Κινητήρες μετάδοσης κίνησης: Αρχές, ταξινομήσεις και βιομηχανικές εφαρμογές

1. Εισαγωγή

2. Λειτουργικές Αρχές

Βασικά πλεονεκτήματα

• Ακριβής και σταθερή σχέση μετάδοσης , σχεδόν χωρίς ολίσθηση.

• Υψηλή μηχανική απόδοση , συνήθως 95%–99,5%.

• Ευρύ φάσμα ισχύος και ταχύτητας , από milliwatts έως megawatts.

• Συμπαγής δομή κατάλληλη για περιορισμένους χώρους εγκατάστασης.

• Μεγάλη διάρκεια ζωής και υψηλή αξιοπιστία για συνεχή λειτουργία.

3. Κοινές ταξινομήσεις εργαλείων

1. Spur Gears

• Τα δόντια είναι παράλληλα με τον άξονα του άξονα. εύκολο στην κατασκευή και οικονομικά αποδοτικό.

• Χρησιμοποιείται για κίνηση παράλληλων αξόνων.

• Κατάλληλο για εφαρμογές μεσαίας-χαμηλής ταχύτητας και ελαφρού-μεσαίου φορτίου.

2. Ελικοειδή γρανάζια

• Τα δόντια κόβονται υπό γωνία έλικας, παρέχοντας μεγαλύτερες γραμμές επαφής και υψηλότερο λόγο επαφής.

• Διαθέτει ομαλή λειτουργία, χαμηλό θόρυβο και υψηλή χωρητικότητα φορτίου.

• Χρησιμοποιείται ευρέως σε κιβώτια ταχυτήτων, αυτοκίνητα και μηχανήματα ακριβείας.

3. Γρανάζια Bevel

• Σχεδιασμένο για τεμνόμενους κινητήριους άξονα , συνήθως στις 90°.

• Ευθεία κωνικά γρανάζια: απλή δομή, εφαρμογές χαμηλής ταχύτητας.

• Γρανάζια σπειροειδών και υποειδών λοξοτμήσεων: βαρέως τύπου, ομαλές κινήσεις για άξονες οχημάτων και μηχανήματα κατασκευής.

4. Worm Gears

• Χρησιμοποιείται για μη τεμνόμενους κάθετους άξονες.

• Παρέχει υψηλές αναλογίες μείωσης και αθόρυβη λειτουργία. μερικά αυτοκλειδώνονται.

• Εφαρμόζεται σε ανελκυστήρες, ανυψωτικά και μηχανισμούς ευρετηρίου.

5. Planetary Gears

• Συμπαγής, υψηλή πυκνότητα ροπής και ομοαξονική απόδοση.

• Πολλαπλά δόντια μοιράζονται φορτία, επιτρέποντας απόδοση βαρέως τύπου.

• Χρησιμοποιείται στη ρομποτική, σε οχήματα νέας ενέργειας και σε μειωτήρες σερβομηχανισμών.

4. Παράμετροι σχεδίασης βασικών εργαλείων

• Ενότητα (m) – Βασικός δείκτης μεγέθους δοντιού και ικανότητας φόρτισης.

• Αριθμός δοντιών (z) – Καθορίζει την αναλογία μετάδοσης:

  i=z1z2

• Γωνία πίεσης (α) – Η τυπική τιμή είναι συνήθως 20°.

• Γωνία Helix (β) – Επηρεάζει την ομαλότητα και την αξονική φόρτιση.

• Σχέση μετάδοσης (i) – Καθορίζει την ταχύτητα και τη μετατροπή της ροπής.

• Κεντρική απόσταση (α) – Επηρεάζει τη συναρμολόγηση και τη δύναμη.

• Πλάτος προσώπου (β) – Επηρεάζει άμεσα την ικανότητα φόρτωσης.

5. Βαθμοί Ακρίβειας Γραναζιών

• 0–2 : Εξαιρετικής ακρίβειας, για μετρολογία και όργανα υψηλής τεχνολογίας.

• 3–5 : Μηχανήματα ακριβείας υψηλής ταχύτητας.

• 6–8 : Γενικά βιομηχανικά κιβώτια ταχυτήτων, κιβώτια ταχυτήτων αυτοκινήτων.

• 9–12 : Χαμηλής ταχύτητας, βαρέως τύπου, γεωργικά και μεταλλευτικά μηχανήματα.

• Σωρευτικό σφάλμα τόνου

• Απόκλιση προφίλ

• Απόκλιση μολύβδου

• Ακτινική εκροή

6. Υλικά και Θερμική Επεξεργασία

Τυπικά Υλικά

• Ανθρακούχα χάλυβες : χάλυβας 45# για γρανάζια γενικής χρήσης.

• Κραματοποιημένοι χάλυβες : 40Cr, 42CrMo για μεσαία-βαριά φορτία.

• Χάλυβες σκλήρυνσης θήκης : 20CrMnTi, 20CrMo για γρανάζια υψηλής απόδοσης.

• Χυτοσίδηρος : Γκρίζος σίδηρος, όλκιμος σίδηρος για εφαρμογές χαμηλής ταχύτητας και χαμηλού κόστους.

• Πλαστικά : Nylon, POM για συσκευές ελαφρού φορτίου και χαμηλού θορύβου.

Διαδικασίες Θερμικής Επεξεργασίας

• Σβήσιμο και σκλήρυνση – Βελτιώνει τη συνολική σκληρότητα.

• Επιφανειακή σκλήρυνση – Σκληρή επιφάνεια, σκληρός πυρήνας.

• Ενανθράκωση και σβέση – Υψηλή σκληρότητα επιφάνειας για βαριά φορτία.

• Nitriding – Ελάχιστη παραμόρφωση, ακραία αντοχή στη φθορά.

7. Διαδικασίες Παραγωγής

• Hobbing – Το πιο συνηθισμένο για κυλινδρικά γρανάζια.

• Διαμόρφωση – Κατάλληλο για εσωτερικά γρανάζια και γρανάζια πολλαπλών βημάτων.

• Ξύρισμα – Διαδικασία απαλού φινιρίσματος για βελτίωση της ακρίβειας.

• Τρίψιμο – Φινίρισμα υψηλής ακρίβειας για σκληρυμένα γρανάζια.

• Σφυρηλάτηση & εξώθηση – Παραγωγή μεγάλου όγκου, υψηλής αντοχής.

8. Λειτουργίες λίπανσης και αστοχίας

Κοινές αποτυχίες

• Λειαντική φθορά – Προκαλείται από κακή λίπανση ή μόλυνση.

• Pitting – Αποτυχία κόπωσης λόγω κυκλικής καταπόνησης επαφής.

• Σπάσιμο δοντιών – Υπερφόρτωση, πρόσκρουση ή ελαττώματα υλικού.

• Πλαστική παραμόρφωση – Υπό συνθήκες χαμηλής ταχύτητας, βαρέως φορτίου.

• Βαθμολογία – Φθορά κόλλας υψηλής θερμοκρασίας σε κινητήρες υψηλής ταχύτητας.

Λειτουργίες Λίπανσης

• Μειώστε την τριβή και τη φθορά

• Ψύξτε και διαχέετε τη θερμότητα

• Προστατέψτε από τη διάβρωση

• Μειώστε τον θόρυβο και παρατείνετε τη διάρκεια ζωής

9. Βιομηχανικές Εφαρμογές

• Αυτοκίνητο : Κιβώτια ταχυτήτων, διαφορικά, συστήματα χρονισμού.

• Μηχανήματα κατασκευών : Εκσκαφείς, γερανοί, οδοστρωτήρες.

• Εξοπλισμός προηγμένης τεχνολογίας : Εργαλειομηχανές, αιολικά κιβώτια ταχυτήτων, ρομπότ.

• Γενικά μηχανήματα : Μειωτήρες, αντλίες, ανεμιστήρες, μεταφορείς.

• Σιδηροδρομικές μεταφορές : Ταχύδρομο με τρένο και μετρό.

• Γεωργική & ελαφριά βιομηχανία : Θεριζοαλωνιστικές μηχανές, μηχανές κλωστοϋφαντουργίας και συσκευασίας.

• Αεροδιαστημική : Κινητήρες αεροσκαφών και μεταδόσεις ελικοπτέρων.

10. Συμπέρασμα