Prevodové pohony: Princípy, klasifikácie a priemyselné aplikácie

1. Úvod

2. Prevádzkové princípy

Hlavné výhody

• Presný a stabilný prevodový pomer , takmer bez preklzu.

• Vysoká mechanická účinnosť , zvyčajne 95 % – 99,5 %.

• Široký rozsah výkonu a rýchlosti , od miliwattov po megawatty.

• Kompaktná konštrukcia vhodná do obmedzených inštalačných priestorov.

• Dlhá životnosť a vysoká spoľahlivosť pre nepretržitú prevádzku.

3. Bežné klasifikácie výstroja

1. Čelné ozubené kolesá

• Zuby sú rovnobežné s osou hriadeľa; jednoduché na výrobu a nákladovo efektívne.

• Používa sa pre pohony s paralelným hriadeľom.

• Vhodné pre aplikácie so strednou až nízkou rýchlosťou a ľahkou až strednou záťažou.

2. Skrutkové prevody

• Zuby sú rezané pod uhlom skrutkovice, čo poskytuje dlhšie kontaktné línie a vyšší kontaktný pomer.

• Vyznačuje sa plynulým chodom, nízkou hlučnosťou a vysokou nosnosťou.

• Široko používaný v prevodovkách, automobiloch a presných strojoch.

3. Kužeľové kolesá

• Navrhnuté pre pretínajúce sa hriadeľové pohony , bežne pod uhlom 90°.

• Priame kužeľové prevody: jednoduchá konštrukcia, nízkorýchlostné aplikácie.

• Špirálové a hypoidné kužeľové prevody: vysokovýkonné, hladké pohony náprav vozidiel a stavebných strojov.

4. Šnekové prevody

• Používa sa na nepretínajúce sa kolmé hriadele.

• Poskytuje vysoké redukčné pomery a tichú prevádzku; niektoré sú samosvorné.

• Používa sa vo výťahoch, kladkostrojoch a indexovacích mechanizmoch.

5. Planetárne ozubené kolesá

• Kompaktný, vysoká hustota krútiaceho momentu a koaxiálny výstup.

• Viaceré zuby zdieľajú zaťaženie, čo umožňuje vysoký výkon.

• Používa sa v robotike, nových energetických vozidlách a servoreduktoroch.

4. Kľúčové parametre konštrukcie ozubeného kolesa

• Modul (m) – Základný index veľkosti zubov a nosnosti.

• Počet zubov (z) – určuje prevodový pomer:

  i=z1z2

• Uhol tlaku (α) – Štandardná hodnota je bežne 20°.

• Uhol skrutkovice (β) – Ovplyvňuje hladkosť a axiálne zaťaženie.

• Prevodový pomer (i) – Definuje konverziu rýchlosti a krútiaceho momentu.

• Stredová vzdialenosť (a) – Ovplyvňuje montáž a pevnosť.

• Šírka tváre (b) – Priamo ovplyvňuje nosnosť.

5. Stupne presnosti prevodov

• 0–2 : Ultra presné, pre metrológiu a špičkové prístroje.

• 3–5 : Vysokorýchlostné presné stroje.

• 6–8 : Všeobecné priemyselné prevodovky, automobilové prevodovky.

• 9–12 : Nízkorýchlostné, ťažké, poľnohospodárske a banské stroje.

• Kumulatívna chyba výšky tónu

• Profilová odchýlka

• Odchýlka olova

• Radiálne hádzanie

6. Materiály a tepelné spracovanie

Typické materiály

• Uhlíkové ocele : 45# oceľ pre univerzálne prevody.

• Legované ocele : 40Cr, 42CrMo pre stredne veľké zaťaženie.

• Povrchovo kalené ocele : 20CrMnTi, 20CrMo pre vysokovýkonné prevody.

• Liatina : Sivá liatina, tvárna liatina pre nízkorýchlostné a nízkonákladové aplikácie.

• Plasty : Nylon, POM pre zariadenia s nízkou záťažou a nízkou hlučnosťou.

Procesy tepelného spracovania

• Kalenie a popúšťanie – Zlepšuje celkovú húževnatosť.

• Povrchové kalenie – tvrdý povrch, húževnaté jadro.

• Nauhličovanie a kalenie – Vysoká tvrdosť povrchu pre veľké zaťaženie.

• Nitridácia – Minimálne skreslenie, extrémna odolnosť proti opotrebovaniu.

7. Výrobné procesy

• Hobbing – Najbežnejšie pre valcové prevody.

• Tvarovanie – Vhodné pre vnútorné a viacstupňové prevody.

• Holenie – proces mäkkej povrchovej úpravy na zlepšenie presnosti.

• Brúsenie – Vysoko presné dokončovanie kalených ozubených kolies.

• Kovanie a vytláčanie – Veľkoobjemová výroba s vysokou pevnosťou.

8. Režimy mazania a porúch

Bežné zlyhania

• Abrazívne opotrebovanie – spôsobené zlým mazaním alebo znečistením.

• Pitting – Únavové zlyhanie v dôsledku cyklického kontaktného namáhania.

• Zlomenie zuba – preťaženie, náraz alebo chyby materiálu.

• Plastická deformácia – V podmienkach nízkej rýchlosti a vysokého zaťaženia.

• Bodovanie – opotrebenie vysokoteplotným lepidlom pri vysokorýchlostných pohonoch.

Funkcie mazania

• Znížte trenie a opotrebovanie

• Ochlaďte a odveďte teplo

• Chráňte pred koróziou

• Znížte hluk a predĺžte životnosť

9. Priemyselné aplikácie

• Automobilový priemysel : Prevodovky, diferenciály, rozvodové systémy.

• Stavebné stroje : Rýpadlá, žeriavy, valce.

• Špičkové vybavenie : Obrábacie stroje, veterné prevodovky, roboty.

• Všeobecné stroje : Reduktory, čerpadlá, ventilátory, dopravníky.

• Železničná doprava : Vysokorýchlostné železnice a pohony metra.

• Poľnohospodársky a ľahký priemysel : Kombajny, textilné a baliace stroje.

• Letectvo : Letecké motory a prevodovky helikoptér.

10. Záver