващия ви робот да се въртят със скорост 3000 об / мин при нисък въртящ момент? Не, разбира се, последният често е за предпочитане пред скоростта.

Уравнение на предавката

Той обменя висока входна скорост за повече изходен въртящ момент. Този обмен се извършва по много просто уравнение, което може да бъде записано като:

_Входен момент * _Входна скорост = _{Изходящ} момент * Скорост на _изхода

Входната скорост може да бъде намерена просто като погледнете пластината на задвижващия двигател. Входният момент може лесно да се идентифицира с тази скорост и механична мощност от същата табела. След това просто заменете изходната скорост или необходимия въртящ момент в дясната страна на уравнението.

Да предположим например вашия асинхронен двигател в момента на изходния вал 0.5 N has m има скорост от 50 об / с, но само искате 5 об / сек. Тогава уравнението ви ще изглежда така:

0.5 N * m * 50 rev / s = момент на _изхода * 5 об / сек.

Вашият въртящ момент ще бъде 5 N. M.

Сега да предположим, че с един и същ двигател се нуждаете от 5 N m, но се изисква минимална скорост от 10 оборота в секунда. Как бихте знаели дали вашият двигател е способен на това с редуктор (т.е. всъщност, мотор-редуктор)? Обърнете се отново към нашето уравнение

0,5 N * m * 50 rev / s = 5 N * m * _{Изходна} скорост,

_{Изходна} скорост = 5 об / сек.

Затова сте определили, използвайки просто уравнение, че с индикатор за _{изходен} момент = 5 Nm m, Вашето изходно зъбно колело не може да осигури изходна скорост от 10 rev / s. Току-що си спестил много пари, тъй като не си ги харчил на механизъм, който никога нямаше да спечелиш.

Предавателно отношение влак

Записахме уравненията, но как механично да сменим въртящия момент и скоростта? За това са ни необходими две предавки (понякога повече) с различен диаметър, за да имат специфично предавателно отношение. При всяка двойка предавки по-голямото зъбно колело ще се движи по-бавно от по-малкото, но ще прехвърли повече въртящ момент към изходящия вал. По този начин, колкото по-голяма е разликата (или предавателното отношение) между двете колела, толкова по-голяма е разликата в техните скорости и предавани въртящи моменти.

Предавателното отношение показва колко пъти скоростта и въртящият момент се сменят с предавката. За него отново има много просто уравнение.

Да предположим, че предавателното отношение е 3/1. Това ще означава, че ще увеличите трикратния си въртящ момент и ще увеличите скоростта си трикратно.

например:

_Входен момент = 1.5 N, m, _входна скорост = 100 оборота / s,

Съотношение = 2/3

Момент на _изход = Момент на _{въвеждане} * 2/3 = 1 N m,

_{Изходна} скорост = _входна скорост * 3/2 = 150 оборота / сек.

Така, на изхода на трансмисията, моментът се е увеличил един и половина пъти, а скоростта е намаляла по същия начин.

Достигане на определено предавателно отношение

Ако искате да постигнете проста стойност, например 2 към 1, трябва да използвате две предавки, една от които е два пъти по-голяма от другата. Това не е нищо друго освен съотношението на техните диаметри. Ако диаметърът на зъбното колело е 3 пъти по-голям от този на другите зъбни колела с него, тогава ще получите предавателно отношение 3/1 (или 1/3).

За много по-точен начин за изчисляване на предавателното отношение изчислете съотношението на зъбите на зъбните колела. Ако една от тях има 28 зъба, а другата е 13, ще получите предавка 28/13 = 2,15 или 13/28 = 0,46. Броенето на зъбите винаги ще ви даде най-точната стойност.

Ефективност на предавките

За съжаление при предавките на предавките имате определени енергийни загуби. Това се дължи на очевидни причини, като триене, несъответствие на ъгли на налягането, смазване, разстояния (разстояние между съединените зъби на двете зъбни колела), както и ъглови моменти и т.н. всичко това ще се отрази на ефективността на преноса. Техните възможни комбинации ще дадат твърде голям списък, така че точната стойност на ефективността на прехвърляне, която използвате, може да бъде намерена в документацията за него.

Да предположим, че използвате две зъбни колела. Нормалната ефективност на такова предаване е около 90%. Умножете това число с изходната скорост и изходящия въртящ момент, за да получите истинските изходни стойности на трансмисията.

Ако (от предишния пример):

Съотношение = 2/3

Момент на _изход = Момент на _{въвеждане} * 2/3 = 1 N m,

_{Изходна} скорост = _входна скорост * 3/2 = 150 оборота / сек,

след това:

True _Output Moment = 1 N * m * 0.9 = 0.9 N, m,

Истинска _{изходна} скорост = 150 об / сек * 0.9 = 135 об / сек.

Посока на въртене на предавките

Разработване на всякакви съоръжения, трябва да разберете как тя променя посоката на въртене на изходящия вал. Две свързани зъбни колела винаги ще се въртят в противоположни посоки. Това означава, че ако се върти по часовниковата стрелка, другият винаги ще се върти срещу него. Това е съвсем очевидно. Но какво, ако имате зъбно колело, да речем, на шест блокирани предавки? Правилото тук е следното: входните и изходящите валове за зъбни колела с нечетен брой предавки винаги се въртят в една посока, а за четен брой предавки - в обратна посока.

Конструкция и параметри на предавката

Той съдържа корона с зъби, диск и хъб. Съществуват три от най-важните му параметри: модул, диаметър на кръговото поле и брой на зъбите. Какво е кръгът на стъпката има зъбно колело? Чертеж на цилиндрично колело с типични еволвентни зъби е показано по-долу. Кръгът на стъпката е показан в пунктирани линии. Обичайно е да се определя периферната стъпка на зъбите р (стъпка на предаване), т.е. частта от нейната дължина за един зъб, а зъбният модул m е частта от диаметъра на кръга на стъпката d за един зъб. За да го изчислите, просто използвайте формулата по-долу:

m = d / z = p / 3,14, mm.

Например, зъбно колело с 22 зъба и диаметър 44 mm има модул от m = 2 мм. Съединените зъбни колела трябва да имат по един модул. Стойностите им са стандартизирани, а само в кръга на терена модулът на даденото колело заема стандартната си стойност.

Височината на главата на зъба на едно колело е по-малка от височината на крака на зъба на втория, който се зацепва с него, като по този начин образува радиален клирънс c .

За да се осигури странично освобождаване δ между две заключващи се зъби, сумата от тях дебелини, поемани по-малко от периферната им стъпка p . радиален и страна предвидени са празнини, за да се създадат необходимите условия за смазване, нормална работа на трансмисията с неизбежните неточности при производството и монтажа, термичното увеличение на размера на трансмисията и др.

Изчисляване на предавките

Тя винаги се провежда като част от изчислението на конкретен редуктор. Първоначалните данни за него обикновено са мощност (или въртящ момент), ъглови скорости (или скорост на един вал и предавателно отношение), работни условия (характер на товара) и експлоатационен живот на трансмисията.

По-нататъшна процедура се отнася до затворено зъбно колело.

1. Определяне на предавателното отношение u .

2. Изборът на колесни материали в зависимост от работните условия, целта на топлинната обработка и твърдостта на работните повърхности на зъбите.

3. Изчисляване на зъбите на трансмисията за огъване.

4. Изчисляване на зъбите на предавката върху контактната сила (сила на контактуващите повърхности на зъбите).

5. Определяне на аксиалното разстояние a _W от състоянието на контактна якост и закръгляване на стойността му към стандарта.

6. Задаване на модула от отношението m = (0.01 - 0.02) x a _W и закръгляване на стойността му до най-близкия стандартен. В този случай, при силови предавания е желателно да има m ≥ 1,5 - 2 mm.

7. Определяне на общия брой зъбни колела, броя на зъбите на зъбите и колелото.

8. Избор на коефициенти на формата на зъбите за зъбно колело и колело.

9. Проверете якостта на зъбите за напрежение на огъване.

10. Провеждане на геометричното изчисление на прехвърлянето.

11. Определяне на периферната скорост на колелото и назначаването на подходяща прецизна предавка.

Изчисляването на предавката в състава на отворената предавка е малко по-различно от горепосоченото, но по същество последователността е същата.

Как се посочва прецизното производство на съоръжения?

При производството на всеки от тях има няколко грешки, сред които има четири основни:

• кинематична грешка, свързана главно с радиалното биене на джантите на зъбните колела;
• грешката на гладкостта на работата, причинена от отклоненията на стъпалото и профила на зъбите;
• контактната грешка на зъбите в трансмисията, която характеризира пълнотата на прилягането на техните повърхности в зацепване;
• странично пространство между неработещите повърхности на зъбите.

За да се контролират първите три грешки, стандартите определят специални индикатори - степени на точност от 1 до 12, а точността при производството се увеличава с намаляващия индекс. За да контролирате четвъртата производствена грешка, има два индикатора:

• тип съединителни зъбни колела - обозначени с буквите A, B, C, D, E, H;
• Допуск на страничното просвет - означен с x, y, z, a, b, c, d, e, h.

И за двата индикатора на страничното разстояние символите са дадени в низходящ ред на неговата величина и толеранс за него.

Обикновено точността на предавките се посочва по два начина. Ако степента на точност в първите три грешки е еднаква, тогава се поставя един общ цифров показател за степента на точност, последван от букви, указващи вида на интерфейса и допустимия отклонение за страничен клиренс. Например:

8-Ac ГОСТ 1643 - 81.

Ако точността в първите три грешки е различна, тогава три цифрови индикатора се поставят последователно в обозначението. Например:

5-4-3-Sa ГОСТ 1643 - 81.

Видове съоръжения

Всяко съоръжение, независимо от неговия тип, се произвежда и работи съгласно същите принципи, описани по-горе. Различните типове обаче ви позволяват да изпълнявате различни задачи. Някои типове предавки имат или висока ефективност или висока предавка, или работят с непаралелни оси на въртене на предавките, например. Следните са основните типове. Това не е пълен списък. Възможна е и комбинация от видовете по-долу.

Забележка: Дават се само типичната ефективност на предавките. Поради много други възможни фактори, дадените стойности на ефективност трябва да се използват само като референтни стойности. Често производителите дават очакваната ефективност в паспортите за своите програми. Не забравяйте, че износването и смазването също значително ще повлияят на ефективността на предавките.

Цилиндрични цилиндрични колела (ефективност ~ 90%)

Цилиндричното зъбно колело има зъби, разположени върху цилиндрична повърхност. Трансферите с тях са най-често използваните видове поради тяхната простота и максимална ефективност сред всички останали. Предавателното отношение за една двойка u ≤ 12.5. Не се препоръчва за много високи натоварвания, тъй като правите зъби на зъбното колело се счупват доста лесно.

Цилиндрични винтови зъбни колела (ефективност ~ 80%)

Те работят по същия начин, както цилиндричните шпори, за да прехвърлят момент между паралелни шахти, но такава предавка се задейства по-гладко. В резултат на това те създават по-малко шум по време на работа и имат по-малки размери. Те имат голям капацитет на натоварване. За съжаление, поради сложната форма на зъбите, те обикновено са по-скъпи.

Цилиндрични дръжки на острието

Те са вариация на предишните видове. Каква е разликата в зъбното колело. Чертежът е показан по-долу. Може да се види, че зъбите с десен и ляв наклон са разположени по ширината на неговата корона, така че такива композитни зъби на зъбно колело наподобяват формата на „шевроните“. Тези колела имат всички предимства на техния винтов вид, както и липсата на аксиални натоварвания. Те могат да се центрират и не се нуждаят от скъпи ъглови контактни лагери за възприемане на аксиални натоварвания.

Конусни зъбни колела (ефективност ~ 70%)

Зъбите на тези колела, които са разположени на коничните повърхности, изпълняват прави, наклонени, кръгови (дъгообразни). Тези предавки се използват за прехвърляне на момента между валовете, пресичащи се под различни ъгли. За съжаление, тяхната ефективност е доста ниска, така че използването им трябва да се избягва, ако е възможно.

Червячни предавки (Ефективност ~ 70%)

Това е трансмисия с винтов червей на един вал и червяк на второто, перпендикулярно на първия вал. Те имат много висока предавка. Изчисленията отчитат факта, че червеят (еднопосочен) има само един зъб (завой). Друго предимство на червячната предавка е, че тя има само една посока на въртене. Това означава, че само задвижващият мотор може да върти такава предавка, докато притегляне или други сили на трети страни няма да предизвикат никакви завъртания. Това е полезно, например, за заключване на товара на височина.