Unități de transmisie: principii, clasificări și aplicații industriale

1. Introducere

2. Principii de funcționare

Avantajele de bază

• Raport de transmisie precis și stabil , aproape fără alunecare.

• Eficiență mecanică ridicată , de obicei 95%–99,5%.

• Gamă largă de putere și viteză , de la miliwați la megawați.

• Structură compactă potrivită pentru spații limitate de instalare.

• Durată lungă de viață și fiabilitate ridicată pentru funcționare continuă.

3. Clasificări comune de unelte

1. Roți dințate drepte

• Dinții sunt paraleli cu axa arborelui; ușor de fabricat și rentabil.

• Folosit pentru antrenări cu arbore paralel.

• Potrivit pentru aplicații cu viteză medie-scăzută și cu sarcină ușoară-medie.

2. Angrenaje elicoidale

• Dinții sunt tăiați la un unghi de spirală, oferind linii de contact mai lungi și un raport de contact mai mare.

• Dispune de funcționare lină, zgomot redus și capacitate mare de încărcare.

• Utilizat pe scară largă în cutii de viteze, automobile și mașini de precizie.

3. Angrenaje conice

• Proiectat pentru antrenări cu arbore intersectat , de obicei la 90°.

• Roți dințate conice drepte: structură simplă, aplicații cu viteză redusă.

• Roți dințate conice spiralate și hipoide: transmisii netede și rezistente pentru osiile vehiculelor și mașinile de construcții.

4. Unelte melcate

• Folosit pentru arbori perpendiculari care nu se intersectează.

• Oferă rapoarte mari de reducere și funcționare silențioasă; unele sunt autoblocante.

• Aplicat în ascensoare, palanuri și mecanisme de indexare.

5. Angrenaje planetare

• Compact, cu densitate mare de cuplu și ieșire coaxială.

• Dinții multipli împart sarcinile, permițând performanțe grele.

• Folosit în robotică, vehicule cu energie nouă și servoreductoare.

4. Parametrii cheie de proiectare a angrenajului

• Modul (m) – Indicele de bază al mărimii dinților și al capacității de încărcare.

• Numărul de dinți (z) – Determină raportul de transmisie:

  i=z1z2

• Unghiul de presiune (α) – Valoarea standard este de obicei de 20°.

• Unghiul Helix (β) – Influențează netezimea și încărcarea axială.

• Raportul de transmisie (i) – Definește conversia vitezei și a cuplului.

• Distanța centrală (a) – Afectează asamblarea și rezistența.

• Lățimea feței (b) – influențează direct capacitatea de încărcare.

5. Grade de precizie a angrenajului

• 0–2 : Ultra-precizie, pentru metrologie și instrumente de ultimă generație.

• 3–5 : Mașini de precizie de mare viteză.

• 6–8 : Cutii de viteze industriale generale, transmisii auto.

• 9–12 : Mașini agricole și miniere de viteză mică, grele.

• Eroare de pitch cumulativă

• Abaterea profilului

• Abaterea plumbului

• Curătură radială

6. Materiale și tratament termic

Materiale tipice

• Oțeluri carbon : oțel 45# pentru angrenaje de uz general.

• Oțeluri aliate : 40Cr, 42CrMo pentru sarcini medii-grele.

• Oțeluri de cementare : 20CrMnTi, 20CrMo pentru angrenaje de înaltă performanță.

• Fontă : fontă cenușie, fontă ductilă pentru aplicații cu viteză redusă și cu costuri reduse.

• Materiale plastice : Nailon, POM pentru dispozitive cu sarcină ușoară, cu zgomot redus.

Procese de tratament termic

• Călire și revenire – Îmbunătățește duritatea generală.

• Întărirea suprafeței – Suprafață dură, miez dur.

• Carburare și călire – Duritate mare a suprafeței pentru sarcini grele.

• Nitrurare – distorsiuni minime, rezistență extremă la uzură.

7. Procese de fabricație

• Hobbing – Cel mai frecvent pentru roți dințate cilindrice.

• Modelare – Potrivit pentru angrenaje interne și cu mai multe trepte.

• Bărbierit – Proces de finisare moale pentru a îmbunătăți acuratețea.

• Slefuire – Finisare de înaltă precizie pentru roți dințate întărite.

• Forjare și extrudare – producție de mare volum, de înaltă rezistență.

8. Moduri de lubrifiere și defecțiune

Eșecuri comune

• Uzură abrazivă – cauzată de o lubrifiere slabă sau de contaminare.

• Pitting – Eșecul de oboseală din cauza tensiunii ciclice de contact.

• Ruperea dintelui – suprasarcină, impact sau defecte de material.

• Deformare plastică – În condiții de viteză redusă, încărcare mare.

• Scoring – Uzura adezivului la temperaturi ridicate la unitățile de viteză mare.

Funcții de lubrifiere

• Reduce frecarea și uzura

• Răciți și disipați căldura

• Protejați împotriva coroziunii

• Reduceți zgomotul și prelungiți durata de viață

9. Aplicații industriale

• Automobile : transmisii, diferențiale, sisteme de sincronizare.

• Masini de constructii : Excavatoare, macarale, role.

• Echipamente de ultimă generație : Mașini-unelte, cutii de viteze eoliene, roboți.

• Mașini generale : Reductore, pompe, ventilatoare, transportoare.

• Transport feroviar : transport feroviar de mare viteză și metrou.

• Agricultură și industrie ușoară : Comisoare, mașini textile și de ambalare.

• Aerospațial : Motoare de aeronave și transmisii pentru elicoptere.

10. Concluzie