Zobniški pogoni: principi, klasifikacije in industrijske aplikacije

1. Uvod

2. Načela delovanja

Temeljne prednosti

• Natančno in stabilno prenosno razmerje , skoraj brez zdrsa.

• Visoka mehanska učinkovitost , običajno 95%–99,5%.

• Širok razpon moči in hitrosti , od milivatov do megavatov.

• Kompaktna struktura, primerna za omejene prostore za namestitev.

• Dolga življenjska doba in visoka zanesljivost za neprekinjeno delovanje.

3. Skupne klasifikacije orodja

1. Čelni zobniki

• Zobje so vzporedni z osjo gredi; enostaven za izdelavo in stroškovno učinkovit.

• Uporablja se za pogone z vzporedno gredjo.

• Primerno za aplikacije s srednje nizkimi hitrostmi in lahkimi srednje obremenitvami.

2. Spiralni zobniki

• Zobje so odrezani pod kotom spirale, kar zagotavlja daljše kontaktne linije in večje kontaktno razmerje.

• Odlikuje jih gladko delovanje, nizka raven hrupa in visoka nosilnost.

• Pogosto se uporablja v menjalnikih, avtomobilih in natančnih strojih.

3. Stožčasti zobniki

• Zasnovan za sekajoče se gredne pogone , običajno pri 90°.

• Ravni stožčasti zobniki: preprosta struktura, aplikacije pri nizkih hitrostih.

• Spiralni in hipoidni stožčasti zobniki: težki, gladki pogoni za osi vozil in gradbene stroje.

4. Polžasti zobniki

• Uporablja se za pravokotne gredi, ki se ne sekajo.

• Zagotavlja visoka redukcijska razmerja in tiho delovanje; nekateri so samozaporni.

• Uporablja se v dvigalih, dvigalih in indeksirnih mehanizmih.

5. Planetarni zobniki

• Kompakten, z visoko gostoto navora in koaksialnim izhodom.

• Več zob deli obremenitve, kar omogoča visoko zmogljivost.

• Uporablja se v robotiki, novih energetskih vozilih in servo reduktorjih.

4. Ključni konstrukcijski parametri orodja

• Modul (m) – Osnovni indeks velikosti in nosilnosti zob.

• Število zob (z) – določa prestavno razmerje:

  i=z1z2

• Kot tlaka (α) – standardna vrednost je običajno 20°.

• Kot vijačnice (β) – Vpliva na gladkost in aksialno obremenitev.

• Prenosno razmerje (i) – Določa pretvorbo hitrosti in navora.

• Sredinska razdalja (a) – Vpliva na montažo in trdnost.

• Širina obraza (b) – neposredno vpliva na nosilnost.

5. Stopnje natančnosti orodja

• 0–2 : Ultra-natančnost, za meroslovje in vrhunske instrumente.

• 3–5 : Visokohitrostni precizni stroji.

• 6–8 : Splošni industrijski menjalniki, avtomobilski menjalniki.

• 9–12 : Nizki, težki kmetijski in rudarski stroji.

• Kumulativna napaka višine

• Odstopanje profila

• Odstopanje svinca

• Radialno odtekanje

6. Materiali in toplotna obdelava

Tipični materiali

• Ogljikova jekla : jeklo 45# za zobnike za splošne namene.

• Legirana jekla : 40Cr, 42CrMo za srednje težke obremenitve.

• Jekla za cementiranje : 20CrMnTi, 20CrMo za visokozmogljive zobnike.

• Lito železo : Siva litina, nodularna litina za uporabo pri nizkih hitrostih in nizkih stroških.

• Plastika : Najlon, POM za naprave z nizko obremenitvijo in tiho uporabo.

Postopki toplotne obdelave

• Kaljenje in popuščanje – izboljša celotno žilavost.

• Površinsko utrjevanje – Trda površina, žilavo jedro.

• Naogljičenje in kaljenje – visoka površinska trdota za velike obremenitve.

• Nitriranje – minimalna deformacija, izjemna odpornost proti obrabi.

7. Proizvodni procesi

• Rezkanje – najpogostejše za cilindrične zobnike.

• Oblikovanje – Primerno za notranje in večstopenjske zobnike.

• Britje – postopek mehkega zaključka za izboljšanje natančnosti.

• Brušenje – Visoko natančna končna obdelava za kaljene zobnike.

• Kovanje in ekstrudiranje – obsežna proizvodnja z visoko trdnostjo.

8. Načini mazanja in okvar

Pogoste napake

• Abrazivna obraba – Vzrok za slabo mazanje ali kontaminacijo.

• Jamičasta poškodba – utrujanje zaradi ciklične kontaktne obremenitve.

• Zlom zoba – Preobremenitev, udarec ali napake v materialu.

• Plastična deformacija – Pri nizkih hitrostih in velikih obremenitvah.

• Zarezovanje – Obraba lepila pri visokih temperaturah pri pogonih z visokimi hitrostmi.

Funkcije mazanja

• Zmanjšajte trenje in obrabo

• Ohladite in odvajajte toploto

• Zaščitite pred korozijo

• Zmanjšajte hrup in podaljšajte življenjsko dobo

9. Industrijske aplikacije

• Avtomobilizem : menjalniki, diferenciali, časovni sistemi.

• Gradbeni stroji : Bagri, žerjavi, valjarji.

• Vrhunska oprema : strojna orodja, vetrni menjalniki, roboti.

• Splošni stroji : reduktorji, črpalke, ventilatorji, transporterji.

• Železniški promet : hitri železniški in metro pogoni.

• Kmetijstvo in lahka industrija : kombajni, tekstilni in pakirni stroji.

• Letalstvo : Letalski motorji in helikopterski menjalniki.

10. Zaključek