Převodovka hřeben a pastorek

Co je to ozubená převodovka, nebo, jak je běžně známo, „hřebenová převodovka“ a jaké jsou její hlavní parametry? Hřebenová převodovka je typ mechanické převodovky, která převádí rotační pohyb ozubeného kola na translační pohyb hřebene a naopak. Prototyp této převodovky byl stojan, s jehož pomocí za starých časů kuchaři zavěšovali hrnec nad ohniště a otáčením kolečka mohli regulovat intenzitu ohně při vaření.

Poté se tento systém postupně přesunul do jiných odvětví a byl již používán v železniční dopravě, takže známé „katalánské ozubnice“, které tahají vlaky po horských silnicích, přežily dodnes.

V současné době lze ozubené převody nalézt v různých odvětvích od fotografie po lékařství a v oblasti strojírenství a výroby obráběcích strojů zaujaly své čestné a důležité místo. Hřeben a pastorek je jednou z oblíbených převodovek pro převod rotačního pohybu na lineární pohyb v moderních CNC strojích.

Taková popularita není bezdůvodná, protože tento program má velké množství výhod, jako například:

• vysoká spolehlivost provozu v širokém rozsahu zatížení a rychlostí
• neomezená délka zdvihu
• vysoká účinnost
• malé rozměry
• skvělý zdroj
• snadná údržba.

Tento typ přenosu má však několik významných nevýhod:

• vysoké nároky na přesnost výroby
• hlučnost systému z důvodu nepřesností ve výrobě profilu a rozteče zubů
• vysoká tuhost, která neumožňuje kompenzovat dynamické zatížení, což často vede ke zničení převodovky.

Porovnejme nejběžnější typy ozubených kol v pohonech os CNC strojů:

Vlastnosti

SHVP

Převodovka hřeben a pastorek

Lineární motor

Citlivost na náraz

X – průměrné ukazatele XX – optimální kombinace XXX – nejlepší kombinace

Tato srovnávací tabulka má pouze informativní charakter a není hlavním kritériem pro výběr optimální převodovky. Například bez ohledu na převodovku hřebenem a pastorkem se nebude moci přiblížit parametru maximální rychlosti lineárního motoru. Naopak, pokud jde o sílu posuvu, lineární motor, který dokáže vytvořit sílu blízkou maximální síle ozubeného převodu, bude mít obrovské rozměry nebo speciální konstrukci, která není součástí standardní modelové řady mnoha výrobců, a kromě toho bude použití takového lineárního motoru pravděpodobně ekonomicky neefektivní. Při návrhu je nutné vzít v úvahu jak specifika zařízení, tak mnoho dalších faktorů, které tato tabulka neobsahuje.

Hlavní indikátory převodu hřebenem a pastorkem pro výběr jsou:

1. Ozubený modul
2. Typ angažmá
3. Přesnost a zatížení

Ozubený modul

Ozubený modul je univerzální charakteristika, která spojuje tak důležité parametry, jako je rozteč, výška zubu, počet zubů a průměr kružnice výstupku. Tato charakteristika je zahrnuta ve všech výpočtech souvisejících s návrhem přenosových soustav. Číselně se volí tak, aby se hodnota modulu shodovala s některou z obecně uznávaných hodnot, které lze nalézt v odborné literatuře. Při návrhu ozubených kol bývá hodnota tohoto parametru uvedena a z ní lze snadno vypočítat všechny ostatní. Výchozími údaji pro stanovení požadovaného modulu ozubeného kola jsou pevnostní výpočty navržené pro zajištění požadovaného mechanického převodového výkonu.
Modul ozubeného kola lze nalézt několika způsoby:

kde P je rozteč ozubeného kola nebo hřebenu. Tento vzorec lze vypočítat v jiném pořadí, jako P=mπ, a tím získáme přímou závislost kroku a modulu. Další způsob je přes ozubené kolo, známe průměr a počet zubů:

A nejjednodušší je připevnit stávající přenosový prvek k šabloně a tím určit modul.

Šablonu ve formátu 1:1 získáte kontaktováním našich firemních specialistů.

Typ angažmá

Profily zubů ozubeného převodu musí zajistit konstantní převodový poměr. Tuto podmínku splňuje několik běžných profilů: evolventní, cykloidní, kruhový oblouk. Mezi nimi vyniká evolventní profil poskytující vysokou pevnost a odolnost zubů ozubení, nízké kluzné rychlosti na povrchu zabírajících zubů a vysokou účinnost. Vyznačuje se také snadnou výrobou. Toto zapojení není příliš citlivé na odchylky ve středové vzdálenosti, ale umožňuje zlepšit parametry pomocí modifikace (korekce).

Ve výrobě obráběcích strojů se používají dva nejběžnější typy ozubených převodů: převodovky s čelním ozubením a převodovky se šroubovým ozubením. Každý typ převodovky má své výhody a nevýhody:

• jednoduchost a nízké výrobní náklady,
• menší zahřívání díky malé kontaktní ploše,
• žádné axiální zatížení,
• nižší cestovní rychlosti.

• zvýšený hluk a vibrace,
• rychlostní limit,
• omezení přenášeného výkonu.

• méně hluku a vibrací,
• zvýšený přenášený výkon,
• vysoké cestovní rychlosti,
• plynulá jízda.

• zvýšené tření v záběru,
• vysoké výrobní náklady,
• vznikají mechanické síly, které vyžadují přídavná axiální ložiska v systému,
• potřeba speciálních vysokorychlostních maziv.

Co je korekce záběru ozubeného kola?

Korekce evolventního ozubení je korekce tvaru evolventy tvořící zub za účelem zlepšení pevnosti a dalších parametrů převodu oproti standardnímu. Oprava se provádí za účelem dosažení následujících cílů:

• Přiřazení počtu zubů ozubeného kola menšího než z
• Zvýšení ohybové pevnosti zubu. Zuby zabírajících kol jsou často nestejné síly, to může být způsobeno tím, že jedno z kol je ocelové a druhé bronzové nebo plastové. Dalším důvodem nestejné pevnosti kol může být to, že ozubená kola mají různý počet zubů a proto budou mít různé faktory tvaru zubů, které jsou zahrnuty ve výpočtovém vzorci pro ohyb. Vhodnou korekcí lze slabší zub vytvořit silnější a zvýšit tak jeho pevnost v ohybu.

Hlavní výhody korekce:

• Zvýšení odolnosti převodovky proti opotřebení. Opotřebení ozubených kol závisí na klouzání zubů při jejich provozu. Nastavením záběru je možné vybrat takové úseky kontaktních evolvent, aby se minimalizovalo klouzání a tím se zvýšila odolnost převodu proti opotřebení.
• Zvýšení kontaktní síly. Kontaktní síla závisí na poloměrech zakřivení evolvent na záběrovém pólu. Úpravou záběru je možné volit takové úseky evolvent, aby jejich poloměry zakřivení byly větší než u standardního záběru.
• Aby se převodovka vešla do dané nápravové vzdálenosti.

Korekce se provádí několika způsoby, ale nejběžnější a nejpoužívanější je posunutí standardního nástroje nebo tzv. výšková korekce, kdy parametry záběru zůstávají nezměněny, ale zvyšuje se pevnost zubu v ohybu a je možné se vyhnout podřezání zubu.

V ozubených kolech dodávaných naší firmou ze skladového programu je korekční koeficient zpravidla roven 0. Vzorec pro výpočet středové vzdálenosti mezi pastorkem a hřebenem bude vypočítán následovně:

Při navrhování speciálních zařízení a strojů návrháři často používají nestandardní řešení a rozvržení. V tomto případě budou výkresy zaslané při schvalování před dodáním uvádět jak korekční faktor, tak průměr pracovního rozteče. dw.

Vzorec pro výpočet středové vzdálenosti bude následující:

Šroubová válcová ozubená kola se nastavují mnohem méně často než přímá ozubená kola, protože při práci pod ohybem je spirálový zub silnější než přímý zub. Zadané středové vzdálenosti u spirálového ozubení je navíc dosaženo změnou úhlu sklonu zubů (protože nejběžnější úhel sklonu zubů je 19°31ʹ42ʺ, jsou šroubová kola stejně náchylná ke korekci), zatímco u čelního ozubení toho lze dosáhnout pouze korekcí.

Přesnost řazení a zatížení

I při použití nejpokročilejších výrobních a montážních technik pro ozubené převody jsou nevyhnutelné výrobní chyby vyjádřené odchylkami od specifikovaných rozměrů a tvaru. U ozubených převodů se tyto chyby projevují odchylkami ve velikostech stoupání, mezer a tvarů profilu zubů od jejich teoretických hodnot, nerovnoběžností zubů nebo os hřídelů, nepřesností meziosové vzdálenosti, výskytem koncových a radiálních házení kol apod. Důsledkem těchto chyb je narušení normálního chodu převodu: neúplné uložení dosedacích zubů, zvýšená hlučnost jako následek opotřebení stykových zubů, výskyty hlučnosti (dosednutí) Vliv chyb se zvyšuje s rostoucí obvodovou rychlostí kol. V tomto ohledu s rostoucí rychlostí rostou požadavky na přesnost převodu.

Ozubené hřebeny dodávané naší společností splňují následující parametry:
Q6 – ozubené hřebeny z konstrukční oceli C45E s tepelným zpracováním formou povrchového kalení, s montážními otvory a dodatečným broušením zubů;
Q8 — ozubené hřebeny z konstrukční oceli C45E s tepelným zpracováním formou normalizačního žíhání, s montážními otvory, bez dodatečného opracování zubů.

Charakteristiky zatížení pro maximální zatěžovací sílu na zub jsou uvedeny v níže uvedených grafech pro šroubové a čelní hřebeny.

Při návrhu a výpočtu přesnosti CNC strojů je třeba věnovat pozornost třídě přesnosti regálu a takovému parametru, jako je “chyba stoupání” (tato charakteristika je uvedena ve výkresech zaslaných ke schválení před dodáním produktu).

Při výpočtu převodu hřebenem a pastorkem s délkou pojezdu větší než 2 metry bude vzorec pro výpočet přesnosti chyby kroku spojených hřebenů následující:

kde n_R — počet spojených lamel, G_tf — chyba rozteče stojanu, n_J — počet spojů, F_J — chyba montážní desky.

Mechanickou chybu ozubené tyče na pojezdové délce 8 metrů (8000 mm) je nutné vypočítat na základě hřebene M2, třída přesnosti Q6, chyba montážní tyče M2H (F_J= 0,013).

Možnost č. 1. Na základě kolejnice HM2L1000-Q6 (L=1000 mm):

Možnost č. 2. Na základě kolejnice HM2L2000-Q6 (L=2000 mm):

Přesnost systému při použití dvoumetrových lišt je téměř 2x lepší než při použití metrových lišt s velkým počtem spojů. Ke spojení ozubených hřebenů s rovnými i spirálovými zuby jakékoli třídy přesnosti a modulu se doporučuje použít speciální montážní desku.

Naše společnost dodává hřebeny a pastorky od 1 do 12 modulů, tříd přesnosti od Q4 do Q10 v nejkratším možném čase. Sortiment zahrnuje speciální provedení pro chemický a lékařský průmysl (antikorozní provedení). Přesnost Q6 a Q8 v nejběžnějších velikostech a typech záběru jsou dostupné ze skladu. Na přání zákazníka je možné dodat nestandardní ozubené hřebeny a pastorky většího modulu a různých tříd přesnosti.