1. Kaj je zobnik?
Zobnikiso zobati mehanski deli, ki se lahko medsebojno zaskočijo. Široko se uporablja v mehanskem prenosu in celotnem mehanskem področju.
2. Zgodovina zobnikov
Že leta 350 pred našim štetjem je slavni starogrški filozof Aristotel zapisal zobnike v literaturi. Okoli leta 250 pr. n. št. je matematik Arhimed v literaturi opisal tudi vitel, ki uporablja turbinski polž. Zobniki iz pr. n. št. so še vedno ohranjeni v ostankih Kaisferna v današnjem Iraku.
Gear ima na Kitajskem dolgo zgodovino. Po zgodovinskih zapisih so zobnike v starodavni Kitajski uporabljali že 400-200 pr. Bronasti zobniki, ki so jih izkopali v Shanxiju na Kitajskem, so najstarejši zobniki, ki so jih doslej odkrili. Kot vodnik, ki odraža dosežke starodavne znanosti in tehnologije, se uporablja zobniški mehanizem. Glavni mehanizem. Med italijansko renesanso v drugi polovici 15. stoletja je slavni vsestranski Leonardo da Vinci zapustil neizbrisne dosežke ne samo v kulturi in umetnosti, ampak tudi v zgodovini zobniške tehnike. Po več kot 500 letih sedanji The gears še vedno ohranja prototipe, ki so bili takrat skicirani.
Šele konec 17. stoletja so ljudje začeli proučevati obliko zob zobnikov, ki bi pravilno prenašala gibanje. V 18. stoletju, po evropski industrijski revoluciji, je uporaba zobniškega prenosa postajala vedno bolj obsežna; najprej so se razvili cikloidni zobniki, nato pa evolventni zobniki. Do začetka 20. stoletja so imeli evolventni zobniki prednost pri uporabi. Od takrat so bili razviti variabilni zobniki, obločni zobniki, stožčasti zobniki, vijačni zobniki itd.
Sodobna tehnologija zobnikov je dosegla: zobniški modul 0.004-100 mm; premer zobnika od 1 mm do 150 metrov; prenosna moč do 100,000 kilovatov; hitrost vrtenja do 100,000 rpm; največja obodna hitrost do 300 m/s.
Mednarodno se naprava za prenos moči razvija v smeri miniaturizacije, visoke hitrosti in standardizacije. Uporaba posebnih zobnikov, razvoj planetnih zobnikov in razvoj nizkih vibracij in nizkega hrupa so nekatere od značilnosti zasnove zobnikov.
3. Zobniki so na splošno razdeljeni v tri kategorije
Obstaja veliko vrst zobnikov, najpogostejša metoda razvrščanja pa je glede na gred zobnika. Na splošno razdeljen na tri vrste: vzporedna os, sekajoča os in zamaknjena os.
1) Zobniki z vzporedno gredjo: vključno s čelnimi zobniki, vijačnimi zobniki, notranjimi zobniki, letvami in vijačnimi zobniki itd.
2) Zobniki z gredjo, ki se sekajo: obstajajo ravni stožčasti zobniki, spiralni stožčasti zobniki, stožčasti zobniki nič stopinj itd.
3) Zobniki z zamaknjeno gredjo: obstajajo vijačni zobniki z zamaknjeno gredjo, polžasti zobniki, hipoidni zobniki itd.
Učinkovitost, navedena v zgornji tabeli, je učinkovitost prenosa brez izgube mazanja ležajev in mešal. Ujemanje zobniških parov vzporedne gredi in sekajoče se gredi je v bistvu kotalno, relativno drsenje pa je zelo majhno, zato je učinkovitost visoka. Zobniški pari z zamaknjeno gredjo, kot so spiralni zobniki z zamaknjeno gredjo in polžasti zobniki, ker se vrtijo skozi relativno drsenje, da dosežejo prenos moči, je vpliv trenja zelo velik, učinkovitost prenosa pa je zmanjšana v primerjavi z drugimi zobniki. Učinkovitost zobnika je prenosna učinkovitost zobnika v običajnih pogojih sestavljanja. Če pride do nepravilne vgradnje, še posebej, če stožčasti zobnik ni sestavljen na pravilni razdalji, kar povzroči napako v presečišču istega stožca, bo njegova učinkovitost močno padla.
3.1 Zobniki z vzporednimi gredmi
1) Čelni zobnik
Premica zoba in premica osi sta vzporedni s cilindričnim zobnikom. Ker je enostaven za obdelavo, se najpogosteje uporablja pri prenosu električne energije.
2) Stojalo
Linearni zobnik v obliki letve, ki se ujame s čelnim zobnikom. Kot poseben primer lahko štejemo, ko premer naklona čelnega zobnika postane neskončen.
3) Notranja prestava
Zobnik z zobmi zobnikov, obdelanimi na notranji strani obroča, da se zaskočijo s čelnim zobnikom. Uporablja se predvsem v aplikacijah, kot so planetni menjalniki in zobniške sklopke.
4) Čelni zobniki
Zobna linija je vijačno cilindrično gonilo. Široko se uporablja zaradi svoje večje trdnosti in bolj gladkega delovanja kot čelni zobniki. Aksialni potisk se ustvari med prenosom.
5) Zobna letev,
Palični zobnik, ki se zaskoči s spiralnim zobnikom. Ustreza situaciji, ko premer koraka vijačnega zobnika postane neskončen.
6) Orodje ribje kosti
Zobna linija je zobnik, ki ga tvori kombinacija dveh levih in desnih vijačnih zobnikov. Njegova prednost je, da ne ustvarja potiska v aksialni smeri.
3.2 Zobniki gredi, ki se križajo
1) Ravni stožčasti zobnik
Stožčasti zobnik, katerega zobna linija je enaka generatrisi nagibne stožčaste črte. Med stožčastimi zobniki je tip, ki ga je relativno enostavno izdelati. Zato ima širok spekter uporabe kot stožčasti zobniki za prenos.
2) Spiralni stožčasti zobnik
Zobna linija je ukrivljen, stožčasti zobnik s vijačnim kotom. Čeprav ga je težje izdelati kot ravne stožčaste zobnike, se pogosto uporablja tudi kot zobnik z visoko trdnostjo in nizkim hrupom.
3) Stožčasti zobnik nič
Ukrivljen stožčasti zobnik z ničelnim kotom vijačnice. Ker ima značilnosti ravnih in ukrivljenih stožčastih zobnikov, je sila na zobno površino enaka kot pri ravnih stožčastih zobnikih.
3.3 Zamaknjeni zobniki gredi
1) Cilindrični polžni par
Cilindrični polžasti par je splošen izraz za valjastega polža in polžasto gonilo, ki se zaskoči z njim. Tiho delovanje in en sam par lahko pridobita veliko prenosno razmerje kot svojo največjo lastnost, vendar ima pomanjkljivost nizko učinkovitost.
2) Zobnik z zamaknjeno gredjo
Ime para valjastih polžev, ko se prenaša med zamaknjenimi gredmi. Lahko se uporablja s vijačnimi zobniškimi pari ali s vijačnimi in čelnimi zobniškimi pari. Čeprav je delovanje gladko, je primeren le za uporabo pri majhnih obremenitvah.
3.4 Druga posebna orodja
1) Obrazna oprema
Zobniki v obliki diska, ki se lahko zaskočijo s čelnimi ali spiralnimi zobniki. Prenos med pravokotnimi in zamaknjenimi osmi.
2) Par črvov v obliki bobna
Splošni izraz za polža v obliki bobna in polžasto orodje, ki se zaskoči z njim. Čeprav ga je težje izdelati, lahko prenese veliko obremenitev v primerjavi s cilindričnim polžastim parom.
3) Hipoidno orodje
Stožčasti zobniki, ki se poganjajo med zamaknjenimi gredmi. Veliki in mali zobniki so ekscentrično obdelani, podobno kot spiralni zobniki, princip začepljenja pa je zelo zapleten.
4. Osnovna terminologija in izračun dimenzij zobnikov
Obstaja veliko izrazov in metod izražanja za zobnike. Da bi bolje razumeli prestave, je tukaj nekaj osnovnih izrazov, ki se pogosto uporabljajo.
1) Ime vsakega dela orodja
2) Izraz za velikost zob zobnika je modul
m1, m3, m8 ... se imenujejo modulo 1, modulo 3, modulo 8. Modul je splošno ime po vsem svetu. Simbol m (modul) in številka (mm) se uporabljata za označevanje velikosti zob zobnika. Večje kot je število, večji so zobje zobnikov.
Poleg tega je v državah, ki uporabljajo imperialne enote (kot so Združene države), velikost zob zobnika označena s simbolom (razmak premera) in številko (število zob zobnika, ko je premer indeksnega kroga je 1 palec). Na primer: DP24, DP8 itd. Obstajajo tudi posebni načini klicanja, ki uporabljajo simbole (tedne) in številke (milimetri) za označevanje velikosti zob zobnikov, kot na primer CP5, CP10.
Korak (p) lahko dobimo tako, da modul pomnožimo s pi, korak pa je dolžina med dvema sosednjima zoboma.
Formula je:
p=pi x modul=πm
Primerjava velikosti zob zobnikov različnih modulov:
3) Kot pritiska
Kot tlaka je parameter, ki določa profil zob zobnika. To je naklon zobne površine zobnika. Tlačni kot ( ) je običajno 20 stopinj. V preteklosti so bili običajni zobniki s tlačnim kotom 14,5 stopinj.
Tlačni kot je kot, ki nastane med črto radija in tangento oblike zoba v točki (običajno vozlišče) na površini zoba. Kot je prikazano, je tlačni kot. Ker je '=, ' tudi tlačni kot.
Ko se stanje zaskočevanja zoba A in zoba B gleda iz vozlišča:
Zob A potiska točko B na vozlišču. V tem času pogonska sila deluje na skupno normalo zoba A in B. To pomeni, da je skupna normala smer delovanja sile in smer tlaka ter kot tlaka.
Modul (m), tlačni kot ( ) in število zob (z) so trije osnovni parametri zobnika, na podlagi teh parametrov pa se izračunajo dimenzije posameznega dela zobnika.
4) Višina in debelina zoba
Višina zob zobnika je določena z modulom (m).
Skupna višina zoba h=2,25 m (= višina korena zoba plus višina konice zoba)
Višina dodatka (ha) je višina od dodatka do indeksne črte. ha=1m.
Višina korena (hf) je višina od korena do indeksne črte. hf=1.25m.
Referenca za debelino zob (s) je polovica razmika zob. s=πm/2.
5) Premer zobnika
Parameter, ki določa velikost zobnika, je premer indeksnega kroga (d) zobnika. Na podlagi indeksnega kroga lahko določimo razmak zoba, debelino zoba, višino zoba, višino konice zoba in višino korena zoba.
Premer indeksnega kroga d=zm
Premer dodatka da=d plus 2m
Premer korenskega kroga df=d-2.5m
Indeksni krog v dejanskem orodju ni neposredno viden, ker je indeksni krog hipotetični krog za določanje velikosti zobnika.
6) Sredinska razdalja in zračnost
Ko se indeksni krogi para zobnikov tangencialno zaskočijo, je središčna razdalja polovica vsote premerov obeh indeksnih krogov.
Sredinska razdalja a=(d1 plus d2)/2
Pri zaskočenju zobnikov je zračnost pomemben dejavnik, da se doseže učinek gladkega začepljenja. Zračnost je reža med zobnimi površinami para zobnikov, ko se zaskočijo.
Obstaja tudi vrzel v smeri višine zob zobnika. Ta vrzel se imenuje razmik. Zgornja zračnost (c) je razlika med višino korenine zoba zobnika in višino vrha zoba nasprotnega zobnika.
Razdalja od glave c=1.25m-1m=0.25m
7) Čelni zobniki
Zobnik, ki ga dobimo s vijačnim sukanjem zob čelnega zobnika, je vijačni zobnik. Večina geometrij čelnih zobnikov se uporablja za vijačne zobnike. Glede na referenčne ravnine obstajata dve vrsti vijačnih zobnikov:
End face (shaft right angle) reference (end face modulus/pressure angle>
Normalna površina (pravi kot zoba) referenčna točka (normalni modul/tlačni kot)
Razmerje med modulom čelne ploskve mt in normalnim modulom mn mt=mn/cos
8) Spiralna smer in prileganje
Spiralni zobniki, spiralni stožčasti zobniki itd., Zobje zobnikov so spiralni, smer spirale in koordinacija pa sta določeni. Spiralna smer pomeni, da ko je osrednja os zobnika usmerjena navzgor in navzdol, gledano od spredaj, je smer zob zobnika zgoraj desno [desna rotacija], zgoraj levo pa [leva rotacija]. Prileganje različnih zobnikov je prikazano spodaj.
5. Najpogosteje uporabljen zobniški profil je evolventni profil
Če samo zunanji obod tornega kolesa razdelimo na enake razdalje, izbokline namestimo, nato pa se medsebojno zapletejo in vrtijo, pride do naslednjih težav:
Tangentna točka zob zobnika povzroča zdrs
Hitrost gibanja tangentne točke je včasih velika in včasih počasna
Vibracije in hrup
Zobje zobnikov so tihi in gladki, zato nastane evolventna krivulja.
1) Kaj je evolventa
Okoli zunanjega oboda valja ovijte nit s svinčnikom, ki je na enem koncu napeta, in postopoma sprostite nit. Na tej točki je krivulja, ki jo nariše svinčnik, evolventna krivulja. Zunanji obseg valja se imenuje osnovni krog.
2) Primer 8-zobnega evolventnega zobnika
Ko valj razdelite na 8 enakih delov, pritrdite 8 svinčnikov in narišite 8 evolventnih krivulj. Nato navijte žico v nasprotni smeri in na enak način narišite 8 krivulj. To je zobnik z evolventno krivuljo kot obliko zoba in številom zob je 8.
3) Prednosti evolventnih zobnikov
Tudi če je sredinska razdalja nekoliko napačna, se lahko pravilno zareže;
Lažje dobimo pravilno obliko zoba in ga je lažje obdelati;
Zaradi kotalnega vpetja na krivulji se lahko rotacijsko gibanje gladko prenaša;
Dokler je velikost zob zobnika enaka, lahko eno orodje obdeluje zobnike z različnim številom zob;
Korenine so debele in močne.
4) Osnovni krog in indeksni krog
Osnovni krog je osnovni krog, ki tvori evolventno obliko zoba. Indeksni krog je referenčni krog za določanje velikosti zobnika. Osnovni krog in indeksni krog sta pomembni geometrijski dimenziji zobnika. Evolventni profil zoba je krivulja, oblikovana na zunanji strani osnovnega kroga. Kot pritiska na osnovni krog je nič stopinj.
5) Začepanje evolventnih zobnikov
Referenčni krogi dveh standardnih evolventnih zobnikov se tangencialno ujemata na standardnih medsrediščnih razdaljah.
Ko se obe kolesi zapleteta, je videti, kot da se poganjata dve torni kolesi (Friction wheels) s premerom d1 in d2. Vendar je začetje evolventnih zobnikov dejansko odvisno od osnovnega kroga in ne od indeksnega kroga.
Stične točke medsebojnega povezovanja obeh profilov zob zobnika se premikajo na črti medsebojnega povezovanja v vrstnem redu P1-P2-P3. Bodite pozorni na rumene zobe v pogonskem zobniku. Nekaj časa po tem, ko ta zob začne začeti, je zobnik v dvozobnem zaskoku (P1, P3). Začepanje se nadaljuje in ko se točka zaskočevanja premakne v točko P2 na indeksnem krogu, ostane le še en zob za začetje. Začetje se nadaljuje in ko se začetje premakne v točko P3, začne naslednji zob začeti v točki P1 in ponovno se vzpostavi stanje dvozobca. Tako kot je začetje z dvema zobema zobnika medsebojno deluje z začevanjem z enim zobom, da vedno znova prenaša rotacijsko gibanje.
Skupna tangenta AB osnovnega kroga se imenuje premica. Začepne točke zobnikov so vse na tej mrežni črti.
Predstavljen je s sliko, kot da se pasovi prekrižajo čez zunanje obode dveh osnovnih krogov, da izvedejo rotacijsko gibanje za prenos moči.
6. Premik zobnika je razdeljen na pozitiven premik in negativni premik
Profili zob zobnikov, ki jih običajno uporabljamo, so običajno standardni evolventni. Vendar pa obstajajo tudi primeri, ko je treba zobnike zobnikov premakniti, kot je nastavitev sredinske razdalje in preprečevanje podreza zobnika.
1) Število zob in oblika zobnika
Krivulja evolventnega profila se spreminja glede na število zob. Večje kot je število zob, bolj ravna je krivulja zobnega profila. Z večanjem števila zob se zobni profil zobne korenine debelejši in moč zob zobnika se poveča.
Kot je razvidno iz zgornje slike, je pri zobniku z 10 zobmi del evolventnega profila zob pri korenu zob zobnika izdolben, kar povzroči podrezovanje. Če pa uporabimo pozitivni premik za zobnik z z=10 zobmi, se poveča premer dodatnega kroga in poveča debelina zob zob zobnika, kar je enakovredna trdnosti zobnika z 200 zobe je mogoče dobiti.
2) Pomična prestava
Spodnja slika je shematski diagram pozitivnega pomika zobnika s številom zob z=10. Pri rezanju zob se gibanje orodja vzdolž radialne smeri xm (mm) imenuje radialni premik (v nadaljevanju premik).
xm=premik (mm)
x=koeficient premika
m=modul (mm)
Sprememba profila zoba s pozitivnim premikom. Poveča se debelina zob zob zobnika, poveča se tudi zunanji premer (premer kroga konice). S sprejetjem pozitivnega premika zobnika se je mogoče izogniti pojavu podreza (Undercut). Premik zobnika lahko doseže tudi druge namene, kot je spreminjanje sredinske razdalje, pozitivni premik lahko poveča sredinsko razdaljo, negativni premik lahko zmanjša sredinsko razdaljo.
Ne glede na to, ali gre za gonilo s prostornino ali gonilo z negativno prostornino, je količina prostornine omejena.
3) Pozitivni premik in negativni premik
Obstajajo pozitivni in negativni premiki. Čeprav je višina zoba enaka, je debelina zoba različna. Zobnik z debelejšimi zobmi je gibni zobnik, zobnik z manjšo debelino zoba pa gibni zobnik.
Ko sredinske razdalje obeh zobnikov ni mogoče spremeniti, pozitivni premik pastorka (izogibajte se podrezovanju) in negativni premik velikega zobnika, tako da je sredinska razdalja enaka. V tem primeru sta absolutni vrednosti količin pomikov enaki.
4) Začepanje pogonskega orodja
Standardni zobniki so zapleteni v stanju, kjer so indeksni krogi vsakega zobnika tangentni. Začetje prestavljenih prestav, kot je prikazano na sliki, je tangencialno začetje na delnem krogu. Kot tlaka na naklonski krog mreže se imenuje kot mreže. Mrežni kot se razlikuje od kota pritiska na kazalni krog (kot pritiska indeksnega kroga). Začelni kot je pomemben dejavnik pri načrtovanju prestavnega orodja.
6) Vloga premika zobnikov
Lahko prepreči pojav spodrezanja, ki ga povzroča majhno število zob med obdelavo; želeno sredinsko razdaljo je mogoče doseči s premikom; ko je prestavno razmerje para zobnikov veliko, se zobnik, ki je nagnjen k obrabi, lahko premakne pozitivno, zobje postanejo debelejši. Nasprotno pa se na velikem zobniku izvede negativni premik, da se zmanjša debelina zoba, tako da je življenjska doba obeh zobnikov podobna.
7. Natančnost zobnikov
Zobniki so mehanski elementi, ki prenašajo moč in vrtenje. Zahteve glede zmogljivosti za zobnike vključujejo predvsem:
Večja zmogljivost prenosa moči;
Uporabljajte najmanjše možne prestave;
nizek hrup;
pravilnost.
Da bi izpolnili zgoraj omenjene zahteve, bo izboljšanje natančnosti zobnikov postalo problem, ki ga je treba rešiti.
1) Razvrstitev natančnosti orodja
Natančnost zobnikov lahko v grobem razdelimo v tri kategorije:
a) Pravilnost evolventnega profila zoba - natančnost profila zoba
b) Pravilnost zobne linije na zobni površini - natančnost zobne linije
c) Pravilnost položaja zob/reže
Natančnost indeksiranja zob zobnikov—enotna natančnost
Natančnost naklona - kumulativna natančnost naklona
Odstopanje položaja krogle, vpete med obema zobnikoma v radialni smeri - natančnost radialnega odtekanja
2) Napaka profila zoba
3) Napaka zobne linije
4) Napaka višine
Vrednost koraka se meri na merilnem krogu s središčem na gredi zobnika.
Enotno odstopanje višine (fpt) Razlika med dejansko višino in teoretično višino.
Kumulativno skupno odstopanje koraka (Fp) se določi z merjenjem odstopanja koraka celotnega kolesa, da se oceni. Vrednost skupne amplitude krivulje kumulativnega odstopanja višine tona je skupno odstopanje višine tona.
5) Radialno odtekanje (Fr)
Sonde (sferične, cilindrične) eno za drugo postavite v zobato režo in izmerite razliko med največjo in najmanjšo radialno razdaljo od sonde do osi zobnika. Ekscentričnost gredi zobnika je del radialnega odmika.
6) Skupni radialni odklon (Fi")
Doslej so profil zoba, korak in natančnost zobne linije, ki smo jih opisali, vse metode ocenjevanja natančnosti posameznega zobnika. V nasprotju s tem obstaja tudi metoda preskusa dvozobnega površinskega začetka za oceno točnosti zobnika po začetitvi zobnika z merilnim zobnikom. Leva in desna zobna ploskev merjenega zobnika sta v stiku z merilnim zobnikom in se vrtita za cel krog. Spremembe sredinske razdalje se zabeležijo. Spodnja slika prikazuje rezultate preizkusa zobnika s 30 zobmi. Za radialno celovito deviacijo posameznega zoba je skupno 30 valovitih črt. Skupna vrednost radialnega odklona je približno vsota radialnega odklona in radialnega celovitega odklona posameznega zoba.
7) Korelacija med različnimi natančnostmi zobnikov
Natančnost vsakega dela orodja je povezana. Na splošno je radialno odtekanje močno povezano z drugimi napakami, zelo močna pa je tudi korelacija med različnimi napakami nagiba.
Ali imate kakšna posebna vprašanja oStrojne storitve? Obrnite se na Yogie!Naši prodajni inženirji bodo sodelovali z vami od začetka do konca, da zagotovijo, da bo vaš projekt dokončan v skladu z vašimi zahtevami.
tudiJogije profesionalni proizvajalec zaRudarska oprema, CNC strojna orodja, inStrojni deliže več kot 20 let.
