Ας συζητήσουμε τους τύπους των γραναζιών

Τζακ Λιέ Ειδικός μηχανικός CNC

Εξειδικεύεται σε φρεζάρισμα CNC, τόρνευση CNC, τρισδιάστατη εκτύπωση, χύτευση ουρεθάνης, ταχεία επεξεργασία εργαλείων, χύτευση με έγχυση, χύτευση μετάλλων,


Το γρανάζι είναι ένα από τα εξαρτήματα που έχουν συντριπτική χρήση σχεδόν σε όλα τα είδη μηχανών. Εδώ σε αυτό το άρθρο, θα μιλήσουμε για τα γρανάζια και τους διαφορετικούς τύπους τους. Λοιπόν, ας προχωρήσουμε.

Τι είναι το Gear;

Μπορούμε να πούμε ότι το γρανάζι είναι ένα εξάρτημα μηχανής με δόντια κομμένα γύρω από μια κωνική ή κυλινδρική επιφάνεια με ίση απόσταση. Συνήθως, δύο γρανάζια πλένονται και χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση δυνάμεων και περιστροφών στον κινητήριο άξονα από τον κινητήριο άξονα. Τα γρανάζια μπορούν να διαχωριστούν με βάση το σχήμα τους όπως τα κυκλοειδή, τα ελικοειδή και τα τροχοειδή.

Επιπλέον, τα γρανάζια μπορούν επίσης να ταξινομηθούν με βάση τη θέση του άξονα τους, όπως γρανάζια τεμνόμενου άξονα, γρανάζια παράλληλου άξονα, μη τεμνόμενα και μη παράλληλα γρανάζια άξονα. Σύμφωνα με τον Αρχιμήδη, η χρήση των γραναζιών είχε έρθει στο προσκήνιο στην αρχαία Ελλάδα π.Χ. Ωστόσο, με τον καιρό οι νέοι τύποι τους συνέχισαν να εμφανίζονται.

Τύποι γραναζιών

Τα γρανάζια μπορούν να ταξινομηθούν σε διαφορετικούς τύπους, όπως γρανάζια οδοντωτών τροχών, ελικοειδή γρανάζια, ατέρμονα γρανάζια, βάσεις οδοντωτών τροχών, κωνικά γρανάζια κ.λπ. Συνήθως, η ταξινόμησή τους μπορεί να γίνει λαμβάνοντας υπόψη τη θέση των αξόνων τους, όπως τεμνόμενους άξονες, μη τεμνόμενους άξονες και παράλληλους άξονες.

Για την υποχρεωτική μετάδοση δύναμης σε μηχανικά σχέδια, είναι αναπόφευκτο να κατανοήσουμε διαφορετικούς τύπους γραναζιών. Ακόμα κι αν έχετε επιλέξει ένα γενικό είδος γραναζιού, συνιστάται να λάβετε υπόψη παράγοντες όπως το πρότυπο ποιότητας ακρίβειας, οι διαστάσεις, η ανάγκη για θερμική επεξεργασία ή το τρίξιμο των δοντιών, η απόδοση και η επιτρεπόμενη ροπή στρέψης.

Στη συνέχεια, θα δώσουμε μια γενική επισκόπηση των διαφορετικών γραναζιών. Εν τω μεταξύ, μπορείτε να συμβουλευτείτε τις τεχνικές πτυχές τους για να έχετε βαθύτερες και τεχνικές πληροφορίες σχετικά με αυτούς τους τύπους γραναζιών.

Λοιπόν, ας ξεκινήσουμε με αυτούς τους διαφορετικούς τύπους γραναζιών:

  1. Spur Gear

Τα γρανάζια που έχουν κυλινδρικές επιφάνειες βήματος αναφέρονται ως κυλινδρικά γρανάζια. Τεχνικά, τα γρανάζια Spur ανήκουν στην ομάδα γραναζιών παράλληλου άξονα. Σε αυτά τα γρανάζια, υπάρχει μια γραμμή δοντιού που είναι παράλληλη και ευθεία στον άξονα.

Για μεγαλύτερη ακρίβεια και ομαλή μετάδοση της ισχύος, τα γρανάζια οδοντωτών τροχών χρησιμοποιούνται ευρέως σε διαφοροποιημένες βιομηχανίες. Ο δεύτερος παράγοντας που τα καθιστά κατάλληλη επιλογή είναι η εύκολη στην κατασκευή τους διαδικασία που περιλαμβάνει χαμηλότερο κόστος. Αυτά τα γρανάζια δεν υποστηρίζουν φορτία στην αξονική τους διεύθυνση. Η μετάδοση της δύναμης γίνεται εφικτή με το πλέγμα δύο γραναζιών: το ένα είναι ελαφρώς μεγαλύτερο, που ονομάζεται γρανάζι και το δεύτερο είναι κάπως μικρότερο, που ονομάζεται πινιόν.

Εικόνα 1 Σκίτσο του Spur Gear

  1. Ελικοειδής εξοπλισμός

Παρόμοια με τους οδοντωτούς τροχούς, τα ελικοειδή γρανάζια χρησιμοποιούνται επίσης με παράλληλους άξονες. Αυτά είναι κυλινδρικά γρανάζια που διαθέτουν γραμμές δοντιών περιέλιξης. Σε σύγκριση με τους οδοντωτούς τροχούς, τα ελικοειδή γρανάζια έχουν καλύτερο πλέγμα των δοντιών που λειτουργούν με πιο απίστευτη ησυχία από τα γρανάζια. Καθώς τα ελικοειδή γρανάζια μπορούν να μεταδώσουν άνετα μεγαλύτερα φορτία, προτιμώνται συνήθως για εφαρμογές υψηλής ταχύτητας.

Σε αντίθεση με τους οδοντωτούς τροχούς, τα ελικοειδή γρανάζια έχουν φορτία σε αξονική κατεύθυνση που φέρνει την ανάγκη για έδραση ώσης. Τα ελικοειδή γρανάζια διατίθενται με επιλογές περιστροφής τόσο στο αριστερό όσο και στο δεξί χέρι, και για το ζεύγος πλέγματος, πρέπει να υπάρχει αντίθετο γρανάζι.

Εικόνα 2: Σκίτσο ελικοειδούς εργαλείου

  1. Ράφι ταχυτήτων

Η βάση ταχυτήτων αναφέρεται ως δόντια ίδιου μεγέθους και ίδιου σχήματος που κόβονται σε ίση απόσταση κατά μήκος μιας ευθείας ράβδου ή μιας επίπεδης επιφάνειας. Και πάλι, ένα κυλινδρικό γρανάζι έχει ακτίνα ίση με τον κύλινδρο βήματος και μεταδίδει την ισχύ δικτυώνοντας με ένα κυλινδρικό γρανάζι. Μετατρέπει την περιστροφική κίνηση σε γραμμική κίνηση.

Εν τω μεταξύ, ένα ράφι γραναζιών μπορεί επίσης να αναπτυχθεί για ελικοειδείς οδοντωτές βάσεις και ίσιες οδοντώσεις, αλλά με την ίδια ευθεία γραμμή δοντιών. Όταν πρόκειται για τη σύνδεση ραφιών ταχυτήτων από άκρη σε άκρη, αυτό γίνεται με μηχανική κατεργασία των άκρων της σχάρας ταχυτήτων.

Εικόνα 3: Σκίτσο της ράβδου ταχυτήτων

  1. Γρανάζια Bevel

Τα κωνικά γρανάζια με το κωνικό τους σχήμα χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση δύναμης μεταξύ δύο αξόνων που τέμνονται μεταξύ τους σε ένα σημείο, το οποίο αναφέρεται ως τεμνόμενος άξονας. Έχει σχήμα κώνου επειδή τα δόντια και η επιφάνεια του βήματος είναι κομμένα κατά μήκος του σχήματος κώνου.

Εκτός από αυτό, τα κωνικά εργαλεία μπορούν να χωριστούν περαιτέρω σε διαφορετικούς τύπους:

  • Ελικοειδή κωνικά γρανάζια
  • Ευθεία κωνικά γρανάζια
  • Γωνιακοί κωνικοί γρανάζια
  • Σπειροειδή κωνικά γρανάζια
  • Υποοειδή γρανάζια
  • Μηδενικά κωνικά γρανάζια και
  • Mitre Gears

Εικόνα 4: Σκίτσο του κωνικού γραναζιού

  1. Σπειροειδής λοξοτομή

Όπως φαίνεται από το όνομα, το σπειροειδές κωνικό γρανάζι είναι ο τύπος του γραναζιού Bevel, αλλά με καμπύλες γραμμές δοντιών. Ο λόγος επαφής με τα δόντια για το σπειροειδές λοξότμητο γρανάζι είναι μεγαλύτερος από τους ευθύγραμμους κωνικούς γρανάζια. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα σπειροειδή κωνικά γρανάζια προσφέρουν μεγαλύτερη αντοχή και καλύτερη απόδοση σε σύγκριση με τα ίσια κωνικά γρανάζια. Όμως, λόγω της αυξημένης αναλογίας επαφής με τα δόντια, τα σπειροειδή κωνικά γρανάζια δημιουργούν περισσότερο θόρυβο και κραδασμούς.

Από την άλλη πλευρά, η κατασκευή σπειροειδών κωνικών γραναζιών είναι πιο περίπλοκη από τα ευθύγραμμα γρανάζια. Καθώς τα δόντια είναι κυρτά, οι δυνάμεις ώθησης είναι σε αξονική κατεύθυνση.

Μαζί με αυτό, εάν η γωνία περιστροφής είναι μηδέν για το σπειροειδές κωνικό γρανάζι, θα αναφέρεται ως μηδενικό κωνικό γρανάζι.

Εικόνα 5: Σκίτσο σπειροειδούς λοξότμητου γραναζιού

  1. Βιδωτό γρανάζι

Δύο ίδια χειροκίνητα ελικοειδή γρανάζια σχηματίζουν ένα βιδωτό γρανάζι, ενώ η γωνία συστροφής μεταξύ τους είναι 45 μοίρες στον μη τεμνόμενο και μη παράλληλο άξονα. Η χωρητικότητα μεταφοράς είναι χαμηλή για βιδωτά εργαλεία, καθώς το σημείο επαφής μεταξύ δύο γραναζιών είναι επίσης πολύ μικρό. Έτσι, τα βιδωτά γρανάζια σίγουρα δεν είναι κατάλληλα για μετάδοση μεγαλύτερης ισχύος.

Στα βιδωτά γρανάζια, η ισχύς μεταδίδεται με την ολίσθηση των επιφανειών των δοντιών, γεγονός που απαιτεί λίπανση για το σωστό σέρβις από αυτά τα γρανάζια. Εν τω μεταξύ, δεν υπάρχει περιορισμός στον αριθμό των γραναζιών που θέλετε να συνδέσετε και μπορείτε να σχηματίσετε τον επιθυμητό συνδυασμό πολλών δοντιών.

Εικόνα 6: Σκίτσο του βιδωτού γραναζιού

  1. Mitre Gear

Τα κωνικά γρανάζια με λόγο ταχύτητας 1 ονομάζονται γρανάζι. Τα γρανάζια μίτρα χρησιμοποιούνται συνήθως για την αλλαγή της κατεύθυνσης μετάδοσης ισχύος χωρίς να επηρεάζεται η ταχύτητα. Κυρίως, υπάρχουν δύο τύποι οδοντωτών τροχών: ευθύγραμμο γρανάζι και σπειροειδές γρανάζι.

Οι σπειροειδείς στροφείς προκαλούν δύναμη ώθησης στην αξονική κατεύθυνση και αυτός είναι ο λόγος πίσω από τη χρήση ρουλεμάν ώσης με σπειροειδείς στροφείς.

Επιπλέον, τα γρανάζια λοξών εκτός από τη γωνία του άξονα των 90 μοιρών είναι γνωστά ως γωνιακά γρανάζι.

Εικόνα 7: Σκίτσο Mitre Gear

  1. Εργαλείο σκουληκιών

Το ατέρμονα γρανάζι αποτελείται από δύο διαφορετικά εξαρτήματα, το πρώτο είναι το σκουλήκι που σχηματίζεται από το σχήμα βίδας που κόβεται στον άξονα και το δεύτερο εξάρτημα είναι ένα γρανάζι ζευγαρώματος που είναι ένας ατέρμονας τροχός. Και τα δύο αυτά εξαρτήματα σε έναν μη τεμνόμενο άξονα ονομάζονται ατέρμονα γρανάζια. Στο συγκεκριμένο σκίτσο, τόσο το σκουλήκι όσο και ο τροχός του σκουληκιού είναι κυλινδρικοί, αλλά μπορεί να έχουν και κάποιο άλλο σχήμα.

Η αναλογία επαφής μεταξύ του ατέρμονα και του ατέρμονα τροχού είναι σχετικά χαμηλότερη, γεγονός που ελέγχει τη μετάδοση μεγαλύτερων φορτίων. Ωστόσο, με τη βοήθεια του τύπου κλεψύδρας, η αναλογία επαφής μπορεί να αυξηθεί.

Επιπλέον, η επαφή μεταξύ του ατέρμονα και του ατέρμονα τροχού ολισθαίνει, επομένως απαιτείται λίπανση για τη μείωση της τριβής. Δεύτερον, το σκουλήκι αποτελείται από ένα άκαμπτο υλικό και ένας τροχός σκουληκιού αποτελείται από μαλακό υλικό για τη μείωση της τριβής. Αν και αυτό το συγκρότημα είναι κατάλληλο μόνο για πιο μικροσκοπική μετάδοση φορτίου, είναι αρκετά ομαλό.

Επιπλέον, όταν η γωνία απαγωγής μεταξύ του ατέρμονα σκουλήκι και του ατέρμονα τροχού είναι μικρή, μπορεί να έχει ένα χαρακτηριστικό αυτόματου κλειδώματος.

Εικόνα 8: Σκίτσο του Worm Gear

  1. Εσωτερικός εξοπλισμός

Τα εσωτερικά γρανάζια διαθέτουν δόντια στην εσωτερική πλευρά του κώνου ή των κυλίνδρων και κάθε εσωτερικός τροχός συνδυάζεται με εξωτερικό γρανάζι. Ο πρωταρχικός σκοπός της χρήσης εσωτερικών γραναζιών είναι η σύζευξη άξονα τύπου γραναζιού και οι μηχανισμοί κίνησης πλανητικών γραναζιών. Όσον αφορά τον εσωτερικό και τον εξωτερικό εξοπλισμό, υπάρχουν ορισμένοι περιορισμοί στον αριθμό των δοντιών, και αυτοί οι περιορισμοί οφείλονται σε παρεμβολές σε έλικες, προβλήματα κοπής και παρεμβολές με τροχοειδή.

Όταν τα εσωτερικά και εξωτερικά γρανάζια είναι σε πλέγμα, η φορά περιστροφής και των δύο γραναζιών είναι πανομοιότυπη. Όμως, όταν τα εσωτερικά και εξωτερικά γρανάζια είναι σε πλέγμα, η εστίαση της περιστροφής τους είναι το αντίθετο.

Εικόνα 9: Σκίτσο εσωτερικού εξοπλισμού

Κατά συνέπεια, αυτοί είναι μερικοί από τους τύπους εργαλείων που χρησιμοποιούνται συνήθως. Τώρα, ας ρίξουμε μια ματιά στις βασικές ορολογίες που χρησιμοποιούνται στα γρανάζια και την ονοματολογία τους:

Ορολογίες και Ονοματολογία των Γραναζιών

Η γνώση των ορολογιών που χρησιμοποιούνται για τα γρανάζια καθίσταται αναπόφευκτη για να έχουμε μια βαθύτερη εικόνα για τις περίπλοκες έννοιες των γραναζιών.

Αυτή η οπτική αναπαράσταση θα σας βοηθήσει να κατανοήσετε καλύτερα τον μηχανισμό λειτουργίας των γραναζιών. Εν τω μεταξύ, η υποτίμηση των ορολογιών για τα γρανάζια θα είναι επίσης εύκολα κατανοητή:

  • Σκουλήκι
  • Τροχός σκουληκιών
  • Μικρός οδοντωτός τροχός
  • Μιτρικό εργαλείο
  • Σπειροειδές κωνικό γρανάζι
  • Εσωτερικός εξοπλισμός
  • Σύζευξη γραναζιών
  • Βιδωτό γρανάζι
  • Ευθύγραμμο κωνικό γρανάζι
  • Εργαλείο σπιρούνι
  • Αναστολεύς
  • Γάντζος
  • Ράφι
  • Ελικοειδής άξονες και δακτύλιοι
  • Ελικοειδής εξοπλισμός

Σύμφωνα με τον προσανατολισμό των αξόνων των γραναζιών, μπορούν να ταξινομηθούν στις ακόλουθες κατηγορίες:

  • Για γρανάζι με γρανάζι, εσωτερικό γρανάζι, κιβώτιο ταχυτήτων και ελικοειδές γρανάζι, οι άξονες προσανατολισμού είναι παράλληλοι.
  • Οι τεμνόμενοι άξονες υποστηρίζουν γρανάζι φαλτσών, ίσιο κωνικό γρανάζι και ειδικό κωνικό γρανάζι.
  • Το σκουλήκι, ο ατέρμονας τροχός, ο ατέρμονας τροχός και ο βιδωτός τροχός έχουν μη παράλληλους και μη τεμνόμενους άξονες.
  • Ο σύνδεσμος οδοντωτών τροχών, ο άξονας και ο δακτύλιος περιέλιξης, η θήκη και η καστάνια διαθέτουν άλλους άξονες.

Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του γραναζιού και του γραναζιού;

Γνωρίζουμε ότι το γρανάζι λειτουργεί στη συναρμολόγηση και πλέκει με άλλα εργαλεία, αλλά τα γρανάζι πλένονται με αλυσίδα αντί για γρανάζι. Πολύ φωλιά στο γρανάζι, υπάρχει ένα αντικείμενο που κατά κάποιο τρόπο μοιάζει με το γρανάζι, αλλά είναι καστάνια και επιτρέπεται να κινείται μόνο προς μία κατεύθυνση.

Ταξινόμηση διαφορετικών γραναζιών από το σημείο των σχέσεων θέσης στον προσαρτημένο άξονα

  • Τα γρανάζια οδοντωτών τροχών, τα ελικοειδή γρανάζια, τα γρανάζια και τα εσωτερικά γρανάζια χρησιμοποιούν παράλληλους άξονες. Συνήθως, αυτά τα γρανάζια είναι για να μεταδίδουν μεγαλύτερη ισχύ.
  • Εάν οι δύο άξονες των γραναζιών τέμνονται, ο τύπος του γραναζιού θα είναι λοξότμητη. Τα κωνικά γρανάζια έχουν επίσης υψηλή απόδοση μετάδοσης.
  • Εάν οι άξονες δύο γραναζιών δεν είναι ούτε παράλληλοι ούτε τέμνοντες, ο τύπος του γραναζιού μπορεί να είναι ατέρμονας ή βιδωτός. Καθώς υπάρχει μια ολισθαίνουσα επαφή μεταξύ αυτών, η χαμηλότερη μετάδοση ισχύος προτιμάται μόνο με τη χρήση αυτών των γραναζιών.

Κατηγορία γραναζιών ακριβείας

Η κατηγορία ακριβείας χρησιμοποιείται όταν διαφορετικοί τύποι γραναζιών ομαδοποιούνται με βάση την ακρίβειά τους. Η κατηγορία ακριβείας ορίζεται συνήθως από διάφορα πρότυπα όπως JIS, AGMA, DIN, ISO κ.λπ.

Για παράδειγμα, το JIS ορίζει την απόκλιση έλικας, το σφάλμα προφίλ δοντιού, το σφάλμα εξόδου και το σφάλμα βήματος.

Ύπαρξη Τρίξης Δοντιών

Η ύπαρξη τριξίματος των δοντιών έχει σημαντική επίδραση στην απόδοση του γραναζιού. Επομένως, όταν εξετάζονται τύποι γραναζιών, το τρίξιμο των δοντιών είναι σημαντικό. Το τρίξιμο του οδοντωτού γραναζιού βελτιώνει την ποιότητα του γραναζιού, έτσι ώστε η λειτουργία του να γίνεται πιο αθόρυβη και ομαλή, αυξάνει την ικανότητα μετάδοσης δύναμης και επηρεάζει το γυαλί ακριβείας. Αλλά το τρίψιμο αυξάνει το κόστος του εργαλείου, το οποίο δεν είναι προτιμότερο για όλα τα γρανάζια, επομένως χρησιμοποιούμε μια άλλη οικονομικά αποδοτική τεχνική για να αυξήσουμε την ακρίβεια που ονομάζεται ξύρισμα με ακαταστασία ξυρίσματος.

Είδη σχήματος δοντιού

Τα γρανάζια ταξινομούνται ανάλογα με το σχήμα των δοντιών σε κατηγορίες όπως

  • Ελικοειδή σχήμα δοντιού
  • Κυκλοειδές σχήμα δοντιού
  • Τροχοειδές σχήμα δοντιού

Στα προαναφερθέντα οδοντωτά γρανάζια χρησιμοποιούνται κυρίως ελικοειδή γρανάζια. Η ποιότητά τους να παράγονται αβίαστα και να δικτυώνονται σωστά, ακόμα κι αν η κεντρική απόσταση είναι ελαφρώς μακριά, τα καθιστά επιθυμητά για ευρεία χρήση. Τα κυκλοειδή σχήματα δοντιών καταναλώνονται κυρίως στην παραγωγή ρολογιών, ενώ τα σχήματα των τροχοειδών δοντιών χρησιμοποιούνται στις αντλίες.

Δημιουργία Gears

Λέγεται για γρανάζια που

«Τα γρανάζια είναι οι τροχοί με δόντια και μερικές φορές ονομάζονται οδοντωτοί τροχοί».

Τα μηχανικά εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση της περιστροφής και της ισχύος από τον έναν άξονα στον άλλο ονομάζονται γρανάζια. Εάν ένας άξονας περιέχει τέλεια διαμορφωμένα δόντια στην περιφέρειά του με τρόπο που όταν περιστρέφεται, αυτά τα δόντια ταιριάζουν τέλεια ανάμεσα στα κενά των δοντιών ενός άλλου άξονα. Επομένως, είναι ένα μηχανικό εξάρτημα που μεταδίδει ισχύ στην αρχή του άξονα οδήγησης, ωθώντας τον κινητήριο άξονα σε κίνηση. Είναι μια σπάνια περίπτωση όταν μια πλευρά υφίσταται γραμμική κίνηση (ονομάζεται επίσης περιστροφική κίνηση γύρω από ένα άπειρο σημείο). ονομάζεται ράφι.

Η ισχύς και η περιστροφή μπορούν να μεταδοθούν από τον έναν άξονα στον άλλο με πολλούς τρόπους, π.χ. μετάδοση τριβής κύλισης και περιτύλιξης. Παρά το γεγονός ότι είναι μικρά σε μέγεθος και πολύ απλά στη δομή, τα γρανάζια μας εξυπηρετούν με πολλούς πλεονεκτικούς τρόπους, όπως μετάδοση ισχύος, πολύ ακριβή γωνιακή ταχύτητα και αναλογία με ελάχιστη απώλεια ισχύος με μακροχρόνια σέρβις.

Τα γρανάζια χρησιμοποιούνται ευρέως, από ρολόγια, ρολόγια και μικρά όργανα μέτρησης ακριβείας μέχρι αεροπλάνα και συστήματα μετάδοσης πλοίων. Θεωρούνται ένα από τα πιο σημαντικά μηχανικά εξαρτήματα με ποικίλες εφαρμογές και παρατίθενται με βίδες και ρουλεμάν για τη σημασία τους.

Υπάρχουν πολλά γρανάζια, αλλά τα πιο συνηθισμένα είναι αυτά που χρησιμοποιούνται για τη μετάδοση της αναλογίας ταχύτητας μεταξύ δύο παράλληλων αξόνων τοποθετημένων σε καθορισμένη απόσταση. Τα γρανάζια που φαίνονται στο σχήμα έχουν τα δόντια τους παράλληλα με τον άξονα και ονομάζονται γρανάζια. Αυτά είναι τα πιο δημοφιλή είδη γραναζιών.

.

Εικόνα 10: Spur Gear

Υπάρχουν άλλοι τύποι γραναζιών που ονομάζονται κινητήρες τριβής. Αυτά είναι τα πιο απλά και ευρέως χρησιμοποιούμενα εξαρτήματα για τη μετάδοση του λόγου γωνιακής ταχύτητας μεταξύ δύο παράλληλων αξόνων. Αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται με δύο κυλίνδρους με διαμέτρους αντιστρόφως ανάλογες με την ταχύτητά τους. Ο ένας οδηγεί τον άλλον ομαλά και χωρίς ολίσθηση. Για μετάδοση ταχύτητας προς την αντίθετη κατεύθυνση, η επαφή των κυλίνδρων γίνεται από την εξωτερική πλευρά. Και για την ίδια κατεύθυνση, η σύνδεση γίνεται από την εσωτερική πλευρά. Η μετάδοση γίνεται λόγω τριβής μεταξύ των επιφανειών δύο κυλίνδρων.

Ωστόσο, δεν μπορούμε να αποφύγουμε την ολίσθηση μεταξύ αυτών των δύο λόγω της φύσης της επαφής, επομένως δεν επιτυγχάνεται η επιθυμητή μετάδοση. Για τη μετάδοση σε μεγάλη ποσότητα ισχύος, απαιτούνται μεγάλες δυνάμεις επαφής, που οδηγούν σε υψηλά φορτία ρουλεμάν. Αυτό το είδος συστήματος δεν είναι κατάλληλο για μετάδοση σημαντικής ποσότητας ισχύος για τους παραπάνω λόγους. Έτσι, για να αποφευχθούν τέτοια προβλήματα, λειτουργεί η ιδέα της δημιουργίας δοντιών στην επιφάνεια των κυλίνδρων, από τα οποία ένα ζευγάρι ή περισσότερα θα παραμένουν πάντα σε επαφή μεταξύ τους, παρέχοντας περισσότερη τριβή και σταθερή λαβή στην οδήγηση.

Τα δόντια του κινητήριου άξονα σπρώχνουν τα δόντια του κινούμενου άξονα θέτοντας τον σε κίνηση, διασφαλίζοντας τη μετάδοση ισχύος. Είναι γνωστό ως κυλινδρικό γρανάζι, ενώ το άλλο στο οποίο είναι σκαλισμένα τα δόντια ονομάζεται κύλινδρος βήματος. Τα γρανάζια Spur είναι μια περαιτέρω εξέλιξη των κυλινδρικών γραναζιών.

Εικόνα 11: Κύλινδροι βήματος

Όταν τέμνονται δύο άξονες, η αναφορά για τα δόντια σκαλίσματος είναι οι κώνοι σε επαφή. Αυτά τα γρανάζια ονομάζονται κωνικά γρανάζια, όπως φαίνεται στο σχήμα. Η βάση όπου χαράζονται τα δόντια ονομάζεται κώνος βήματος.

Εικόνα 12: Γρανάζια λοξότμησης

Εικόνα 13: Κώνοι βήματος

Στην περίπτωση δύο μη παράλληλων μη τεμνόμενων αξόνων, δεν υπάρχουν σημεία επαφής κύλισης σε καμπύλες επιφάνειες. Ανάλογα με το είδος του γραναζιού που κατασκευάζουμε, τα δόντια χαράσσονται στις επιφάνειες που περιστρέφονται και έρχονται σε επαφή. Σε όλα τα συστήματα γραναζιών, είναι σημαντικό να λαμβάνετε υπόψη τα προφίλ των δοντιών για να πραγματοποιήσετε τη σχετική κίνηση των περιστρεφόμενων και επαφής επιφανειών αναφοράς και να τα ταιριάξετε μεταξύ τους.

Κατά τη διάρκεια της κίνησης, τα γρανάζια θεωρούνται άκαμπτα σώματα. Οι τυπικές συνιστώσες της ταχύτητας των δύο γραναζιών πρέπει να είναι ίσες ώστε να διατηρείται ο λόγος γωνιακής ταχύτητας στο σημείο επαφής των επιφανειών των δοντιών των γραναζιών χωρίς να συγκρούονται μεταξύ τους ή να χωρίζονται. Μπορούμε επίσης να το πούμε αυτό έτσι ώστε η σχετική κίνηση προς την αναμενόμενη κατεύθυνση και κίνηση να συμβαίνει μόνο στο σημείο επαφής των επιφανειών των δοντιών.

Για να συμμορφώνονται τα σχήματα των δοντιών με τις απαιτήσεις που αναφέρονται παραπάνω, μια γενική μέθοδος περιτύλιξης επιφανειών μπορεί να μας δώσει την επιθυμητή μορφή δοντιού.

Επιλέξτε τη μία πλευρά του γραναζιού Α και θεωρήστε την καμπύλη επιφάνεια FA. Και βάλτε και τις δύο ταχύτητες σε σχετική κίνηση. Στη συνέχεια σχεδιάστε τις διαδοχικές θέσεις της καμπύλης επιφάνειας FA στο σύστημα συντεταγμένων που είναι προσαρτημένο στο γρανάζι Β. Σχεδιάστε την επιφάνειά του FB του γραναζιού Β λαμβάνοντας υπόψη το περίβλημα αυτής της ομάδας καμπυλών. Από τη θεωρία περιβλήματος μπορεί να συναχθεί ότι τα δύο γρανάζια βρίσκονται σε σχετική κίνηση και βρίσκονται σε ευθεία επαφή μεταξύ τους.

Μορφές δοντιών μπορούν επίσης να ληφθούν με την ακόλουθη μέθοδο. Εκτός από τα γρανάζια A και B, σκεφτείτε ένα γρανάζι C στο πλέγμα με σχετική κίνηση. Αυτό το φανταστικό γρανάζι C στο πλέγμα έχει επιφάνεια FC και κατάλληλη σχετική κίνηση. Χρησιμοποιώντας την πρώτη μέθοδο, θα τυλίξουμε τις διαδοχικές θέσεις στην επιφάνεια FC σε σχετική κίνηση με FA με IAC επαφής γραμμής. Επαναλάβετε τη διαδικασία με επιφάνεια FB με FC. Τώρα οι επιφάνειες των δοντιών του FA και του FB μπορούν να γίνουν γνωστές χρησιμοποιώντας φανταστική επιφάνεια FC.

Τρόποι Αξιοποίησης Γραναζιών σε Μηχανολογικά Συστήματα

Ο πρωταρχικός σκοπός των γραναζιών είναι να μεταδίδουν δυνάμεις, αλλά ανάλογα με τις ιδέες, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως στοιχεία μηχανής με πολλούς τρόπους. Ακολουθεί μια σύντομη περιγραφή ορισμένων από τις μεθόδους:

  1. Μηχανισμός Αρπαγής:

Δύο οδοντωτοί τροχοί μπορούν να συνηθίσουν να δημιουργούν έναν μηχανισμό λαβής για να συγκρατούν το τεμάχιο εργασίας σε διαφορετικές καταστάσεις. Λειτουργεί με βάση την αρχή ότι και οι δύο ταχύτητες έχουν την ίδια διάμετρο και κινούνται με ασυνέπεια, έτσι ώστε αν ο ένας οδηγός κάνει όπισθεν, ο οδηγός αντιστρέφεται επίσης. Μπορούμε να πιάσουμε σταθερά τα τεμάχια εργασίας διαφορετικών μεγεθών σε νύχια που συνδέονται με αυτά τα γρανάζια ρυθμίζοντας τη γωνία ανοίγματος. Με αυτόν τον τρόπο, μπορεί να κατασκευαστεί ένα ευέλικτο μηχάνημα λαβής από αυτά.

  1. Μηχανισμός Διαλείπουσας Κίνησης

Ο μηχανισμός της Γενεύης είναι επίσης γνωστός ως μηχανισμός διαλείπουσας κίνησης. Λόγω των εξαιρετικά εξειδικευμένων μηχανικών εξαρτημάτων που χρησιμοποιούνται σε αυτό, είναι ακριβό. Ένας χαμηλού κόστους, απλός διακοπτόμενος μηχανισμός μπορεί επίσης να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας εργαλεία που λείπουν δόντια. Λείπουν δόντια εδώ σημαίνει ότι αφαιρείται οποιοσδήποτε αριθμός δοντιών από τη ρίζα της επιφάνειας του γραναζιού. Ένα γρανάζι σε συνδυασμό με οδοντωτό γρανάζι που λείπει θα περιστρέφεται όσο είναι σε επαφή με τα υπάρχοντα δόντια και η κίνηση θα σταματήσει καθώς έρχεται αντιμέτωπος με τον κενό χώρο του μηχανισμού μετάδοσης κίνησης. Ταυτόχρονα, έχει ένα θλιβερό αποτέλεσμα της αλλαγής ταχυτήτων εάν πιεστεί από οποιαδήποτε εξωτερική δύναμη όταν αποδεσμεύονται οι ταχύτητες. Επίκειται να διατηρήσει τη θέση του, κάτι που μπορεί να κάνει ένα φρένο τριβής.

  1. Ειδικός Μηχανισμός Μετάδοσης Ισχύος:

Ο μονόδρομος συμπλέκτης είναι ένας μηχανισμός που επιτρέπει την περιστροφική κίνηση μόνο προς μία κατεύθυνση. Εάν τοποθετηθεί σε μια βαθμίδα μειωτήρα ταχύτητας, μπορεί να δημιουργηθεί ένας μηχανισμός για τη μετάδοση μονοκατευθυντικής περιστροφικής κίνησης.

Αυτός ο μηχανισμός μπορεί να δημιουργήσει ένα σύστημα που θα λειτουργεί καλά με έναν κινητήρα όταν είναι ενεργοποιημένο το ηλεκτρικό ρεύμα, αλλά κινείται από τη δύναμη του ελατηρίου όταν είναι απενεργοποιημένο.

Ο μειωτήρας ταχύτητας λειτουργεί με την εσωτερική τοποθέτηση ενός ελατηρίου, είτε σπειροειδούς ελατηρίου είτε σπειροειδούς ελατηρίου, ρυθμισμένο έτσι ώστε ο κινούμενος άξονας να κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Μετά την πλήρη περιέλιξη του ελατηρίου, ο κινητήρας σταμάτησε να περιστρέφεται και το ηλεκτρομαγνητικό σύστημα πέδησης μπαίνει στο παιχνίδι. Όταν ο κινητήρας είναι απενεργοποιημένος και πατηθεί το φρένο, η δύναμη του ελατηρίου οδηγεί τον άξονα εξόδου προς την αντίθετη κατεύθυνση από αυτήν που λειτουργεί ο κινητήρας. Αυτός ο τύπος μηχανής χρησιμοποιείται κυρίως για το κλείσιμο των βαλβίδων σε περίπτωση διακοπής ρεύματος και προφέρεται ως διακοπή έκτακτης ανάγκης επιστροφής ελατηρίου.

Γιατί είναι δύσκολη η προμήθεια εργαλείων

Χωρίς στάνταρ εξοπλισμό

Τα γρανάζια χρησιμοποιούνται ευρέως παγκοσμίως σε σχεδόν κάθε περίπλοκο μηχανικό σύστημα από την αρχαιότητα και είναι ζωτικής σημασίας, αλλά δεν υπάρχουν καθορισμένα πρότυπα για το σχεδιασμό του γραναζιού. Όσον αφορά την κατηγορία και την ακρίβεια των γραναζιών, διαφορετικές χώρες χρησιμοποιούν διαφορετικά βιομηχανικά πρότυπα όπως AGMA (ΗΠΑ), JIS (Ιαπωνία), DIN (Γερμανία) κ.λπ. διάμετρος οπής, αντοχή υλικού, σχηματισμός δοντιών. Δεν εφαρμόζεται ενιαία προσέγγιση, αλλά ο καθένας σχεδιάζει το γρανάζι σύμφωνα με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις του.

Διαφορετικές προδιαγραφές εργαλείων

Όπως αναφέρθηκε στην προηγούμενη παράγραφο, υπάρχουν πολλές προδιαγραφές ταχυτήτων. Με τα απλά γρανάζια ως εξαιρετική περίπτωση, δεν είναι υπερβολή να ισχυριστεί κανείς ότι «υπάρχουν τόσα είδη όσα και μέρη όπου χρησιμοποιούνται γρανάζια». Είναι σύνηθες μεταξύ των γραναζιών όταν ταιριάζουν προδιαγραφές όπως το βήμα των δοντιών, ο αριθμός των δοντιών και η γωνία πίεσης, διάφορες άλλες προδιαγραφές καθορίζουν ένα γρανάζι, όπως πλάτος προσώπου, θερμική επεξεργασία, μέγεθος οπής, τραχύτητα επιφάνειας μετά το τρίψιμο, τελική σκληρότητα. Γι' αυτό είναι σχεδόν αδύνατο να αντικατασταθεί το γρανάζι με άλλο. Η πιθανότητα ο εξοπλισμός να είναι συμβατός με άλλα είναι πολύ μικρή.

Δεν υπάρχει δυνατότητα απόκτησης επιθυμητών εργαλείων

Ο εξοπλισμός του μηχανήματος μπορεί να είναι φθαρμένος ή σπασμένος, και ψάξαμε στην αγορά για αυτόν τον εξοπλισμό, αλλά μάταια. Αυτό το πρόβλημα μπορεί να λυθεί εύκολα εάν υπάρχει ένα σχέδιο του γραναζιού στο εγχειρίδιο χρήσης του μηχανήματος. Μπορείτε να ξανακατασκευάσετε αυτό το εργαλείο. Ή η άλλη πιθανότητα είναι ότι μπορείτε να επικοινωνήσετε με τον κατασκευαστή του μηχανήματος και θα συμφωνήσει να φτιάξει ένα νέο εργαλείο του είδους για εσάς. Αλλά τι θα συμβεί εάν, δυστυχώς, και οι δύο αυτοί τρόποι δεν είναι διαθέσιμοι; δεν υπάρχει σχέδιο στο εγχειρίδιο χρήσης και ο κατασκευαστής δεν είναι επίσης διαθέσιμος;

Μπορείτε να πάρετε ένα κατασκευαστικό σχέδιο του συρόμενου εργαλείου, αλλά απαιτεί εξειδικευμένες γνώσεις εργαλείων και δεν είναι εύκολη υπόθεση. Οι κατασκευαστές ταχυτήτων μπορούν επίσης να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα λόγω έλλειψης γνώσεων σχετικά με τις προδιαγραφές των ταχυτήτων. Απαιτεί πολλή εργασία μηχανικής για την ανακατασκευή φθαρμένων ή σπασμένων εργαλείων.

Το κόστος παραγωγής είναι υψηλό στην περίπτωση του One Gear

Όταν ένα μηχάνημα που χρησιμοποιεί εργαλεία παράγεται σε μεγαλύτερη κλίμακα, ο εξοπλισμός παράγεται επίσης σε μαζική ποσότητα με τις ακριβείς προδιαγραφές και το κόστος παραμένει εντός ενός ορίου. Η πιο σημαντική παραγωγή χρησιμοποιεί τον ίδιο όγκο εργασίας με μικρότερο κόστος ανά τεμάχιο, το οποίο, όταν συνδυάζεται σε μεγάλη ποσότητα, μειώνει δραστικά το κόστος των εργαλείων. Τι γίνεται όμως αν χρειαστεί να κατασκευάσουμε ένα ή δύο γρανάζια για τη μηχανή μας. Είναι αρκετά ακριβό έργο. Η παραγωγή εργαλείων σε μία βολή για 500 μηχανές σε σύγκριση με την παραγωγή ενός ή δύο τεμαχίων δείχνει σημαντική διαφορά κόστους. Μια τέτοια κατάσταση αντιμετωπίζεται επίσης όταν κάποιος παράγει ένα νέο πρωτότυπο μηχανής και πρέπει να κάνει μια ονομαστική ποσότητα εργαλείων.

Δυνατότητα χρήσης προτύπων γραναζιών

Εάν σχεδιάζετε ένα νέο μηχάνημα και οι προδιαγραφές του γραναζιού του ταιριάζουν με ορισμένα από τα γρανάζια του κατασκευαστή, τα προβλήματα που συζητήθηκαν παραπάνω μπορούν να λυθούν με αυτούς τους τρόπους.

  • Κατά τον σχεδιασμό του μηχανήματος, μπορείτε να αποφύγετε τη δημιουργία νέου και συγκεκριμένου εργαλείου για το μηχάνημα.
  • Μπορούν να χρησιμοποιηθούν μοντέλα 2D και 3D CAD, υπολογισμοί αντοχής και εκτυπώσιμα σχέδια εξαρτημάτων που παρέχονται από τον κατασκευασμένο εξοπλισμό.
  • Εάν χρειάζεστε μόνο μία ταχύτητα για τη δοκιμή δοκιμής του μηχανήματος, οι κατασκευαστές παράγουν τυποποιημένα γρανάζια που μπορείτε να χρησιμοποιήσετε.

Όταν χρησιμοποιείτε γρανάζι στο μηχάνημα και πρέπει να το αντικαταστήσετε, μπορείτε να το κάνετε με κάποιο από τα τυπικά εργαλεία του κατασκευαστή με τη δευτερεύουσα λειτουργία. Μπορείτε να αποφύγετε την ταλαιπωρία των παρακάτω εργασιών με τον τρόπο που συζητήσαμε παραπάνω.

  • Σχεδιάζοντας ένα νέο μοντέλο
  • Ψάξτε για το σχέδιο
  • Ζητείται κατασκευαστής για την κατασκευή εργαλείων
  • Υψηλό κόστος παραγωγής