Lad os diskutere typerne af gear

Jack Lie CNC-bearbejdningsekspert

Specialiseret i CNC fræsning, CNC drejning, 3D print, urethan støbning, hurtig værktøj, sprøjtestøbning, metal støbning,


Gear er en af de komponenter, der har en overvældende anvendelse næsten i alle slags maskiner. Her i denne artikel skal vi tale om gear og deres forskellige typer. Så lad os fortsætte.

Hvad er et Gear?

Vi kan sige, at gear er en maskinkomponent med tænder skåret rundt om en kegleformet eller cylindrisk overflade med lige stor afstand. Normalt er to tandhjul grebet ind og bruges til at overføre kræfter og rotationer til den drevne aksel fra drivakslen. Gear kan adskilles baseret på deres former som cykloidale, involutte og trochoidale gear.

Derudover kan gear også klassificeres baseret på deres akselposition som krydsende akselgear, parallelakselgear, ikke-krydsende og ikke-parallelle akseltandhjul. Ifølge Archimedes var brugen af gear kommet under rampelyset i det antikke Grækenland i f.Kr. Men med tiden blev deres nye typer ved med at dukke op.

Typer af gear

Gear kan klassificeres i forskellige typer såsom cylindriske tandhjul, spiralgear, snekkegear, tandstang, koniske tandhjul osv. Typisk kan deres klassificering foretages under hensyntagen til deres aksers position, såsom krydsende aksler, ikke-skærende aksler og parallelle aksler aksler.

For den obligatoriske kraftoverførsel i mekaniske designs er det uundgåeligt at forstå forskellige geartyper. Selvom du har valgt en generel type gear, anbefales det stadig at overveje faktorer som standard for præcisionskvalitet, dimensioner, behov for varmebehandling eller tandslibning, effektivitet og tilladt drejningsmoment.

Dernæst vil vi give et generelt overblik over forskellige gear. I mellemtiden kan du konsultere deres tekniske aspekter for at få dybere og tekniske oplysninger om disse typer gear.

Så lad os starte med disse forskellige typer gear:

  1. Spurgear

Gear, der har cylindriske stigningsflader, omtales som cylindriske tandhjul. Teknisk set hører sporgear til geargruppen med parallelaksel. I disse tandhjul er der en tandlinje, der er parallel og lige med akslen.

For at have større nøjagtighed og jævn kraftoverførsel anvendes cylindriske tandhjul i vid udstrækning i forskellige industrier. Den anden faktor, der gør dem til et passende valg, er deres nemme at fremstille proces, der inkluderer lavere omkostninger. Disse gear understøtter ikke belastninger i deres aksiale retning. Overførslen af kraft er muliggjort ved at gribe ind i to gear: det ene er lidt større, som kaldes gear, og det andet er noget mindre, som kaldes tandhjulet.

Figur 1 Skitse af sporgear

  1. Helical Gear

I lighed med cylindriske tandhjul bruges skrueformede gear også med parallelle aksler. Disse er cylindriske tandhjul, der har snoede tandlinjer. Sammenlignet med cylindriske tandhjul har skrueformede tandhjul bedre indgreb mellem tænder, der fungerer med mere utrolig støjsvaghed end cylindriske tandhjul. Da skrueformede gear bekvemt kan overføre større belastninger, foretrækkes de normalt til højhastighedsapplikationer.

I modsætning til cylindriske tandhjul har spiralformede tandhjul belastninger i en aksial retning, der medfører behov for trykleje. Spiralformede gear kommer med både venstre- og højredrejemuligheder, og for det indgribende par skal der være modsat gear.

Figur 2: Skitse af spiralformet gear

  1. Gearstativ

Gearstativ omtales som tænder af samme størrelse og samme form skåret i samme afstand langs en lige stang eller en flad overflade. Igen har et cylindrisk tandhjul en radius svarende til stigningscylinderen, og det overfører kraft ved at gribe ind i et cylindrisk tandhjul. Det konverterer rotationsbevægelsen til lineær bevægelse.

I mellemtiden kan en tandstang også udvikles til spiralformede tandreoler og lige tandreoler, men med den samme lige tandlinje. Når det kommer til at forbinde tandstangen ende mod ende, sker det ved at bearbejde tandstangens ender.

Figur 3: Skitse af gearstativ

  1. Bevel Gear

Koniske tandhjul med deres kegleform bruges til at overføre kraft mellem to aksler, der skærer hinanden på et punkt, som omtales som krydsende aksel. Den har en kegleform, fordi dens tænder og stigningsoverflade er skåret langs kegleformen.

Ud over det kan vinkelgear yderligere opdeles i forskellige typer:

  • Spiralformede vinkelgear
  • Lige vinkelgear
  • Vinklede vinkelgear
  • Spiral vinkelgear
  • Hypoid gear
  • Zerol koniske gear, og
  • Geringsgear

Figur 4: Skitse af vinkelgear

  1. Spiralskåret gear

Som det fremgår af navnet, er det koniske spiralgear typen af konisk gear, men med buede tandlinjer. Tandkontaktforholdet for koniske spiralgear er større end de lige koniske tandhjul. Det er grunden til, at koniske spiralgear giver større styrke og bedre effektivitet sammenlignet med lige koniske tandhjul. Men på grund af øget tandkontaktforhold skaber spiralformede gear mere støj og vibrationer.

På den anden side er fremstillingen af koniske spiralgear mere kompliceret end lige koniske tandhjul. Når tænderne er buede, er trykkræfterne i en aksial retning.

Sammen med det, hvis vridningsvinklen er nul for det koniske spiralgear, vil det blive omtalt som nul-keglegear.

Figur 5: Skitse af Spiral Bevel Gear

  1. Skrue gear

To samme håndspiralformede tandhjul danner et skruetandhjul, mens vridningsvinklen mellem dem er 45 grader på den ikke-skærende og ikke-parallelle aksel. Bæreevnen er lav for skruetandhjul, da kontaktpunktet mellem to gear også er meget lille. Så skruetandhjul er bestemt ikke egnede til overførsel af større kraft.

I skruetandar overføres kraften ved glidning af tandoverflader, hvilket nødvendiggør smøring for korrekt service ud af disse tandhjul. I mellemtiden er der ingen begrænsning på antallet af gear, du vil montere, og du kan danne din ønskede kombination af flere tænder.

Figur 6: Skitse af skruegear

  1. Geringsgear

Koniske gear med et hastighedsforhold på 1 kaldes geringsgear. Geringsgear bruges normalt til at ændre retningen af kraftoverførsel uden at påvirke hastigheden. Hovedsageligt er der to typer geringsgear: lige geringsgear og spiralgeringsgear.

Spiralgeringsgear forårsager trykkraft i aksial retning, og dette er årsagen til brugen af tryklejer med spiralgeringsgear.

Ydermere er andre geringsgear end akselvinklen på 90 grader kendt som vinkelgeringsgear.

Figur 7: Skitse af geringsudstyr

  1. Snekkegear

Snekkegearet er opbygget af to forskellige komponenter, den første er snekken dannet af skrueformen skåret på akslen, og den anden komponent er et parringsgear, der er et snekkehjul. Begge disse komponenter på en ikke-krydsende aksel kaldes snekkegear. I den givne skitse er både snekke og snekkehjul cylindriske, men de kan også have en anden form.

Kontaktforholdet mellem snekke og snekkehjul er relativt lavere, hvilket sætter kontrol over transmissionen af større belastninger. Men ved hjælp af timeglastypen kan kontaktforholdet øges.

Desuden glider kontakten mellem snekke og snekkehjul, så smøring er nødvendig for at reducere friktionen. For det andet er snekken lavet af et stift materiale, og et snekkehjul er lavet af blødt materiale for at reducere friktionen. Selvom denne samling kun er egnet til mere miniature belastningstransmission, er den ret glat.

Ydermere, når føringsvinklen mellem snekke og snekkehjul er lille, kan det opleve en selvlåsende funktion.

Figur 8: Skitse af ormegear

  1. Indvendigt gear

Indvendige gear har tænder i keglen eller cylindrenes inderside, og hvert indre gear er parret med udvendigt gear. Det primære formål med at bruge indvendige gear er akselkoblinger af geartype og planetgear. Når det kommer til indvendigt og udvendigt gear, er der visse begrænsninger i antallet af tænder, og disse begrænsninger skyldes involut interferens, trimningsproblemer og trochoid interferens.

Når indvendige og udvendige gear er i indgreb, er begge tandhjuls rotationsretning identisk. Men når indvendige og udvendige gear er i indgreb, er deres rotationsfokus det modsatte.

Figur 9: Skitse af internt gear

Derfor er disse nogle af de almindeligt anvendte typer gear. Lad os nu se på væsentlige terminologier, der bruges i gear og deres nomenklatur:

Gears terminologier og nomenklatur

At kende de terminologier, der bruges til gear, bliver uundgåeligt for at få en dybere indsigt i gears indviklede koncepter.

Denne visuelle repræsentation hjælper dig med bedre at forstå gearets arbejdsmekanisme. I mellemtiden vil det også være let at forstå at undervurdere terminologierne for gear:

  • Orm
  • Snekkehjul
  • Pinion
  • Geringsgear
  • Spiral konisk gear
  • Indvendigt gear
  • Gearkobling
  • Skrue gear
  • Lige vinkelgear
  • Spur gear
  • Skralde
  • Pal
  • Rack
  • Involvent spline aksler og bøsninger
  • Spiralformet gear

I henhold til orienteringen af gearets akser kan de klassificeres i følgende kategorier:

  • For cylindrisk tandhjul, indvendigt gear, tandstang og skrueformet gear er orienteringsakserne parallelle.
  • De krydsende akser understøtter geringsgear, lige vinkelgear og specielt vinkelgear.
  • Snekke, snekkehjul, snekkegear og skruetandhjul har ikke-parallelle og ikke-skærende akser.
  • Gearkobling, involut splineaksel og -bøsning, pal og skralde har andre akser.

Hvad er forskellen mellem tandhjul og gear?

Vi ved, at gear fungerer i montering og går i indgreb med andet gear, men tandhjul går i indgreb med en kæde i stedet for gear. Meget indlejret til tandhjulet, er der et emne, der på en eller anden måde ligner gearet, men det er skralde, og det må kun bevæge sig i én retning.

Klassificering af forskellige gear fra positionsforhold til fastgjort aksel

  • Tandhjul, spiralgear, tandstangsgear og indvendige tandhjul bruger parallelle aksler. Normalt skal disse gear overføre større kraft.
  • Hvis de to aksler af tandhjul krydser hinanden, vil geartypen være skrå gear. Koniske gear har også høj transmissionseffektivitet.
  • Hvis akslerne på to gear hverken er parallelle eller krydser hinanden, kan geartypen være snekke- eller skruetandhjul. Da der er en glidende kontakt mellem disse, foretrækkes den lavere kraftoverførsel kun ved brug af disse gear.

Præcisionsklasse af gear

Præcisionsklassen tages i brug, når forskellige typer gear grupperes baseret på deres nøjagtighed. Præcisionsklassen er normalt sat af forskellige standarder som JIS, AGMA, DIN, ISO osv.

For eksempel definerer JIS helix-afvigelse, tandprofilfejl, runout-fejl og pitch-fejl.

Eksistensen af tænderskæren

Eksistensen af tænderskæren har en betydelig effekt på gearets ydeevne. Derfor, når typer af gear overvejes, får tænderskæren en vigtig del. Slibning af tandhjulet forbedrer gearets kvalitet, så dets arbejde bliver roligere og mere jævnt, øger kraftoverførselskapaciteten og påvirker præcisionsglasset. Men slibning øger gearets omkostninger, hvilket ikke er at foretrække for alle gear, så vi bruger en anden omkostningseffektiv teknik til at øge præcisionen kaldet barbering med barberrod.

Slags tandform

Gear er klassificeret efter tandform i kategorier som

  • Involut tandform
  • Cycloid tandform
  • Trochoid tandform

I de ovennævnte tandhjul anvendes hovedsageligt involuterede tandhjul. Deres kvalitet af at være ubesværet produceret og korrekt maskede, selvom centerafstanden er lidt forskudt, gør dem ønskelige til at blive brugt bredt. Cycloidtandformer bruges primært i ureproduktion, mens trochoidtandformer bruges i pumper.

Oprettelse af gear

Det siges om gear, der

"Gears er hjulene med tænder og kaldes nogle gange fortandede hjul."

Mekaniske komponenter, der bruges til at overføre rotationen og kraften fra den ene aksel til den anden, kaldes gear. Hvis en aksel indeholder perfekt formede tænder på omkredsen af den på en måde, så når den roterer, passer disse tænder perfekt ind mellem tandmellemrummene på en anden aksel. Derfor er det en mekanisk komponent, der overfører kraft på drivakselprincippet, og skubber den drevne aksel i bevægelse. Det er et sjældent tilfælde, når den ene side gennemgår lineær bevægelse (også kaldet rotationsbevægelse omkring et uendeligt punkt); det kaldes et stativ.

Kraft og rotation kan overføres fra en aksel til en anden på mange måder, f.eks. rullefriktion og omviklingstransmission. På trods af at de er små i størrelse og meget enkle i strukturen, tjener gearene os på mange fordelagtige måder som kraftoverførsel, meget nøjagtig vinkelhastighed og forhold med minimalt krafttab med langvarig service.

Gear er meget udbredt, lige fra ure, ure og små præcisionsmåleinstrumenter til fly- og skibstransmissionssystemer. De betragtes som en af de vigtigste mekaniske komponenter med forskellige anvendelser og er opført med skruer og lejer for deres betydning.

Der er talrige gear, men de mest almindelige er dem, der bruges til at overføre hastighedsforhold mellem to parallelle aksler placeret i en defineret afstand. Tandhjulene vist på figuren har deres tænder parallelt med akslen og kaldes cylindriske tandhjul. Disse er den mest populære type gear.

.

Figur 10: Spurgear

Der er andre typer gear kaldet friktionsdrev. Disse er de mest ligetil og mest udbredte komponenter til at overføre vinkelhastighedsforhold mellem to parallelle aksler. Denne proces udføres med to cylindre med diametre omvendt i forhold til deres hastighed. Den ene kører den anden jævnt og uden at glide. For transmission af hastighed i den modsatte retning er kontakten af cylindre fra ydersiden. Og for samme retning er forbindelsen fra indersiden. Transmission opstår på grund af friktion mellem overfladerne på to cylindre.

Alligevel kan vi ikke undgå at glide mellem disse to på grund af kontaktens natur, så ønskelig transmission opnås ikke. Til transmission på en stor mængde kraft kræves der store kontaktkræfter, hvilket fører til høje lejebelastninger. Denne type system er ikke egnet til at overføre en betydelig mængde strøm på grund af ovenstående årsager. Så for at undgå sådanne problemer virker ideen om at skabe tænder på overfladen af cylindre, hvorfra et par eller flere altid vil forblive i kontakt med hinanden, hvilket giver mere friktion og et solidt greb at køre.

Drivakseltænderne skubber tænderne på den drevne aksel og sætter den i bevægelse, hvilket sikrer kraftoverførslen. Det er kendt som cylindrisk gear, mens det andet, som tænderne er skåret på, kaldes pitch cylinder. Tandhjul er en videreudvikling af cylindriske tandhjul.

Figur 11: Pitch-cylindre

Når to aksler krydser hinanden, er referencen for udskæringstænderne keglerne i kontakt. Disse tandhjul kaldes koniske tandhjul, som vist på figuren. Basen, hvor tænderne er skåret ud, kaldes en pitch-kegle.

Figur 12: Koniske gear

Figur 13: Pitch Cones

I tilfælde af to ikke-parallelle ikke-skærende aksler er der ingen rullende kontaktpunkter på buede overflader. Afhængigt af hvilken type gear vi laver, er tænder skåret på de overflader, der roterer og er i kontakt. I alle gearsystemer er det vigtigt at overveje tandprofiler for at få den relative bevægelse af roterende og kontaktende referenceflader til at ske og få dem til at matche hinanden.

Under bevægelse betragtes gear som stive kroppe. De to gears typiske hastighedskomponenter skal være ens for at opretholde vinkelhastighedsforholdet ved berøringspunktet for gearets tandoverflader uden at støde ind i hinanden eller adskilles. Det kan vi også sige, at den relative bevægelse i den forventede retning og bevægelse kun sker ved tandfladernes kontaktpunkt.

For at tandformene skal overholde ovennævnte krav, kan en generel metode til at omslutte overflader give os den ønskede tandform.

Vælg venligst den ene side af gear A og overvej det med den buede overflade FA. Og sæt begge gear i relativ bevægelse. Tegn derefter de på hinanden følgende positioner af den buede overflade FA på det koordinatsystem, der er fastgjort til tandhjul B. Forestil dens overflade FB af tandhjul B ved at overveje indhyllingen af denne gruppe af kurver. Det kan udledes af envelop-teorien, at de to tandhjul er i relativ bevægelse og er i kontakt med hinanden.

Tandformer kan også opnås ved følgende metode. Ud over gear A og B skal du overveje et tandhjul C i indgrebet med relativ bevægelse. Dette imaginære gear C i nettet har en overflade FC og passende relativ bevægelse. Ved at bruge den første metode vil vi indhylle de successive positioner på overflade FC i relativ bevægelse med FA med linjekontakt IAC. Gentag processen med overflade FB med FC. Nu kan tandoverflader af FA og FB kendes ved at bruge imaginær overflade FC.

Måder til gearudnyttelse i mekaniske systemer

Det primære formål med gear er at overføre kræfter, men afhængigt af ideer kan de også bruges som maskinelementer på flere måder. Her følger en kort beskrivelse af nogle af metoderne:

  1. Gribemekanisme:

To cylindriske tandhjul kan vænne sig til at lave en gribemekanisme til at holde emnet i forskellige situationer. Det fungerer ud fra princippet om, at begge gear har samme diameter, og de bevæger sig usammenhængende, så hvis en fører bakker, bakker den drevne også. Vi kan godt tage fat i emnerne af forskellige størrelser i kløer forbundet med disse tandhjul ved at justere åbningsvinklen. På denne måde kan der laves en alsidig gribemaskine af dem.

  1. Intermitterende bevægelsesmekanisme

Geneve Mechanism er også kendt som intermitterende bevægelsesmekanisme. På grund af de højt specialiserede mekaniske komponenter, der bruges i det, er det dyrt. En billig, enkel intermitterende mekanisme kan også opnås ved at bruge manglende tandhjul. Manglende tænder betyder her, at et vilkårligt antal tænder fjernes fra roden af gearets overflade. Et gear koblet med manglende tandhjul vil rotere, så længe det er i kontakt med de nuværende tænder, og bevægelsen stopper, når det konfronterer det tomme rum i det drivende gear. Samtidig har den en trist effekt ved at skifte, hvis den skubbes af en ekstern kraft, når gearene er udkoblet. Det er nært forestående at bevare sin position, hvilket en friktionsbremse kan.

  1. Speciel kraftoverførselsmekanisme:

Envejskoblingen er en mekanisme, der kun tillader rotationsbevægelse i én retning. Hvis den er monteret på et hastighedsreducerende geartrin, kan der skabes en mekanisme til at overføre ensrettet rotationsbevægelse.

Denne mekanisme kan skabe et system, der fungerer godt med en motor, når den er tændt, men den drives af fjederkraft, når den er slukket.

Hastighedsdæmperen betjenes ved indvendig montering af en fjeder, hvad enten den er torsionsspiralfjeder eller spiralfjeder, indstillet således, at den drevne aksel bevæger sig i den modsatte retning. Efter fjederens fuldstændige vikling stoppede motoren med at rotere, og det elektromagnetiske bremsesystem kommer i spil. Når motoren er slukket, og bremsen aktiveres, driver fjederkraften udgangsakslen i den modsatte retning af, hvad motoren arbejder. Denne type maskine bruges hovedsageligt til at lukke ventilerne i tilfælde af strømsvigt og udtales som fjederretur-nødstop.

Hvorfor indkøb af gear er svært

Ingen Gear Standard

Gear er meget udbredt globalt i næsten alle komplekse mekaniske systemer fra oldtiden og er afgørende, men der er ingen faste standarder for at designe gearet. Med hensyn til klasse og præcision af gear, bruger forskellige lande forskellige industristandarder såsom AGMA(US), JIS(Japan), DIN(Tyskland) osv. Men der er ingen specificerede standarder for de kernefaktorer, der definerer gear som diameter, størrelse, borediameter, materialestyrke, tanddannelse. Ingen ensartet tilgang anvendes, men alle designer gearet efter deres specifikke krav.

Diverse gear specifikationer

Som diskuteret i det tidligere afsnit, er der masser af gearspecifikationer. Med simple gear som et ekstraordinært tilfælde, er det ikke en overdrivelse at påstå, at "der er lige så mange slags, som der er steder, hvor der bruges gear." Det er almindeligt blandt gear, at når specifikationer som tandstigning, antal tænder og trykvinkel matches, bestemmer forskellige andre specifikationer et gear, som f.eks. en fladebredde, varmebehandling, boringsstørrelse, overfladeruhed efter slibning, endelig hårdhed. Derfor er gear næsten umuligt at udskifte med et andet. Muligheden for at gear er kompatibelt med andre er meget lav.

Ingen tilgængelighed af ønskede gear

Gearet i maskinen kan være slidt eller gået i stykker, og vi søgte markedet efter det gear, men forgæves. Dette problem kan nemt løses, hvis der er en tegning af gearet i maskinens brugermanual. Du kan det gear fremstillet igen. Eller den anden mulighed er, at du kan kontakte maskinproducenten, og han vil gå med til at lave et nyt gear af slagsen til dig. Men hvad vil der ske, hvis begge disse måder desværre ikke er tilgængelige; der er ikke nogen tegning på brugermanualen, og producenten er heller ikke tilgængelig?

Du kan få tegnet en fremstillingstegning af tandhjulet, men det kræver specialiseret gearkundskab og er ikke en nem opgave. Gearproducenter kan også stå over for dette problem på grund af manglende viden om gearspecifikation. Det kræver et stort ingeniørarbejde at genopbygge slidt eller ødelagt gear.

Produktionsomkostningerne er høje i tilfælde af ét gear

Når en maskine, der bruger gear, produceres i større skala, produceres gear også i bulkmængder med de nøjagtige specifikationer, og omkostningerne forbliver inden for en grænse. Mere betydelig produktion udnytter den samme mængde arbejde med færre omkostninger pr. styk, hvilket, når det sammensættes til store mængder, reducerer gearomkostningerne drastisk. Men hvad nu hvis vi skal fremstille et eller to gear til vores maskine. Det er en ret dyr opgave. Produktion af gear i ét skud for 500 maskiner sammenlignet med produktionen af et eller to styk viser en betydelig omkostningsforskel. En sådan situation står også over for, når nogen producerer en ny maskinprototype og skal lave en nominel mængde gear.

Mulighed for at bruge Gear Standards

Hvis du designer en ny maskine, og dens gearspecifikationer matcher nogle af producentens gear, kan de ovenfor diskuterede problemer løses på disse måder.

  • Under design af maskinen kan du undgå at skabe nyt og specifikt gear til maskinen.
  • 2D- og 3D-CAD-modeller, styrkeberegninger og printbare deltegninger fra det fremstillede gear kan bruges.
  • Hvis du kun skal bruge ét gear til maskinens testforsøg, producerer producenterne standardgear, som du kan bruge.

Når du bruger gear i maskinen og skal udskifte det, kan du gøre det med noget af producentens standard gear eller gear med den sekundære drift. Du kan undgå ulejligheden ved at følge opgaver på den ovenfor omtalte måde.

  • Skitserer en ny model
  • Se efter tegningen
  • Leder efter en producent til fremstilling af gear
  • Høje produktionsomkostninger