Хајде да разговарамо о врстама зупчаника

Јацк Лие Стручњак за ЦНЦ машинску обраду

Специјализовани за ЦНЦ глодање, ЦНЦ стругање, 3Д штампање, ливење уретана, брзу обраду алата, бризгање, ливење метала,


Зупчаник је једна од компоненти која има огромну употребу у скоро свим врстама машина. Овде у овом чланку ћемо говорити о зупчаницима и њиховим различитим врстама. Дакле, идемо даље.

Шта је Геар?

Можемо рећи да је зупчаник машинска компонента са зупцима исеченим око конусне или цилиндричне површине са једнаким размаком. Обично су два зупчаника спојена и користе се за пренос сила и ротација на погонско вратило са погонског вратила. Зупчаници се могу раздвојити на основу њихових облика попут циклоидних, еволвентних и трохоидних зупчаника.

Осим тога, зупчаници се такође могу класификовати на основу положаја њихове осовине као што су зупчаници осовине који се укрштају, зупчаници паралелног вратила, зупчаници који се не укрштају и непаралелни зупчаници. Према Архимеду, употреба зупчаника је била у центру пажње у старој Грчкој у пне. Међутим, временом су се њихови нови типови појављивали.

Врсте зупчаника

Зупчаници се могу класификовати у различите типове као што су цилиндрични зупчаници, спирални зупчаници, пужни зупчаници, зупчаници, конусни зупчаници, итд. Обично се њихова класификација може направити с обзиром на положај њихових осе, као што су осовине које се укрштају, осовине које се не укрштају и паралелне осовине.

За обавезни пренос силе у механичким конструкцијама, неизбежно је разумевање различитих типова зупчаника. Чак и ако сте изабрали општу врсту зупчаника, ипак се препоручује да се узму у обзир фактори као што су стандард прецизности, димензије, потреба за топлотном обрадом или брушење зуба, ефикасност и дозвољени обртни момент.

Затим ћемо дати општи преглед различитих зупчаника. У међувремену, можете консултовати њихове техничке аспекте да бисте имали дубље и техничке информације о овим врстама зупчаника.

Дакле, почнимо са овим различитим врстама зупчаника:

  1. Спур Геар

Зупчаници који имају површине цилиндричног нагиба називају се цилиндрични зупчаници. Технички, цилиндрични зупчаници припадају групи зупчаника са паралелним вратилом. У овим зупчаницима постоји линија зуба која је паралелна и равна са вратилом.

За већу тачност и несметан пренос снаге, зупчаници се широко користе у различитим индустријама. Други фактор који их чини одговарајућим избором је њихов лак процес производње који укључује ниже трошкове. Ови зупчаници не подржавају оптерећења у свом аксијалном правцу. Пренос снаге је омогућен спајањем два зупчаника: један је нешто већи, који се зове зупчаник, а други нешто мањи, који се зове зупчаник.

Слика 1 Скица цилиндричног зупчаника

  1. Хелицал Геар

Слично зупчаницима са цилиндричним зупчаницима, спирални зупчаници се такође користе са паралелним вратилима. То су цилиндрични зупчаници који поседују вијугаве линије зуба. У поређењу са цилиндричним зупчаницима, спирални зупчаници имају боље спајање зуба који раде са невјероватнијом тишином од цилиндричних зупчаника. Како спирални зупчаници могу лако пренети већа оптерећења, они су обично пожељнији за апликације великих брзина.

За разлику од цилиндричних зупчаника, спирални зупчаници имају оптерећења у аксијалном правцу што доводи до потребе за потисним лежајем. Зупчаници са спиралним зупчаницима долазе са опцијама за увртање на левој и десној страни, а за пар који се спаја, треба да постоји зупчаник на супротној страни.

Слика 2: Скица спиралног зупчаника

  1. Геар Рацк

Зупчаник се назива зубима исте величине и облика исеченим на једнакој удаљености дуж равне шипке или равне површине. Опет, цилиндрични зупчаник има радијус једнак цилиндру нагиба и преноси снагу спајајући се са цилиндричним зупчаником. Она претвара ротационо кретање у линеарно кретање.

У међувремену, зупчаник се такође може развити за спиралне носаче зуба и равне носаче зуба, али са истом равном линијом зуба. Када је у питању спајање зупчаника с краја на крај, то се врши машинском обрадом крајева зупчаника.

Слика 3: Скица зупчаника

  1. Бевел Геар

Конусни зупчаници са својим конусним обликом се користе за пренос силе између две осовине које се међусобно секу у једној тачки, што се назива осовином која се укршта. Има конусни облик јер су његови зупци и нагибна површина исечени дуж облика конуса.

Поред тога, конусни зупчаници се могу даље поделити на различите типове:

  • Конусни зупчаници
  • Прави конусни зупчаници
  • Угаони конусни зупчаници
  • Спирални конусни зупчаници
  • Хипоидни зупчаници
  • Зерол конусни зупчаници, и
  • Митре Геарс

Слика 4: Скица конусног зупчаника

  1. Спирални конусни зупчаник

Као што се види из имена, спирални конусни зупчаник је тип конусног зупчаника, али са закривљеним линијама зубаца. Контактни однос зубаца за спирални конусни зупчаник је већи од равних конусних зупчаника. Због тога спирални конусни зупчаници нуде већу снагу и бољу ефикасност у поређењу са равним конусним зупчаницима. Али, због повећаног контактног односа зубаца, спирални конусни зупчаници стварају више буке и вибрација.

С друге стране, производња спиралних конусних зупчаника је компликованија од равних конусних зупчаника. Како су зуби закривљени, силе потиска су у аксијалном правцу.

Поред тога, ако је угао увртања нула за спирални конусни зупчаник, он ће се називати нултим конусним зупчаником.

Слика 5: Скица спиралног конусног зупчаника

  1. Сцрев Геар

Два иста ручна спирална зупчаника чине завојни зупчаник, док је угао увртања између њих 45 степени на осовини која се не укршта и није паралелна. Носивост је мала за навојни зупчаник, пошто је тачка контакта између два зупчаника такође веома мала. Дакле, вијчани зупчаници сигурно нису погодни за пренос веће снаге.

У навојним зупчаницима, снага се преноси клизањем површина зубаца, што захтева подмазивање за правилан рад ових зупчаника. У међувремену, нема ограничења у броју зупчаника које желите да причврстите, а можете формирати жељену комбинацију од неколико зубаца.

Слика 6: Скица навојног зупчаника

  1. Митре Геар

Конусни зупчаници са односом брзине 1 називају се зупчаници са косим зупчаником. Митер зупчаници се обично користе за промену смера преноса снаге без утицаја на брзину. Углавном, постоје две врсте зупчаника: равни зупчаник и спирални зупчаник.

Спирални зупчаници проузрокују силу потиска у аксијалном правцу, што је разлог за употребу потисног лежаја код спиралних зупчаника.

Штавише, зупчаници за угао, осим угла осовине од 90 степени, познати су као угаони зупчаници.

Слика 7: Скица Митре зупчаника

  1. Ворм Геар

Пужни зупчаник се састоји од две различите компоненте, прва је пуж формиран обликом завртња који је исечен на осовини, а друга компонента је спојни зупчаник који је пужни точак. Обе ове компоненте на осовини која се не укршта називају се пужни зупчаник. На датој скици и пуж и пужни точак су цилиндрични, али могу бити и неког другог облика.

Контактни однос између пужног и пужног точка је релативно мањи, што ставља контролу на пренос већих оптерећења. Међутим, уз помоћ типа пешчаног сата, контактни однос се може повећати.

Осим тога, контакт између пужа и пужног точка клизи, па је потребно подмазивање да би се смањило трење. Друго, пуж је направљен од крутог материјала, а пужни точак је направљен од меког материјала како би се смањило трење. Иако је овај склоп погодан само за минијатурнији пренос оптерећења, прилично је гладак.

Штавише, када је водећи угао између пужног и пужног точка мали, може доћи до функције самозакључавања.

Слика 8: Скица пужног зупчаника

  1. Интернал Геар

Унутрашњи зупчаници имају зупце на унутрашњој страни конуса или цилиндара, а сваки унутрашњи зупчаник је упарен са спољашњим зупчаником. Примарна сврха употребе унутрашњих зупчаника је зупчаста спојница осовине и планетарни зупчаници. Када је у питању унутрашњи и спољашњи зупчаник, постоје одређена ограничења у броју зуба, а та ограничења су последица еволвентне сметње, проблема са тримовањем и трохоидних сметњи.

Када су унутрашњи и спољашњи зупчаници у мрежи, смер ротације оба зупчаника је идентичан. Али, када су унутрашњи и спољашњи зупчаници у мрежи, фокус њихове ротације је супротан.

Слика 9: Скица унутрашњег зупчаника

Сходно томе, ово су неке од најчешће коришћених врста зупчаника. Сада, погледајмо основне терминологије које се користе у зупчаницима и њихову номенклатуру:

Терминологије и номенклатура зупчаника

Познавање терминологија које се користе за зупчанике постаје неизбежно да бисте имали дубљи увид у замршене концепте зупчаника.

Овај визуелни приказ ће вам помоћи да боље разумете механизам рада зупчаника. У међувремену, потцењивање терминологије за зупчанике такође ће бити лако разумљиво:

  • Црв
  • Пужни точак
  • Пинион
  • Митре геар
  • Спирални конусни зупчаник
  • Унутрашња опрема
  • Зупчаста спојница
  • Сцрев геар
  • Равни конусни зупчаник
  • Спур геар
  • Ратцхет
  • Павл
  • Рацк
  • Еволвентна осовина и чауре
  • спирални зупчаник

Према оријентацији осовина зупчаника, могу се сврстати у следеће категорије:

  • За цилиндрични зупчаник, унутрашњи зупчаник, зупчаник и спирални зупчаник, осе оријентације су паралелне.
  • Осе које се укрштају подржавају зупчаник са косим зупчаником, прави конусни зупчаник и специјални конусни зупчаник.
  • Пуж, пужни точак, пужни зупчаник и пужни зупчаник имају непаралелне и неукрштајуће осе.
  • Зупчаста спојница, еволвентно клинасто вратило и чаура, папучица и чегртаљка поседују друге осе.

Која је разлика између ланчаника и зупчаника?

Знамо да зупчаник ради у монтажи и да се спаја са другим зупчаницима, али ланчаник се спаја са ланцем уместо зупчаника. Веома прилепљен уз ланчаник, постоји ствар која некако личи на зупчаник, али је чегртаљка и дозвољено је да се креће само у једном правцу.

Класификација различитих зупчаника од тачке позиционих односа према причвршћеном вратилу

  • Зупчаници са зупчаницима, спирални зупчаници, зупчаници са зупчаницима и унутрашњи зупчаници користе паралелна вратила. Обично ови зупчаници преносе већу снагу.
  • Ако се две осовине зупчаника укрштају, тип зупчаника ће бити закошени зупчаник. Конусни зупчаници такође имају високу ефикасност преноса.
  • Ако осовине два зупчаника нису ни паралелне нити се укрштају, тип зупчаника може бити пужни или пужни. Пошто постоји клизни контакт између њих, нижи пренос снаге је пожељнији само помоћу ових зупчаника.

Класа прецизности зупчаника

Класа прецизности се користи када су различите врсте зупчаника груписане на основу њихове тачности. Класа прецизности се обично поставља различитим стандардима као што су ЈИС, АГМА, ДИН, ИСО, итд.

На пример, ЈИС дефинише девијацију спирале, грешку профила зуба, грешку испадања и грешку нагиба.

Постојање шкргутања зубима

Постојање брушења зуба значајно утиче на перформансе зупчаника. Због тога, када се разматрају врсте зупчаника, брушење зуба је важан део. Брушење зупчаника побољшава квалитет зупчаника тако да његов рад постаје тиши и глаткији, повећава капацитет преноса силе и утиче на прецизно стакло. Али брушење повећава цену зупчаника, што није пожељно за све зупчанике, тако да користимо још једну исплативу технику да повећамо прецизност која се назива бријање са нередима приликом бријања.

Врсте облика зуба

Зупчаници су класификовани према облику зуба у категорије као

  • Еволутивни облик зуба
  • Циклоидни облик зуба
  • Трохоидни облик зуба

У горе наведеним зупчастим зупчаницима углавном се користе еволвентни зупчаници. Њихов квалитет производње без напора и правилног спајања, чак и ако је централно растојање мало одмакнуто, чини их пожељним за широку употребу. Циклоидни облици зуба се првенствено користе у производњи сатова, док се трохоидни облици зуба користе у пумпама.

Цреатион оф Геарс

О зупчаницима се каже да

„Зупчаници су точкови са зупцима и понекад се зову зупчани точкови.

Механичке компоненте које се користе за пренос ротације и снаге са једног вратила на друго називају се зупчаници. Ако једно вратило садржи савршено обликоване зупце на свом обиму на начин да када се ротира, ти зупци се савршено уклапају између простора зубаца другог вратила. Дакле, то је механичка компонента која преноси снагу на принципу погонског вратила, гурајући погоњено вратило у покрет. Редак је случај када једна страна пролази кроз линеарно кретање (који се назива и ротационо кретање око бесконачне тачке); то се назива сталак.

Снага и ротација се могу пренети са једног вратила на друго на много начина, нпр. трењем котрљања и преносом омотача. Упркос томе што су мале величине и веома једноставне структуре, зупчаници нам служе на много корисних начина као што су пренос снаге, веома прецизна угаона брзина и однос са минималним губитком снаге уз дуготрајан рад.

Зупчаници се широко користе, од сатова, сатова и малих прецизних мерних инструмената до авионских и бродских система преноса. Сматрају се једном од најважнијих механичких компоненти са различитим применама и наведени су са завртњима и лежајевима због њихове важности.

Постоје бројни зупчаници, али најчешћи су они који се користе за пренос односа брзина између две паралелне осовине постављене на дефинисаном растојању. Зупчаници приказани на слици имају зупце паралелне са вратилом и називају се зупчаници са цилиндричним зупчаницима. Ово су најпопуларнији типови зупчаника.

.

Слика 10: Челни зупчаник

Постоје и друге врсте зупчаника који се називају фрикциони погони. Ово су најједноставније и најчешће коришћене компоненте за пренос односа угаоне брзине између две паралелне осовине. Овај процес се изводи са два цилиндра чији су пречници обрнуто повезани са њиховом брзином. Један вози другог глатко и без икаквог клизања. За пренос брзине у супротном смеру контакт цилиндара је са спољне стране. А за исти правац, веза је са унутрашње стране. Пренос настаје услед трења између површина два цилиндра.

Ипак, не можемо да избегнемо клизање између ова два због природе контакта, тако да се не постиже жељени пренос. За пренос велике количине снаге потребне су велике контактне силе, што доводи до великих оптерећења лежаја. Овакав систем није погодан за пренос значајне количине енергије из горе наведених разлога. Дакле, да би се избегли такви проблеми, функционише идеја о стварању зубаца на површини цилиндара, од којих ће пар или више њих увек остати у контакту један са другим, пружајући више трења и чврсто приањање за вожњу.

Зупци погонске осовине гурају зупце погонске осовине, покрећући је, обезбеђујући пренос снаге. Познат је као цилиндрични зупчаник, док се онај други на коме су урезани зуби назива цилиндрични цилиндар. Челни зупчаници су даљи развој цилиндричних зупчаника.

Слика 11: Цилиндри нагиба

Када се две осовине укрсте, референца за зубе за резбарење су конуси у контакту. Ови зупчаници се називају конусни зупчаници, као што је приказано на слици. База на којој су урезани зуби назива се конус.

Слика 12: Конични зупчаници

Слика 13: Питцх конуси

У случају две непаралелне осовине која се не укрштају, на закривљеним површинама нема котрљајућих контактних тачака. У зависности од тога коју врсту зупчаника правимо, зуби се урезују на површинама које су ротирајуће и у контакту. У свим системима зупчаника, важно је узети у обзир профиле зубаца како би се остварило релативно кретање ротирајућих и додирујућих референтних површина и ускладили их.

Током кретања, зупчаници се сматрају крутим телима. Типичне компоненте брзине два зупчаника морају бити једнаке да би се одржао однос угаоне брзине у тачки контакта површина зуба зупчаника без судара једна у другу или раздвајања. Ово такође можемо рећи тако да се релативно кретање у очекиваном правцу и кретање дешава само у тачки контакта површина зуба.

Да би облици зуба били у складу са горе наведеним захтевима, општа метода омотача површина може нам дати жељени облик зуба.

Молимо изаберите једну страну зупчаника А и сматрајте је закривљеном површином ФА. И поставите оба зупчаника у релативно кретање. Затим нацртајте узастопне позиције закривљене површине ФА на координатном систему причвршћеном за зупчаник Б. Замислите његову површину ФБ зупчаника Б узимајући у обзир омотач ове групе кривих. Из теорије омотача може се закључити да су два зупчаника у релативном кретању и да су у линијском контакту један са другим.

Облици зуба се такође могу добити следећим методом. Поред зупчаника А и Б, размотрите зупчаник Ц у мрежи са релативним кретањем. Овај замишљени зупчаник Ц у мрежи има површину ФЦ и одговарајуће релативно кретање. Користећи први метод, обавићемо узастопне позиције на површини ФЦ у релативном кретању са ФА са линијским контактом ИАЦ. Поновите поступак са површином ФБ са ФЦ. Сада се површине зуба ФА и ФБ могу знати коришћењем имагинарне површине ФЦ.

Начини коришћења зупчаника у машинским системима

Примарна намена зупчаника је пренос снаге, али у зависности од идеје, могу се користити и као машински елементи на више начина. Следи кратак опис неких од метода:

  1. Механизам хватања:

Два зупчаника могу се навикнути да направе механизам за хватање за држање радног предмета у различитим ситуацијама. Функционише на принципу да су оба зупчаника истог пречника, а померају се некохерентно, тако да ако се један возач окрене уназад, вођени се такође окреће уназад. Подешавањем угла отварања можемо чврсто ухватити радне комаде различитих величина у канџама спојеним овим зупчаницима. На овај начин се од њих може направити свестрана машина за хватање.

  1. Механизам интермитентног кретања

Женевски механизам је такође познат као механизам интермитентног кретања. Због високо специјализованих механичких компоненти које се користе у њему, то је скупо. Јефтин, једноставан механизам са прекидима се такође може добити коришћењем зупчаника који недостају. Недостатак зуба овде значи да је било који број зуба уклоњен из корена површине зупчаника. Зупчаник заједно са зупчаником који недостаје зуба ће се ротирати све док је у контакту са присутним зубима, а кретање ће престати када се суочи са празним простором погонског зупчаника. У исто време, има лош ефекат мењања брзина ако га гура било каква спољна сила када су зупчаници искључени. Непосредно је одржати своју позицију, што може учинити кочница трења.

  1. Специјални механизам за пренос снаге:

Једносмерно квачило је механизам који омогућава ротационо кретање само у једном смеру. Ако се монтира на степен зупчаника редуктора брзине, може се створити механизам за пренос једносмерног ротационог кретања.

Овај механизам може створити систем који ће добро радити са мотором када је електрична енергија укључена, али га покреће сила опруге када је искључена.

Редуктор брзине се покреће унутрашњом монтажом опруге, било да је торзиона спирална опруга или спирална опруга, постављена тако да се погоњено вратило креће у супротном смеру. Након потпуног намотаја опруге, мотор је престао да се окреће, а електромагнетни кочиони систем улази у игру. Када је мотор искључен и кочница је активирана, сила опруге покреће излазну осовину у супротном смеру од онога што мотор ради. Ова врста машине се углавном користи за затварање вентила у случају нестанка струје и изговара се као хитно затварање са повратним опругом.

Зашто је набавка зупчаника тешка

Нема стандардне опреме

Зупчаници се широко користе у скоро сваком сложеном механичком систему од давнина и кључни су, али не постоје утврђени стандарди за пројектовање зупчаника. Што се тиче класе и прецизности зупчаника, различите земље користе различите индустријске стандарде као што су АГМА (САД), ЈИС (Јапан), ДИН (Немачка), итд. Али не постоје специфицирани стандарди за основне факторе који дефинишу зупчаник као што су пречник, величина, пречник отвора, чврстоћа материјала, формирање зуба. Не примењује се јединствен приступ, већ свако дизајнира опрему према својим специфичним захтевима.

Различите спецификације зупчаника

Као што је објашњено у претходном параграфу, постоји много спецификација зупчаника. Са једноставним зупчаницима као изузетним случајем, није претерано тврдити да „постоји онолико врста колико има места где се зупчаници користе“. Уобичајено је међу зупчаницима да када се спецификације као што су нагиб зубаца, број зубаца и угао притиска поклапају, разне друге спецификације одређују зупчаник, као што је ширина лица, топлотна обрада, величина отвора, храпавост површине након брушења, коначна тврдоћа. Због тога је опрему скоро немогуће заменити другом. Могућност да опрема буде компатибилна са другим је веома мала.

Не постоји могућност набавке жељених зупчаника

Зупчаник у машини је можда истрошен или покварен, а ми смо тражили ту опрему на тржишту, али узалуд. Овај проблем се лако може решити ако постоји цртеж зупчаника у упутству за употребу машине. Можете поново произвести ту опрему. Или је друга могућност да контактирате произвођача машине и он ће пристати да вам направи нову опрему те врсте. Али шта ће се догодити ако, нажалост, оба ова начина нису доступна; нема цртежа у упутству за употребу, а произвођач такође није доступан?

Можете добити производни цртеж нацртаног зупчаника, али то захтева специјализовано знање о зупчаницима и није лак задатак. Произвођачи зупчаника се такође могу суочити са овим проблемом због недостатка знања о спецификацијама зупчаника. Потребно је много инжењерског рада да би се обновила истрошена или покварена опрема.

Трошкови производње су високи у случају једног зупчаника

Када се машина која користи зупчаник производи у већем обиму, зупчаник се такође производи у великим количинама са тачним спецификацијама, а цена остаје у границама. Значајнија производња користи исту количину посла уз мање трошкове по комаду, што, када се комбинује у великим количинама, драстично смањује трошкове зупчаника. Али шта ако треба да произведемо један или два зупчаника за нашу машину. То је прилично скуп задатак. Производња зупчаника у једном удару за 500 машина у поређењу са излазом једног или два комада показује значајну разлику у трошковима. Таква ситуација је и када неко производи прототип нове машине и мора да направи номиналну количину зупчаника.

Могућност коришћења стандарда опреме

Ако дизајнирате нову машину и њене спецификације зупчаника се поклапају са неким од зупчаника произвођача, проблеми о којима је било речи могу се решити на ове начине.

  • Током пројектовања машине, можете избећи стварање нове и специфичне опреме за машину.
  • Могу се користити 2Д и 3Д ЦАД модели, прорачуни чврстоће и цртежи делова за штампање које обезбеђује произведена опрема.
  • Ако вам је потребна само једна брзина за тестирање машине, произвођачи производе стандардне зупчанике које можете да користите.

Када користите зупчаник у машини и треба да га замените, то можете учинити са неким од стандардних зупчаника произвођача или зупчаником са секундарном операцијом. Можете избећи непријатности праћења задатака на горе описани начин.

  • Скицирање новог модела
  • Потражите цртеж
  • Тражи се произвођач за производњу зупчаника
  • Висока цена производње