Ozubené kolo

Řemeslná ozubená kola textilního stroje. Muzeum Terrassa , Barcelona .

Převodovka je typ mechanismu , který má dvě nebo více ozubených kol, která se používají k přenosu mechanické síly z jedné součásti na druhou. ​ Pokud jsou obě kola různé velikosti, větší se nazývá korunka a menší pastorek . K přenosu kruhového pohybu stykem ozubených kol slouží ozubené kolo.

Jednou z nejdůležitějších aplikací ozubených kol je přenos pohybu z osy zdroje energie, jako je spalovací motor nebo elektromotor , na jinou osu umístěnou v určité vzdálenosti a ta musí vykonat práci. Takže jedno z kol je připojeno ke zdroji energie a je známé jako hnací kolo a druhé je připojeno k hřídeli, která musí přijímat pohyb hřídele motoru a nazývá se hnané kolo. Pokud je systém tvořen více než jedním párem ozubených kol, nazývá se vlak .

Hlavní výhodou ozubených převodovek oproti řemenicovým převodům je to, že nekloužou jako řemenice, čímž se dosahuje přesnosti převodového poměru.

Historie

Čínská forma na výrobu bronzových ozubených kol (2. století před naším letopočtem až 3. století našeho letopočtu).

Od dávných dob se lana a prvky vyrobené ze dřeva používaly k řešení problémů dopravy , pohonu, zdvihu a pohybu . Nikdo neví jistě, kde a kdy byla ozubená kola vynalezena. Literatura ze staré Číny , Řecka , Turecka a Damašku zmiňuje ozubená kola, ale neuvádí o nich mnoho podrobností.

Antikythérský mechanismus.

Nejstarší převodový mechanismus, jehož pozůstatky jsou k dispozici, je mechanismus Antikythera . Jedná se o astronomickou kalkulačku datovanou mezi roky 150 a 100 před naším letopočtem. C. a skládá se z nejméně 30 bronzových ozubených kol s trojúhelníkovými zuby. Má pokročilé technologické prvky, jako jsou planetová soukolí , o kterých se až do objevu tohoto mechanismu věřilo, že byly vynalezeny v 19. století. Z citací Cicera je známo, že Antikythéra nebyla izolovaným příkladem, ale že v té době existovaly nejméně dva další podobné mechanismy, postavené Archimédem a Posidoniem . Na druhou stranu je Archimedes často považován za jednoho z vynálezců ozubených kol, protože navrhl šnekové kolo .

V Číně se dochovaly i velmi staré příklady strojů s převodovkou. Jedním z příkladů je takzvaný „South-pointing chariot“ (120-250 nl), důmyslný mechanismus, který udržoval paži lidské postavy vždy směřující k jihu díky použití planetových diferenciálů. O něco dříve, kolem roku 50 n.l. C., jsou šneková soukolí vyřezaná do dřeva a nalezená v královské hrobce v čínském městě Shensi . ]

Není jasné, jak se technologie ozubených kol předávala v následujících stoletích. Poznatky z doby antikythérského mechanismu mohly přežít a přispěly k rozkvětu vědy a techniky v islámském světě od 9. do 13. století. Například andaluský rukopis z 11. století poprvé zmiňuje použití jak planetových převodů, tak segmentových převodů v mechanických hodinkách . Islámské práce o astronomii a mechanice mohly být základem, který umožnil znovu vyrábět astronomické kalkulačky v novověku. Na počátku renesance byla tato technologie v Evropě využívána pro vývoj sofistikovaných hodin, ve většině případů určených pro veřejné budovy, jako jsou katedrály . ]

Leonardovo spirálové soukolí.

Leonardo da Vinci , který zemřel ve Francii v roce 1519, po sobě zanechal četné nákresy a schémata některých dnes denně používaných mechanismů, včetně různých typů šroubových ozubených kol.

První údaje o přenosu rotace s rovnoměrnou úhlovou rychlostí pomocí ozubených kol odpovídají roku 1674 , kdy slavný dánský astronom Olaf Roemer (1644-1710) navrhl tvar nebo profil epicykloidního zubu .

Robert Willis (1800-1875), považovaný za jednoho z prvních strojních inženýrů , byl tím, kdo získal první praktickou aplikaci epicykloidy tím, že ji použil při konstrukci řady výměnných ozubených kol. Stejně tak první matematici přišli s nápadem využít evolventu kruhu v profilu zubu, ale i praktické realizace jsou zásluhou Willise. Willis je zodpovědný za vytvoření odontografu, zařízení používaného pro zjednodušené sledování profilu evolventního zubu.

Je docela možné, že Francouz Phillipe de Lahire byl první, kdo pojal zub evolventního profilu v roce 1695, velmi krátce poté, co Roemer pojal epicykliku.

O první praktické použití evolventního zubu se zasloužil Švýcar Leonhard Euler (1707). V roce 1856 objevil Christian Schiele systém frézování čelních ozubených kol pomocí varné desky , ale tento postup byl uveden do praxe až v roce 1887 na základě Grantova patentu. ]

Stará převodovka.

V roce 1874 vynalezl Američan William Gleason první frézu na kuželové ozubení a díky přičinění svých dětí, zejména dcery Kate Gleason (1865-1933), přeměnil svou firmu Gleason Works se sídlem v Rochesteru (New York, USA) USA) u jednoho z předních světových výrobců obráběcích strojů.

V roce 1897 německý vynálezce Robert Hermann Pfauter (1854-1914) vynalezl a patentoval univerzální stroj na ozubení čelních a šikmých kol pomocí odvalovací frézy. V důsledku tohoto vynálezu a mnoha dalších vynálezů a aplikací, které provedl při obrábění ozubených kol, založil společnost Pfauter, která se postupem času stala nadnárodním výrobcem všech druhů obráběcích strojů.

V roce 1905 byl M. Chambon z Lyonu (Francie) tvůrcem stroje na ozubení kuželových kol odvalovací metodou. Kolem této doby , André Citroën vynalezl dvojitá spirálová kola. ]

Starý jeřáb poháněný převodovkou se nachází v přístavu v Seville.

Německý inženýr a obchodník Friedrich Wilhelm Lorenz (1842-1924) se v roce 1906 specializoval na výrobu strojů a zařízení na obrábění ozubení a v roce 1906 vyrobil ozubený obráběcí stroj schopný obrábět zuby kola o průměru 6 m. , modul 100 a délkou zubu 1,5 m.

Na konci 19. století, v době zlatého věku vývoje ozubených kol, vynálezce a zakladatel společnosti Fellows Gear Shaper Company, Edwin R. Fellows (1846-1945), vynalezl revoluční metodu obrábění kulových červů, jako jsou ty, které byly namontovány. na skříních řízení vozidel předtím, než byly hydraulické.

Typy ozubených kol

Hlavní klasifikace ozubených kol se provádí podle uspořádání jejich os otáčení a podle typu ozubení. Podle těchto kritérií existují následující typy ozubených kol:

18zubové přímé řetězové kolo.

Rovnoběžné osy

Speciální převody. Vědecký park Granada .

• Válcový se šroubovitými zuby
• dvojitá šroubovice

Kolmé osy

• zkřížená šroubovice
• Rovný zubní kužel
• Šroubovitý kužel zubů
• hypoidní kužel
• Kolo a šneková převodovka

Pro speciální aplikace může být citováno

• planetária
• interiéry
• zip

Způsobem přenosu pohybu lze citovat

• jednoduchý přenos
• převodovka s převodem
• Složený přenos.

Pohon řetězem nebo ozubenou řemenicí

• Mechanismus řetězového kola
• ozubená řemenice

Účinnost zpomalovačů

V případě Winsmitha se pohybuje mezi 80% a 90%, v Brook Hansen a Stöber helikální mezi 95% a 98% a v planetárním kolem 98% nebo (98^(# stupňů).

Charakteristiky, které definují čelní ozubené kolo

Prvky ozubených kol.

Animace ozubeného kola se dvěma ozubenými koly ( pastorek a korunka ).

Čelní ozubená kola jsou nejjednodušším typem ozubených kol. Obecně se používají pro nízké a střední rychlosti; při vysokých rychlostech, pokud nejsou rektifikovány, nebo jejich řezba byla opravena, produkují hluk, jehož úroveň závisí na jejich rychlosti otáčení.

• Zub ozubeného kola : jsou to ty, které vyvíjejí tahovou sílu a přenášejí sílu z hnacích náprav na hnané nápravy. Profil zubu, tedy tvar jeho boků, je tvořen dvěma evolventními křivkami kruhu, symetrickými vzhledem k ose , která prochází jeho středem.

• Modul : modul ozubeného kola je charakteristika velikosti, která je definována jako vztah mezi mírou roztečného průměru vyjádřenou v milimetrech a počtem zubů. V anglosaských zemích se používá další charakteristika nazvaná Diametral Pitch , která je nepřímo úměrná modulu. Hodnota modulu se nastavuje výpočtem odporu materiálů na základě přenášeného výkonu a v závislosti na stanoveném převodovém poměru. Velikost zubů je normalizována. Modul je označen čísly. Dvě ozubená kola, která zabírají, musí mít stejný modul.

• Pitch Circumference : Toto je obvod, podél kterého zuby zabírají. ​ Ve vztahu k roztečné kružnici jsou určeny všechny charakteristiky, které definují různé prvky zubů ozubeného kola.

• Kruhová rozteč : je to délka roztečné kružnice odpovídající po sobě jdoucím zubům a rozpětí. ]

• Tloušťka zubu : je to tloušťka zubu v kontaktní oblasti, tedy průměr rozteče.

• Počet zubů : je to počet zubů, které má ozubené kolo. Je symbolizován jako . Je zásadní vypočítat poměr přenosu. Počet zubů na ozubeném kole by neměl být menší než 18 zubů, když je tlakový úhel 20º, a ne menší než 12 zubů, když je tlakový úhel 25º.$(Z)$

• Vnější průměr : je průměr obvodu, který omezuje vnější stranu ozubeného kola.
• Vnitřní průměr : je to průměr obvodu, který omezuje patku zubu.
• Noha zubu : Je známá také pod názvem dedendum . Je to část zubu mezi vnitřním obvodem a primitivním obvodem.
• Hlava zubu : Je známá také pod názvem dodatek . Je to část zubu mezi vnějším průměrem a roztečným průměrem.
• Bok : je to vnitřní plocha zubu, je to jeho třecí zóna.
• Výška zubu : je součet výšky hlavy (adendum) plus výšky chodidla (dedendum).
• Úhel tlaku : úhel, který tvoří přímka působení s tečnou k obvodu stoupání, φ (20º nebo 25º jsou normalizované úhly). ]
• Délka zubu : je délka zubu ozubeného kola
• Vzdálenost mezi středy dvou ozubených kol : je to vzdálenost mezi středy obvodů ozubených kol.
• Převodový poměr : je to poměr otáčení, který existuje mezi hnacím pastorkem a hnaným kolem. Rt _může být snížení rychlosti nebo multiplikátor rychlosti. Doporučený převodový poměr ​ v případě snížení i násobení závisí na rychlosti přenosu s uvedením orientačních údajů:

- Pomalá rychlost:$\left(R_{t}={\frac {1}{10}}\right)$

- Normální rychlost:$\left(R_{t}={\frac {1}{7}}-{\frac {1}{6}}\right)$

- Vysoká rychlost:$\left(R_{t}={\frac {1}{4}}-{\frac {1}{2}}\right)$

Existují dva typy ozubených kol, ozubená kola nazývaná normální zuby a ozubená kola s krátkými zuby, jejichž výška je menší než výška považovaná za normální zuby. U ozubených kol s krátkými zuby je hlava zubu rovna ( ) a výška kořene zubu se rovná ( ), což je hodnota celkové výšky zubu ( ) $0,75\M$$M$$1,75\M$

Konstrukční vzorce čelního ozubeného kola

Symbol	název	Vzorec
$D_{p}$	průměr rozteče	$D_{p}=Z\cdot M$
$M$	Modul	$M={\frac {D_{p}}{Z}}$
$P_{c}$	kruhový krok	$P_{c}=\pi \cdot M$
		$P_{c}=S+W$
$Z$	počet zubů	$Z={\frac {D_{p}}{M}}$
$D_{e}$	Vnější průměr	$D_{e}=D_{p}+2*M$
$Ano$	tloušťka zubu	$S={\frac {P_{c}*19}{40}}$
$W$	zubní mezera	$W={\frac {P_{c}*21}{40}}$
$D_{i}$	Vnitřní průměr	$D_{i}=D_{p}-2*1,25\cdot M$
	zub patka	$1.250\cdot M$
	hlava zubu	$M$
	výška zubu	$(2,25 mil.)$
	Vzdálenost mezi středy	${\frac {(D_{p}+d_{p})}{2}}$
	Obecná převodová rovnice	$N\cdot Z=n\cdot z$

Evolventa základního kruhu

Pro pohyb, který se přenáší mezi dvojicí ozubených kol, se předpokládají dva válečky v kontaktu, kde nedochází k prokluzu, průměr těchto válečků je známý jako roztečný průměr dp a kruh, který je vytvořen pomocí dp, je známý jako kruh. primitivní. U ozubeného kola je zamýšleno prodloužit činnost válců a z tohoto důvodu je profil, který je popisuje, evolventní nebo evolventní. Pro kreslení evolventy je nutné nejprve definovat základní kružnici (viz další obr.).

i.- Počínaje primitivní kružnicí Cp je v horním kvadrantu nakreslena vodorovná čára tečnou ke kružnici, čímž se získá bod A.

ii.- Poté, procházející bodem A, je nakreslena linie dotyku úhlu Ψ (tlaku).

iii.- Dále se sestrojí soustředná základní kružnice k primitivní kružnici tečné ke stykové čáře, která byla nakreslena pomocí úhlu tlaku Ψ, čímž se získá bod B a poloměr základny rb (segment OB).

Pro nakreslení evolventy (viz další obr.) je třeba nakreslit poloměr základní kružnice pod úhlem θ vzhledem k ose x, čímž získáme bod B, poté nakreslíme přímku tečnou k základní kružnici z bodu B a stejnou délku jako oblouk AB, kde A je průsečík základní kružnice s osou x. získáme pak bod (x, y), který patří do místa evolventy základní kružnice. Pokud předchozí postup zopakujeme třikrát pro různé θ a spojíme body (x, y) získané pomocí zakřivených šablon, uvidíme náčrt podobný tomu na následujícím obrázku.

Kresleno z evolventy základní kružnice.

Parametrické rovnice, které modelují místo evolventy základní kružnice, lze vyjádřit jako:

$x=r_{b}\cdot \cos(\theta )+r_{b}\cdot \theta \cdot \sin(\theta )$

$y=r_{b}\cdot \sin(\theta )-r_{b}\cdot \theta \cdot \cos(\theta )$

Výše uvedené vzorce odpovídají výpočtu zubů jízdního kola, nicméně Darle W. Dubley ve své knize Gear Manual umístí bod P (viz strana 270) na křivku a nachází se na ose x, normála v bodě P je osa y, vzorce vyvinul Allan Candee.

Tvorba zubů ozubených kol

Existuje široká škála postupů pro tváření zubů ozubených kol, včetně lití do písku , skořepinového lití, investičního lití, lití do trvalé formy, tlakového lití a odstředivého lití.

Zuby jsou také tvořeny procesem práškové metalurgie nebo vytlačováním lze vytvořit jednu hliníkovou tyč a poté ji nakrájet na ozubená kola. Ozubená kola, která vzhledem ke své velikosti přenášejí velká zatížení, jsou často vyrobena z oceli a řezána pomocí tvářecích nebo generujících fréz. Při tvarovém řezání má prostor zubů přesný tvar frézy. Při generování obrábění se nástroj, který má jiný tvar profilu zubu, pohybuje vzhledem k ozubenému kotouči, aby se získal správný tvar zubu.

Jedna z nejnovějších a nejslibnějších metod tváření zubů se nazývá tváření za studena nebo válcování za studena , při kterém se matrice válcovají proti ocelovým kotoučům, aby se vytvořily zuby. Mechanické vlastnosti kovu se procesem válcování výrazně zlepšují a současně se získá vysoce kvalitní generovaný profil. Zuby ozubených kol jsou obráběny frézováním , hoblováním nebo odvalováním. Jsou dokončeny kartáčováním , leštěním, honováním nebo leštěním.

Ozubená kola vyrobená z termoplastů , jako je nylon, polykarbonáty nebo acetal, jsou poměrně populární a lze je snadno vyrobit vstřikováním . Tato ozubená kola se vyznačují nízkou až střední přesností, nízkou cenou pro velké objemy výroby a nízkou nosností, která mohou být použita bez mazání.

Frézování

Zuby ozubených kol lze řezat tvarovou frézou tak, aby odpovídaly zubové mezeře. Teoreticky při použití této metody musíte použít jinou frézu pro každé ozubené kolo, protože například ozubené kolo s 25 zuby bude mít jinak tvarovanou mezeru zubů než ozubené kolo s řekněme 24. Ve skutečnosti je změna prostoru není tak skvělé a bylo zjištěno, že pouze osm fréz může být použito k řezání jakéhokoli ozubeného kola s rozumnou přesností, v rozsahu 12 zubů až po hřeben. Pro každý krok je samozřejmě potřeba samostatná sada fréz.

Válcová ozubená kola se šikmým ozubením

Šroubový převod.

Válcová kola se šikmým ozubením se vyznačují svým šikmým ozubením vzhledem k ose otáčení. U těchto ozubených kol se pohyb přenáší stejně jako u válcových s přímými zuby, ale s většími výhodami. Osy šnekových převodů mohou být rovnoběžné nebo křížové, obvykle pod úhlem 90°. Pro eliminaci axiálního tahu může být ozubení vytvořeno dvojitě šroubovité.

Šroubová ozubená kola mají tu výhodu, že přenášejí větší výkon než čelní ozubená kola a také mohou přenášet větší rychlost, jsou tišší a odolnější; Navíc mohou přenášet pohyb protínajících se os. Z jejich nevýhod lze říci, že se opotřebovávají více než rovné, jsou dražší na výrobu a obecně vyžadují více mazání než rovné. ]

Nejcharakterističtější pro spirálové válcové ozubené kolo je šroubovice, kterou tvoří, přičemž šroubovice je považována za posun o jednu celou otáčku roztečného průměru ozubeného kola. Z této šroubovice se odvozuje úhel β, který svírá ozubení s axiální osou. Tento úhel musí být stejný pro dvě kola, která zabírají, ale s opačnou orientací, to znamená: jedno doprava a druhé doleva. Jeho hodnota je stanovena a priori podle rychlosti přenosu, orientační údaje tohoto úhlu jsou následující:

Pomalá rychlost: β = (5° - 10°)

Normální rychlost: β = (15° - 25°)

Vysoká rychlost: β = 30°

Doporučené převodové poměry jsou víceméně podobné převodovým poměrům s čelními ozubenými koly.

• Viz příklad 3D animace

Konstruktivní vzorce válcových šnekových převodů

Sada šroubových převodů.

V důsledku šroubovice, kterou mají šroubová kola, se jejich proces broušení liší od procesu broušení čelního kola, protože je zapotřebí kinematický převod, který umožňuje dosáhnout požadované šroubovice. Některé rozměrové údaje těchto ozubených kol se liší od čelních ozubených kol.

Symbol	název	Vzorec
$D_{e}$	Vnější průměr	$D_{e}=M_{n}\cdot {\frac {Z}{\cos \beta }}+2\cdot M_{n}=D_{p}+2\cdot M_{n}$
$D_{p}$	průměr rozteče	$D_{p}=M_{n}\cdot {\frac {Z}{\cos \beta }}=P_{c}\cdot {\frac {Z}{\pi }}=M_{c} \cdot Z$
$M_n$	Normální nebo skutečný modul	$M_{n}=D_{p}\cdot {\frac {\cos \beta }{Z}}={\frac {P_{n}}{\pi }}=D_{p}\cdot { \frac {\cos \beta }{Z}}$
$P_{n}$	Normální nebo skutečný krok	$P_{n}=\pi \cdot M_{n}=P_{c}\cdot \cos \beta$
$tg\beta$	úhel šroubovice	$tg\beta =\pi \cdot {\frac {D_{p}}{H}}\cdot \cos \beta ={\frac {M_{n}}{M_{a}}}$
$H$	stoupání vrtule	$H=\pi \cdot D_{p}\cdot \operatorname {cotg} \beta$
$M_{c}$	Kruhový nebo zdánlivý modul	$M_{c}={\frac {D_{p}}{Z}}={\frac {M_{n}}{\cos \beta }}={\frac {P_{c}}{\ pí }}$
$P_{c}$	Zdánlivé kruhové stoupání	$P_{c}=\pi \cdot {\frac {D_{p}}{Z}}=M_{c}\cdot \pi ={\frac {P_{c}}{\cos \beta } }$
$P_{x}$	axiální stoupání	$P_{x}={\frac {H}{Z}}={\frac {P_{n}}{\název operátora {sin} \beta }}={\frac {P_{c}}{\ jméno operátora {tg} \beta }}$
$Z$	počet zubů	$Z={\frac {D_{p}}{M_{c}}}=D_{p}\cdot {\frac {\cos \beta }{M_{n}}}$

Ostatní údaje, jako je dodatek, dedendum a středová vzdálenost, jsou stejné hodnoty jako u čelních ozubených kol.

Dvojitá spirálová ozubená kola

Dvojité spirálové ozubení.

Vozidlo Citroën s logem dvojitého spirálového ozubeného kola.

Tyto typy ozubených kol vynalezl francouzský výrobce automobilů André Citroën a cílem, kterého dosahují, je eliminovat axiální tah, který mají jednoduchá spirálová ozubená kola. Zuby dvou ozubených kol tvoří jakési V.

Dvojité převody jsou kombinací pravé a levé šroubovice. Jejich nevýhodou je axiální tah absorbovaný ložisky šnekového kola, který je eliminován reakcí stejného a opačného tahu symetrické větve dvojitého šroubového kola.

Dvojité spirálové kolo trpí pouze poloviční chybou prokluzu než jediné spirálové nebo čelní kolo. Celá diskuse o jednoduchých (paralelních hřídelích) spirálových ozubených kolech je použitelná pro dvojitá spirálová ozubená kola, kromě toho, že úhel šroubovice je obecně větší pro dvojitá spirálová ozubená kola, protože zde není žádný axiální tah.

S ranou metodou výroby měla dvojitá ozubená kola, známá jako rybí ozubená kola, středovou drážku pro oddělení protilehlých zubů, což usnadnilo jejich obrábění. Vývoj dlabacích řezbářských strojů podle generace, typ Sykes, umožňuje mít průběžné zuby bez středového otvoru.

Zajímavostí je, že společnost Citroën ve svém logu upravila otisk, který vzniká odvalováním dvojitých spirálových ozubených kol. Je to způsobeno tím, že se André Citroën na rodinném výletu do Polska znovu setkává s příbuzným, který zdokonalil postup, jak levněji vyřezávat ze dřeva „double pin V gears“, který se používá k lisování pšenice v mlýnech na mouku . Zpátky ve Francii si André vzal s sebou myšlenku vyrobit podobná ozubená kola s čepy z oceli a patent .

Kuželová kola

Kuželové ozubené kolo používané pro vodní vrata.

Hypoidní kuželové kolo.

Kuželová kola mají tvar komolého kužele a umožňují přenos pohybu mezi protínajícími se osami. ​ Jeho výpočetní údaje lze nalézt v konkrétních obráběcích souborech.

Kuželová kola s přímými zuby

Provádějí přenos pohybu os, které se protínají ve stejné rovině, obecně v pravém úhlu, i když to není jediný úhel, protože tento úhel se může měnit, jako je 45, 60, 70 atd., pomocí ozubené kuželové plochy. Zuby se sbíhají v místě průsečíku os. Používají se ke snížení rychlosti s osami pod úhlem 90°. Tato ozubená kola generují více hluku než šikmá kuželová ozubená kola. Dnes se používají zřídka. ]

• 3D schéma páru kuželových kol

Šikmé ozubené kolo

Používají se ke snížení rychlosti na ose 90°. Rozdíl oproti přímému kuželovému je v tom, že má větší kontaktní plochu. V provozu je relativně tichý. Mohou také přenášet pohyb os, které jsou řezány. Konstrukční data těchto ozubených kol lze nalézt v souborech technického obrábění. Jsou obráběny na speciálních frézkách, v současnosti se používají v zadních převodovkách nákladních a osobních automobilů. ^{[ nutná citace ]}

Hypoidní kuželové kolo

Hypoidní soukolí je skupina šikmých kuželových kol tvořená redukčním pastorkem s několika zuby a kolem s mnoha zuby, která se montuje především do průmyslových vozidel, která mají trakci na zadních nápravách. Má výhodu v tom, že je velmi vhodný pro nástavby nízkého typu a zvyšuje tak stabilitu vozidla. Na druhé straně šroubovité uspořádání zubů umožňuje větší kontakt zubů pastorku se zuby korunky, čímž se získá větší robustnost v převodu. Jeho opracování je velmi složité a používají se na něj speciální řezbářské stroje (Gleason) ]

Šnekový šroub a korunka

Nekonečný šroub.

Nekonečný šroub.

Jedná se o mechanismus určený k přenosu velkého úsilí, který se také používá jako omezovač rychlosti, zvyšující točivý moment v převodovce. Obecně funguje na osách, které se protínají pod úhlem 90°.

Jeho nevýhodou je, že jeho směr otáčení není reverzibilní, zejména při vysokých převodových poměrech, a že značnou část výkonu spotřebovává třením. Nevratnost může být v některých případech užitečná, například u otevíracích/zavíracích mechanismů pro kovové závěsy , což ztěžuje jejich vandalizaci, stejně jako u zvedacích mechanismů pro výtahy a eskalátory .

V nejkvalitnějších konstrukcích je korunka vyrobena z bronzu a nekonečný šroub je vyroben z temperované oceli , aby se snížilo tření. Pokud tento mechanismus přenáší velké úsilí, musí být velmi dobře mazán, aby se snížilo opotřebení třením.

Počet vstupů šnekového převodu je obvykle od jednoho do osmi. Výpočtová data těchto ozubených kol jsou v souborech obrábění .

Nekonečný šroub lze obrábět pomocí soustruhů, bikónických fréz nebo centrálních fréz. Korunka naopak vyžaduje normální vrtáky nebo mateřské vrtáky. ]

Šnekový šroub a globusová koruna

Nekonečný šroub a kulová koruna.

Normálně dochází ke kontaktu mezi zuby nekonečného šroubu a zuby korunky v jediném bodě, to znamená na velmi malém kovovém povrchu. Když je tedy přenášená síla vysoká, vzniká v místě kontaktu silný tlak. Pro snížení tlaku lze zvětšit kontaktní plochu mezi šnekem a korunkou použitím jedné z následujících tří forem spojení: ]

1. globální koruna a konvenční červ
2. Kulový šnekový šroub a konvenční korunka
3. kulové šnekové kolo a kulová koruna

Pro obrábění globálních šnekových šroubů se používá postup generování, který mají stroje Fellows.

• 3D schéma dvojice šnekových převodů

Matematické vzorce pro jeho výpočet

Modul (M) M =P/π

Axiální krok (P) P= π .M (když je ze vstupu P = Ph)

Úhel šroubovice (α, 1 šroubovice) tan⁡ α=P/(Dp . π ) ; tan⁡a=M/Dp

Úhel šroubovice (α, více než 1 šroubovice) tan⁡ α=(P . N)/(π . Dp) ; tan⁡ α= Ph/(π .Dp)

Stoupání šroubovice (více než jedna šroubovice) Ph=P .N

Průměr stoupání Dp=De-2M

Vnější průměr De=Dp+2M

Vnitřní průměr Di=Dp-2,334 x M

Celková výška zaoblení H=2,167 x M (úhel tlaku 14,5° a 20°)

Výška zaoblené hlavy H1=M (pro jakýkoli tlakový úhel)

Výška patky zaoblení H2=1,167 x M (úhel tlaku 14,5° a 20°)

Šířka spodní části filetu (hrotový hrot) F=0,95 x M (14,5° úhel přítlaku)

F=0,66 x M (úhel tlaku 20°)

Tyto vzorce byly převzaty z knihy "CASILLAS Book of Casillas. Workshop Calculations. AL Machines"

Planetová kola

Vnitřní převodový mechanismus.

Planetová, vnitřní nebo prstencová kola jsou variacemi čelního ozubeného kola, ve kterém jsou zuby vyřezány do vnitřku prstencového nebo přírubového kola, spíše než do vnějšího. Vnitřní ozubená kola jsou obvykle poháněna pastorkem (také nazývaným sluneční pastorek, což je malé ozubené kolo s několika zuby). Tento typ převodu zachovává smysl úhlové rychlosti. Řezání těchto ozubených kol je prováděno generačními drážkovacími stroji.

Účinnost tohoto systému planetové převodovky je rovna 0,98^(#stages); to znamená, že pokud má 5 redukčních stupňů, účinnost tohoto reduktoru by byla přibližně 0,904 nebo 90,4 %.

Protože mají více zubů v kontaktu než jiné typy reduktorů, jsou schopny přenášet/přenášet větší točivý moment; Proto se jeho využití v průmyslu stále více rozšiřuje. Protože se obecně konvenční reduktor s paralelním hřídelem v aplikacích s vysokým momentem musí uchýlit k uspořádání koruna / řetěz, což nejen vyžaduje větší velikost, ale také vyžaduje použití maziv pro uspořádání koruna / řetěz.

Výběr planetových reduktorů se provádí jako u všech reduktorů v závislosti na okamžiku (Newton-metr).

Jako každé ozubené kolo jsou i planetové reduktory ovlivněny třením a opotřebením zubů (anglicky pitting and bending ).

Protože výrobci používají různé způsoby prezentace provozní doby pro svá ozubená kola a maximálního momentu, který mohou odolat, má ISO normy, které toto regulují:

ISO 6336 pro ozubená kola,

ISO 281 pro ložiska a

UNI 7670 pro nápravy.

Tímto způsobem lze skutečně porovnat technické specifikace ozubených kol / reduktorů a promítnout provozní dobu před selháním kteréhokoli z nich (ať už se jedná o ozubená kola pro planetové reduktory nebo paralelní hřídele).

Mechanismus zipu

Zip.

Hřebenový mechanismus aplikovaný na ozubená kola je tvořen tyčí se zuby, která je považována za ozubené kolo s nekonečným průměrem a čelní ozubené kolo s menším průměrem a slouží k přeměně otáčivého pohybu pastorku na lineární pohyb ozubeného kola. zip, nebo naopak. Snad nejznámější hřeben je ten, který vybavuje soustruhy pro posuv podélného vozíku.

$v=(n*z*p)/60[m/s]$

n: úhlová rychlost. z: počet zubů řetězového kola. p: krok.

Volnoběžka nebo mezikolo

Bláznivý detail mezipřevodu.

U jednoduchého převodu páru řetězových kol má hnací hřídel, nazývaná hřídel motoru, opačný směr otáčení než hnaná hřídel. U strojů to často není vhodné, protože je nutné, aby se obě osy otáčely stejným směrem. K dosažení tohoto cíle je mezi obě ozubená kola vložen třetí převod, který se volně otáčí na jedné ose a jediné, co dělá, je obrácení směru otáčení hnaného hřídele, protože převodový poměr se vůbec nemění. Toto mezikolo funguje jako motor a poháněné, a proto nemění převodový poměr. Příkladem mezikole nebo pastorku je reverzní mechanismus vozidel poháněných spalovacími motory, ve válcovnách oceli se montují i ​​mezilehlá kola. Planetové pastorky diferenciálních mechanismů působí také jako mezilehlá vložená kola.

Mechanismus řetězového kola

Článek řetězu.

Sada ozubených kol.

Mechanismus řetězového kola je způsob přenosu široce používaný k přenosu rotačního pohybu mezi dvěma paralelními osami, které jsou od sebe poměrně vzdálené. Je to převodový mechanismus používaný jízdními koly , motocykly a mnoha stroji a průmyslovými zařízeními. Používá se také k výměně reduktorů rychlosti za řemenice, když je důležité zabránit prokluzu mezi hnacím kolem a převodovým mechanismem (v tomto případě řetězem).

Tento mechanismus se skládá ze tří prvků: dvou pastorků, po jednom na každé z os, a uzavřeného řetězu. Zuby řetězových kol velmi přesně zabírají s články řetězu a přenášejí tak pohyb. ]

Ve srovnání se systémem řemen-kladka má mechanismus pastorek-řetěz výhodu, že je schopen přenášet velký výkon s dobrou energetickou účinností, ačkoli je hlučnější a vyžaduje maziva. ]

Pro výpočet převodového poměru platí převodové rovnice.

Ozubené kladky

Převod ozubenými řemenicemi.

Pro převod mezi dvěma osami, které jsou odděleny ve vzdálenosti, kde není ekonomické nebo technicky nemožné namontovat převod ozubenými koly, se používá sestava s ozubenými řemenicemi, které si zachovávají stejné vlastnosti jako ozubená kola, to znamená, že zabraňují prokluzu a zachovat přesnost.v převodovém poměru.

Nejdůležitější údaje ozubených řemenic jsou:

Počet zubů, rozteč a šířka řemenice

Rozteč je vzdálenost mezi středy drážek a měří se na roztečné kružnici řemenice. Roztečná kružnice ozubené řemenice se shoduje s roztečnou linií odpovídajícího řemenu.

Ozubené řemenice jsou vyráběny z různých materiálů, jako je hliník, ocel a litina.

Standardní vodicí kladky se vyrábějí v následujících palcových roztečích: MXL: Mini Extra Light (0,080"), XL: Extra Light (0,200"), L: Light (0,375"), H: Heavy (0,500"), XH: Extra Heavy (0,875") a XXH: Double Extra Heavy (1,250").

Metrické kroky jsou následující:

T2,5 (rozteč 2,5 mm), T5 (rozteč 5 mm), T10 (rozteč 10 mm) a T20 (rozteč 20 mm). ]

Drážkované hřídele

Převod pomocí drážkovaných hřídelí.

Drážkované hřídele jsou takové hřídele, které mají ve své oblasti obrobené drážky pro záběr s ozubeným kolem nebo jinými součástmi, aby spojka získala větší tuhost než ta, kterou vytváří jednoduchá drážka pro pero. Tyto drážkované hřídele nejsou samy o sobě ozubenými koly, ale způsob jejich obrábění je podobný způsobu, jakým se používají k obrábění ozubených kol, a proto jsou součástí tohoto článku. Drážkované hřídele se spojují s otvory v ozubených kolech nebo jiných součástech, které byly obrobeny na protahovacích strojích, aby správně zapadly. Tento upevňovací systém je velmi robustní. Používá se v převodovkách a hřídelích převodovek. Existuje norma, která upravuje rozměry a formát drážkovaných hřídelí, což je norma DIN-5643. ]

Aplikace Gear

Převodovka.

Existuje velké množství tvarů a velikostí ozubených kol, od nejmenších používaných v hodinářství a vědeckých přístrojích (dosahuje se modulu 0,05) až po ty velké, které se používají například při snižování rychlosti větrných turbín. aktivace pecí a mlýnů cementáren atd.

Oblast použití ozubených kol je prakticky neomezená. Najdeme je v elektrárnách, vodních elektrárnách a v prvcích pozemní dopravy: lokomotivy, železniční vozy, nákladní automobily, automobily, námořní doprava v lodích všeho druhu, letadla, v ocelářském průmyslu: válcovny, dopravníky atd., doly a loděnice, cementárny, jeřáby, vysokozdvižné vozíky, obráběcí stroje, textilní stroje, potravinářský, oděvní a obuvnický průmysl, chemický a farmaceutický průmysl atd., i ty nejjednodušší ruční pohyby.

O celé této velké rozmanitosti ozubených převodů lze říci, že jejich jediným účelem je přenos rotace nebo otáčení z jedné osy na druhou, snížení nebo zvýšení rychlosti první osy.

Dokonce i některá barevná ozubená kola vyrobená z plastu se používají v některých vzdělávacích hračkách.

Hydraulická čerpadla

Hydraulická pumpa.

Hydraulické čerpadlo je zařízení, které přijímá mechanickou energii z vnějšího zdroje a přeměňuje ji na tlakovou energii, kterou lze přenášet z jednoho místa na druhé v hydraulickém systému prostřednictvím kapaliny, jejíž molekuly jsou přesně vystaveny tomuto tlaku. Hydraulická čerpadla jsou prvky odpovědné za pohon oleje nebo hydraulické kapaliny, přeměňující rotační mechanickou energii na hydraulickou energii. ]

Existuje typ hydraulického čerpadla, které má uvnitř dvojici ozubených kol se stejným počtem zubů, které při otáčení způsobují přenos olejů nebo jiných kapalin. Hydraulické čerpadlo je namontováno u všech strojů, které mají hydraulické okruhy a všechny tepelné motory pro mazání jejich pohyblivých částí.

Diferenciální mechanismus

diferenciální mechanismus.

Účelem diferenciálního mechanismu je umožnit, že když vozidlo projede zatáčkou, jeho hnací kola mohou popsat své příslušné trajektorie bez smyku na zemi. Potřeba tohoto zařízení je vysvětlena skutečností, že když auto zatáčí, vnitřní kola pokrývají menší prostor než kola umístěná na vnější straně, protože první popisují obvod s menším poloměrem než druhá.

Mechanismus diferenciálu je tvořen řadou ozubených kol uspořádaných takovým způsobem, že umožňuje otáčení dvou hnacích kol vozidel při projíždění zatáčky různou rychlostí. Pokud tedy vozidlo zatáčí doprava, vnitřní kola se otáčí pomaleji než vnější a satelity obtížněji pohybují planetami poloos vpravo, protože se začnou otáčet kolem své osy. , otáčení planet vpravo, vlevo mírně vyšší rychlostí. Způsobují tak rychlejší otáčení hřídele nápravy a levého hnacího kola.

Mechanismus diferenciálu se skládá ze dvou kuželových pastorků nazývaných planetové planety, připojených ke koncům ložisek kol, a dvou dalších kuželových pastorků nazývaných satelity namontovaných na koncích jejich hřídelů planetového nosiče a které zabírají s planetami.

Variantu konvenčního diferenciálu tvoří samosvorný diferenciál, který se volitelně montuje do terénních vozidel pro jízdu na ledu či sněhu nebo pro projíždění zatáček vysokou rychlostí v případě závodních vozů. ]

převodovka

Primární hřídel převodovky.

U vozidel je převodovka nebo převodovka prvkem, který má na starosti spojení motoru a převodového systému s různými převodovými poměry nebo převody tak, že stejná rychlost otáčení klikového hřídele může být převedena na různé rychlosti otáčení na motoru. kola . Výsledkem na hnacích kolech je obecně snížení rychlosti otáčení a zvýšení točivého momentu .

Zuby převodovek jsou spirálové a jejich hrany jsou zaoblené, aby nevytvářely hluk nebo tlumení při změně rychlosti. Výroba ozubení je velmi pečlivá, aby vydržela dlouho. Hřídele přesmykače jsou neseny kuličkovými ložisky a celý mechanismus je ponořen v hustém oleji, aby byl neustále mazán. ]

Rychlostní nerovnosti

Základní převodový mechanismus.

Omezovače rychlosti jsou mechanismy, které přenášejí pohyb mezi hřídelí, která se otáčí vysokou rychlostí, obvykle motorem, a jinou, která se otáčí nižší rychlostí, například nástrojem. Jsou tvořeny sadami ozubených kol různých průměrů nebo šnekovým šroubem a korunkou. ]

Základní reduktor je tvořen šnekovým převodem a korunovým mechanismem. U tohoto typu mechanismu má vliv tření na boky zubu tato ozubená kola nejnižší výkon ze všech převodů; Uvedená účinnost je přibližně mezi 40 a 90 %, v závislosti na vlastnostech reduktoru a práci, které je vystaven. Faktory, které zvyšují výkon:

• Vysoké úhly stoupání na šroubu.
• Nízké tření (dobré mazání) zařízení.
• Vysoký přenášený výkon.
• Nízký převodový poměr (nejvíce určující faktor).

Existují další uspořádání pro ozubená kola v reduktorech otáček, tato jsou pojmenována podle uspořádání výstupního hřídele (nízkootáčkový hřídel) ve srovnání se vstupním hřídelem (vysokorychlostní hřídel). Jednalo by se tedy o tzv. koaxiální, paralelní, ortogonální a smíšené převodové redukce rychlosti (paralelní + nekonečná koruna). U koaxiálních, paralelních a ortogonálních vlaků je uvažována přibližná účinnost 97-98%, ve smíšených se odhaduje mezi 70% a 90% účinností.

Kromě toho existují takzvané planetové reduktory rychlosti, technicky mají koaxiální hřídele a vyznačují se kompaktním formátem, vysokou kapacitou přenosu točivého momentu a extrémní citlivostí na teplotu.

Převodovky jsou obvykle vyrobeny ze šedé litiny, která je opatřena těsněním, aby olej nevytékal zevnitř skříně.

Charakteristika reduktorů

• Výkon v kW nebo v Hp, vstup a výstup.
• Rychlost, v RPM, vstup a výstup.
• Výstupní rychlost. (RPM)
• Převodový poměr ]
• Bezpečnostní nebo servisní faktor (Fs)
• Přenášený točivý moment (Mn1- Rychlá osa) (Mn2-Pomalá osa)

Obrábění ozubených kol

Řezba zubů

Vyřezávání šnekového převodu s varnou deskou.

Fréza pro řezání ozubených kol.

Protože ozubená kola jsou mechanismy, které jsou součástí většiny strojů, které jsou stavěny, a zejména všech těch, které obsahují tepelné nebo elektrické motory, je nutné, aby se každý den obráběly miliony různých ozubených kol, a proto je úroveň technologie, která má Dosažená u ozubených kol je velmi vysoká, a to jak u strojů, které se používají, tak u řezných nástrojů, které je tvoří.

Než se přistoupí k obrábění zubů, ozubená kola prošla jinými obráběcími stroji, jako jsou soustruhy nebo frézky, kde byly obrobeny všechny jejich vnější rozměry a otvory, pokud nějaké existují, takže zůstaly potřebné přebytky pro případ, že by musela být tepelně zpracována. a následné opracování některých jeho oblastí.

Obrábění zubů ozubených kol na průmyslové úrovni se provádí na řezbářských strojích stavěných speciálně pro tento účel, nazývaných odvalovací frézy.

Technické vlastnosti obrážečky LIEBHERR LC-500 (příklad) ]

Technické vlastnosti tvarovače ozubených kol

• Modul: 12/14
• Průměr ozubeného kola: 500 mm
• Axiální zdvih: 1000 mm
• Kurz řazení: 220/300 mm
• Průměr frézy: 210 mm
• Délka frézy: 260 mm
• Rychlost odstřeďování: 1000 ot./min

Modulární fréza pro vyřezávání zubů v univerzální frézce.

Dělicí mechanismus pro řezání ozubení v univerzální frézce.

Řezání ozubených kol na univerzální frézce s dělicím mechanismem se prakticky nepoužívá, nicméně frézování drážkovaných hřídelů s několika drážkami, jako jsou ložiska kol nákladních automobilů, lze provádět na univerzální frézce, ale s automatickým dělicím mechanismem a je také automatizován veškerý proces pohybů frézky.

Normální válcová ozubená kola, přímá i spirálová, jsou obráběna ve vysoce produkčních a přesných frézách, každá fréza má své konstanty a příslušné převody pro výrobu ozubeného kola, které je naprogramováno. Typ Liebherr, Hurth, Pfauter atd.

Vnitřní ozubení nelze obrábět na univerzálních frézách a pro tento typ obrábění se používají frézy zvané drážkovací stroje Sykesova typu.

Pro hypoidní kuželová kola se používají speciální odvalovací stroje typu Gleason. ]

Pro obrábění šroubů s kulovým šnekem lze použít speciální stroje typu Fellows.

Srážení hran a zaoblení zubů

Tato operace se provádí zejména v posuvných převodech rychlostních skříní pro usnadnění záběru při změně rychlosti. Existují speciální stroje a nástroje (Hurth), které tento úkol plní. ]

Broušení zubů ozubených kol

Broušení zubů se v případě potřeby provádí po vytvrzení součásti vhodným procesem tepelného zpracování a lze jej provádět broušením generováním a broušením profilů nebo pomocí CBN nástrojů pro obnovu povrchu nebo s galvanizovaným povlakem.

Broušení ozubených kol a profilové broušení je vysoce pokročilá technologie a dosáhla pozoruhodných schopností s použitím moderních nástrojů pojených korundem. ]

Leštěno

Leštění ozubených kol se aplikuje na ozubená kola, která jsou vystavena velkému odporu, například hypoidní skupina korunových pastorků převodovek nákladních automobilů nebo traktorů. Honováním se dosahuje vysoce kvalitní geometrie finálního zubu na kalených ozubených kolech a zároveň se zlepšuje rýhování a povrchové struktury.

Ostření jahod

Frézy používané k řezání ozubených kol mají konstantní profil, což znamená, že umožňují velmi vysoký počet ostření při zhoršení řezné hrany. Na trhu je široká škála ostřiček pro všechny typy nástrojů používaných při obrábění ozubení. Životnost nástroje je jedním z nejvýznamnějších problémů s ohledem na náklady a dostupnost výroby. Moderní brusky jsou vybaveny např. přímými pohony, lineárními motory a digitálními měřicími systémy. ]

Techniky směrování materiálu

V moderním automatizovaném obráběcím průmyslu zahrnuje technologie manipulace s materiálem automatickou manipulaci s obrobky ve výrobních systémech, včetně nakládání a vykládání obráběcích strojů, jakož i skladování obrobků.

Ekonomické řízení obrábění ozubení

Když inženýři navrhují stroj , část zařízení nebo nástroj, dělají to tak, že spojují dohromady řadu součástí vyrobených z rozdílných materiálů a vyžadují obráběcí procesy k dosažení správných provozních tolerancí .

Součet nákladů na surovinu dílu, náklady na proces obrábění a náklady na díly vyrobené vadným způsobem tvoří celkové náklady dílu. Technologický vývoj vždy směřoval k dosažení co nejvyšší kvality komponentů a zároveň co nejnižší ceny jak surovin, tak nákladů na obrábění.

Aby se snížily náklady na obrábění ozubených kol, byla přijata opatření na následujících frontách:

• Získávejte stále lépe obrobitelné materiály, materiály, které byly jednou obrobeny měkké, jsou vytvrzeny pomocí tepelného zpracování, které zlepšuje jejich mechanické vlastnosti, zejména pokud jde o tvrdost a odolnost.

• Získejte řezné nástroje mimořádné kvality, které umožňují výrazně zvýšit technologické podmínky obrábění, tedy více otáček řezného nástroje, větší postup práce a delší životnost jeho řezné hrany.

• Dosáhněte robustnějších, rychlých a přesných fréz na ozubení přizpůsobených potřebám výroby, které výrazně zkracují dobu obrábění a zároveň dosahují vyšší kvality dílů s užšími tolerancemi.

Aby se snížil počet vadných dílů, bylo možné maximálně zautomatizovat práci fréz, sestrojit vysoce sofistikované automatické frézy nebo ty řízené numerickým řízením, které provádějí obrábění podle dříve zavedeného programu.

Výpočet ozubeného kola

Výpočet ozubeného kola se týká operací navrhování a výpočtu geometrie ozubeného kola pro jeho výrobu. Hlavně průměry a profil zubu. Rovněž jsou uvažovány výpočty kinematických převodů, které je nutné sestavit v řezbářských strojích podle charakteristik ozubeného kola a které jsou funkcí charakteristik použitého řezbářského stroje.

Převodové poměry

Složený přenos.

Snížení přenosu ve starém jeřábu umístěném v přístavu v Seville .

Existují tři možné typy převodů, které se nastavují podle převodů:

1. jednoduchý přenos
2. Převodovka s mezilehlým nebo vloženým převodem
3. Převodovka složená z několika ozubených kol známých jako ozubené soukolí.

Jednoduchá převodovka je tvořena dvěma ozubenými koly, směr otáčení hnaného hřídele je opačný ke směru otáčení hřídele motoru a hodnota převodového poměru je:

Obecná převodová rovnice:$N_{1}\cdot Z_{1}=N_{2}\cdot Z_{2}$

Převodový poměr :$(i)$$i={\frac {N_{2}}{N_{1}}}={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}$

Z výše uvedené rovnice lze odvodit, že pro dojde ke zvýšení rychlosti hnaného kola vzhledem k hnacímu nebo hnacímu kolu a pro dojde ke snížení rychlosti hnaného kola vzhledem k hnacímu kolu. (hodnoty jsou obvykle vyjádřeny ve formě zlomku). Je důležité si uvědomit, že vztah mezi výstupními otáčkami a přenášeným momentem je nepřímo úměrný. $i>1$$i<1$$Jo$

Výkon přenášený hřídelem jako funkce točivého momentu a jeho úhlové rychlosti otáčení je následující:

$P=T\cdot w$

kde:

P, přenášený výkon ve W (wattech)

T, točivý moment v Nm

ω, úhlová rychlost v rad/s.

Zanedbání tření: a $P_{1}=T_{1}\cdot w_{1}$$P_{2}=T_{2}\cdot w_{2}$

Při vyrovnání obou výkonů bude tedy převodový poměr ekvivalentní: $T_{1}\cdot w_{1}=T_{2}\cdot w_{2}$

$i={\frac {N_{2}}{N_{1}}}={\frac {Z_{1}}{Z_{2}}}={\frac {T_{1}}{T_ {dva}}}$

Mezilehlý neboli volnoběžný pastorkový převod je tvořen třemi ozubenými koly, kde mezilehlý převod slouží pouze k obrácení směru otáčení hnaného hřídele a jeho otáčení ve stejném směru jako hřídel motoru. Převodový poměr je stejný jako u jednoduché převodovky.

Složená převodovka se používá, když je převodový poměr velmi vysoký a nelze jej dosáhnout jednoduchým převodem, nebo když je vzdálenost mezi nápravami velmi velká a bylo by nutné vyrobit řetězová kola o velkém průměru. Složená převodovka se skládá z proložených párů řetězových kol spojených mezi hřídelí motoru a hnanou hřídelí. Tato řetězová kola se volně otáčejí na hřídeli, ve které jsou uložena, ale dvě řetězová kola jsou integrálně spojena tak, že jedno z nich funguje jako motorové řetězové kolo a druhé jako hnané řetězové kolo. Převodový poměr složených převodovek je:

Obecná převodová rovnice:$N_{1}\cdot Z_{1}\cdot Z_{3}\cdot ..Z_{n}=N_{2}\cdot Z_{2}\cdot Z_{4}..Z_{{(n+1 )}}$

$N_{{drivenshaft}}={\frac {N_{1}\cdot Z_{1}\cdot Z_{3}\cdot ..Z_{n}}{Z_{2}\cdot Z_{4}\cdot Z_ {{(n+1)}}}}$

Tepelné zpracování ozubených kol

Ozubená kola jsou vystavena velkým tlakům jak na styčné ploše, tak z tohoto důvodu úprava, kterou většina z nich dostává, spočívá v cementačním nebo nitridačním tepelném zpracování, při kterém se získá velká tvrdost v kontaktní oblasti zubů a houževnatost v jádru, která zabraňuje jeho zlomení v důsledku nadměrného namáhání.

Nauhličování spočívá v provádění dlouhodobého zahřívání v peci s řízenou atmosférou a dodávání uhlíku , dokud není zaveden na povrch kusů do požadované hloubky. Jakmile je součást nacementována, je podrobena temperování , při kterém je dosaženo vysoké tvrdosti ve vnější vrstvě, ideální pro odolání třecím napětím, kterým jsou ozubená kola vystavena.

Ozubená kola, která jsou cementovaná, jsou vyrobena ze speciálních ocelí vhodných pro cementování.

Jindy je tepelným zpracováním ozubených kol nitridace , která je založena na působení na vnější povrch dílů působením uhlíku a dusíku . Nitridace snižuje kritickou rychlost ochlazování oceli a dosahuje vyššího stupně tvrdosti u nitridované a temperované součásti než u cementované a popouštěné součásti, a to i u stejného typu materiálu.

V současné době, a to zejména v automobilovém průmyslu, jsou legované oceli nahrazovány jednoduššími oceli vzhledem k velkým technickým výhodám, které nabízí nitridace (vysoká tvrdost, pravidelnosti kalení, menší deformace...). Při nitridačních procesech lze získat vrstvy mezi 0,1-0,6 mm, s tvrdostí na periferii řádově 60-66 HRC.

Nitridace je proces povrchového zpevnění, který spočívá v pronikání dusíku do povrchové vrstvy. Tvrdost a vysoká odolnost proti opotřebení pochází z tvorby nitridů, které tvoří dusík, a prvků přítomných v ocelích podrobených úpravě.

Někdy existují ozubená kola, na která se aplikuje indukční kalení , kde je zahřívání omezeno na ošetřovanou oblast a je vytvářeno indukovanými střídavými proudy. Když je vodivé těleso umístěno do pole cívky nebo solenoidu se středními nebo vysokofrekvenčními proudy, je těleso obklopeno indukovaným proudem, který produkuje ohřev. K tomu se používají induktory, které mají odpovídající tvar zubů, které chceme ošetřit.

Absence jakéhokoli kontaktu mezi induktorem a kusem vystaveným ohřevu umožňuje získat koncentrace řádově 25 000 W cm - ² . Rychlost ohřevu je téměř 15krát vyšší než u hořáku. Aby bylo možné část vytvrdit indukcí, bude muset být alespoň desetkrát silnější, než je tloušťka, která se má kalit. Úspěch dobrého vytvrzení spočívá ve správném nastavení frekvence topného proudu tak, aby se vytvořila dostatečná koncentrace indukovaného proudu v oblasti, která má být vytvrzena.

Systém používaný při vytápění je ve dvou cyklech. 10 000 cyklů pro ohřev základny zubů a 375 000 pro ohřev periferie. Po provedení dvou ohřevů se ozubené kolo ponoří do vody nebo oleje v závislosti na typu oceli.

Jednou z možností, jak vyřešit problémy, které se objevují v ozubených kolech, je chemický nikl . Niklové usazeniny dodávají ošetřovanému kusu dobrou odolnost proti korozi , velkou odolnost proti tření a velkou tvrdost pomocí specifických precipitátů. Chemickým niklováním se dosahuje stejnoměrných vrstev, pokud jsou všechny části kusu v kontaktu s roztokem a jeho složení zůstává konstantní a tloušťka této vrstvy se mění podle doby úpravy a složení. Kusy před ošetřením musí projít dalšími fázemi, jako je moření, napadení, aby byla zaručena jejich přilnavost, a další věc, kterou je třeba vzít v úvahu, je, že chemické niklování reprodukuje drsnost ošetřovaného kusu na povrchu. ^{[ nutná citace ]}

Kontrola ozubeného kola

Ověření ozubeného kola spočívá v možnosti ovládat různé parametry, které jej definují.

K měření tloušťky tětivy se používají dvojitá posuvná měřítka a talířové mikrometry.

Měření tloušťky zubů třmenem s dvojitým noniusem se obecně používá pouze u ozubených kol s velkým modulem a při hrubém obrábění.

Pro měření tloušťky přesných ozubených kol se používá deskový mikrometr a počet upnutých zubů se volí tak, aby ke kontaktu mezi boky zubů a lamelami docházelo na roztečné kružnici.

Komparátorové měření se používá s nastavenými standardy pro každou řídicí operaci.

Verifikace profilového projektoru se používá k měření na zesíleném obrazu nebo ověření všech charakteristik ozubeného kola pomocí vhodných šablon.

Měření excentricity ozubeného kola, což je posun roztečného průměru vzhledem k referenční ose součásti, lze ověřit:

• S komparátorem a kalibrovanou tyčí
• Valením proti standardnímu profilu.

Hlavní ozubená kola jsou klasifikována do různých jakostí podle DIN3790 a 58420. Jejich zuby po obrobení procházejí procesem superdokončování. Při měření podle tohoto principu jsou ozubená kola, která mají být ovládána, v záběru s hlavními ozubenými koly. ]

Mazání ozubených kol

Ozubené převodovky, zejména ty, které jsou vystaveny velké námaze a vysokorychlostnímu provozu, musí mít vhodné mazivo, které pomůže zachovat jejich mechanické vlastnosti během používání: ]

Převodová maziva pro průmyslové použití jsou klasifikována podle různých kritérií: ]

Technické specifikace maziv

Specifikace převodových maziv se mírně liší v závislosti na orgánu, který je vydal.

V Evropě jsou nejznámější specifikace definované normou DIN 51517 jako MAZIVA typu CLP. Pro účely této normy jsou MAZIVA CLP taková, která jsou založena na minerálním oleji včetně přísad určených ke zvýšení antikorozních vlastností (symbol C), zvýšení odolnosti proti stárnutí (symbol L) a snížení opotřebení (symbol P).“ Tato norma definuje viskozity pro ISO třídy 68, 100, 150, 220, 320, 460 a 680.

Volba maziva a jeho nejvhodnější viskozita

Prvním ukazatelem maziva, které má být použito v určitém zařízení, by mělo být vždy doporučení výrobce, který je navrhl a zná jeho potřeby.

Volba správné viskozity pro systém s čelním nebo šikmým ozubením závisí na

• výkon vyjádřený v kW nebo HP
• vícenásobné nebo jednotlivé redukce
• rychlost vyjádřená v ot./min
• druh mazání (cirkulační nebo rozstřikovací)

Preventivní údržba přenosů

Výměna maziv a udržování hladiny v převodových skříních je součástí preventivní údržby, kterou je nutné provádět na všech typech strojů po určité době provozu. Tato údržba může mít frekvenci v hodinách provozu, v ujetých kilometrech nebo v chronologickém čase, týdně, měsíčně nebo ročně.

Zhoršení a selhání ozubeného kola

Dva hlavní zdroje selhání zubu ozubeného kola jsou tření a ohýbání (anglicky nazývané také pitting a bending ), což je způsobeno logickými silami při přenosu síly přes zub / ozubené kolo, tření zubu o zub a síla, které musí zuby odolávat (ta, která přenáší a ta, která přijímá), jak můžeme vidět na grafu posunutí ozubeného bodu.

Znázornění posunutí normálové síly v čelním ozubeném kole.

V důsledku tření na povrchu zubů se tato oblast depasivuje, z nichž jedna se stává anodickou, zatímco druhá se stává katodickou, což vede k lokalizované galvanické korozi. Koroze proniká do větší části kovu s omezenou difúzí iontů. Tento mechanismus třecí koroze je pravděpodobně stejný jako štěrbinové štěrbinové koroze.

Aby se minimalizovalo zhoršení třením, je nutné vybrat vhodné mazivo , přičemž je třeba vzít v úvahu nejen sílu aplikace, ale také teplotu, pracovní cyklus atd.

Ohýbání lze minimalizovat pouze výběrem správných materiálů a/nebo výběrem více materiálu pro zub/kolo, jinými slovy výběrem většího ozubeného kola.

Jako každý technický prvek může mít ozubené kolo jako první poruchu to, že nebylo spočítáno s rozměrovými parametry a přiměřenou odolností, se kterou není schopno odolat namáhání, kterému je vystaveno, a rychle se kazí nebo láme.

Animovaná ukázka únavové přestávky.

Druhou chybou, kterou může ozubené kolo mít, je, že materiál, ze kterého bylo vyrobeno, nesplňuje příslušné technické specifikace, zejména odolnost a houževnatost.

Také může být příčinou zhoršení nebo rozbití, pokud ozubené kolo nebylo vyrobeno s požadovanými rozměry a tolerancemi nebo nebylo správně smontováno a seřízeno.

Podobně může být způsobeno předčasné poškození ozubeného kola, pokud nebyla provedena správná údržba s mazivy, která jsou pro něj specifická podle provozních podmínek, které má.

Další příčinou zhoršení je, že v důsledku přetížení mechanismu jsou překročeny meze odporu převodu.

Přenosová kapacita ozubeného kola je omezena:

• Vytvořeným teplem, (topení)
• Selhání zubů v důsledku zlomení (při náhlém a suchém stresu)
• Únavové selhání povrchu zubu (špatné mazání a nedostatečná tvrdost)
• Hluk v důsledku vibrací při vysokých rychlostech a velkém zatížení.

Zhoršení nebo poruchy, ke kterým dochází v ozubených kolech, souvisí s existujícími problémy v zubech, v hřídeli nebo s kombinací obou. Poruchy související se zuby mohou být způsobeny přetížením, opotřebením a praskáním a poruchy související s hřídelí mohou být způsobeny nesouosostí hřídele nebo nevyvážeností způsobující vibrace a hluk. ]

Vybavení lucerny

Výbava lucerny v Pantigo Windmill, Long Island (s přemístěnou výbavou).

„Lampové ozubené kolo“ nebo „lucernový pastorek“ má místo zubů paralelní válcové tyče uspořádané do kruhu kolem osy otáčení, jako tyče v kulaté kleci nebo lucerně. Sestava je držena pohromadě kotouči na každém konci, do kterých jsou vloženy tyče tvořící zuby a osu. Lucernová kola s menší třecí plochou, s velmi malou přesností nastavení, fungují lépe než s plnými pastorky, tato potřebují mnohem větší přesnost, aby fungovala minimálně dobře, nehledě na to, že špína může propadávat skrz lišty, místo aby se zachytávala, což zvyšuje opotřebení. Jsou snadněji vyrobitelné a lze je postavit velmi jednoduchými nástroji, protože zuby nejsou vyrobeny frézováním nebo obráběním, ale otvory a vloženými tyčemi. ]

Lampionové soukolí se někdy používalo v hodinách, kde se muselo pohybovat ozubeným kolem, které se nepoužívalo jako regulátor. Ačkoli zpočátku nebyl oblíbený u konzervativních hodinářů, stal se oblíbeným u věžních hodin , kde byly vhodnější pracovní podmínky. Používaly se velmi často, v strojcích amerických národních hodin.

Viz také

• Kladka
• přenosové pásmo
• převodový řetěz
• Tribologie (design ozubeného kola)

Reference

Bibliografie

• MILLÁN GÓMEZ, Simon (2006). Postupy obrábění . Madrid: Redakční posluchárna. ISBN  84-9732-428-5 . 

• LARBURU ARRIZABALAGA, Nicholas (2004). stroje. záznam. Techniky obráběcích strojů . Madrid: Thomson Publishers. ISBN  84-283-1968-5 . 

• Různí autoři (1984). Encyklopedie vědy a techniky . Salvat Publishers S.A. ISBN  84-345-4490-3 . 

• PÉREZ, Alonso a JULIO, Jacinto (1992). Lícování a tolerance: Mechanismy a převody . Polytechnická univerzita v Madridu. Univerzitní škola leteckého technického inženýrství. ISBN  84-87051-18-9 . 

• COMAS, A. Stručná technologie na ozubených kolech . Edice Cedel. ISBN  84-352-0310-7 . 

• Národní institut pro racionalizaci a standardizaci (Španělsko) (1977). Převody. Ložiska. Ozubená kola. Trubky . Nejvyšší rada vědeckých výzkumů. ISBN  84-00-03530-5 . 

• MONTOYA MORENO, Felipe (1993). Základy geometrie ozubených kol . University of Valladolid. Sekretariát publikací a redakční burzy. ISBN  84-7762-367-8 . 

• RAMÓN MOLINER, Pedro (1980). Ozubená kola . AUTOR-NAKLADATEL 1116. ISBN  84-300-2212-0 . 

• TULIO PIOVAN, Marcelo (2004). „ Soukolí, planetové reduktory a diferenciály “. Poznámky k předmětu Prvky strojů . Národní technologická univerzita (Regionální fakulta Bahía Blanca): Předseda strojních prvků. 

Externí odkazy

• Wikimedia Commons hostí kategorii médií pro Gears .
• Digitální knihovna Kinematické modely pro návrh (KMODDL )
  Filmy a fotografie stovek pracovních mechanických modelů designu na Cornell University. Součástí je také elektronická knihovna historických strojnických textů .
• 3D výkres dvojice spirálových ozubených kol s rovnoběžnými osami
• 3D schéma páru šikmých ozubených kol s příčnou osou
• 3D schéma páru kuželových kol
• 3D schéma dvojice šnekových převodů
• Výpočet převodovky motocyklu
• Odvalovací frézka na ozubení PFAUTER: Konstrukce, výpočty a montáž stroje