Šroubové vs přímé ozubené stojany: Axiální síla, na kterou nikdo nepočítá

Šroubová ozubená tyč, úhel šroubovice 19°31'42".

Cílové klíčové slovo:spirálový stojan vs přímý stojan

Sekundární:axiální tah šroubové ozubené tyče, hluk ozubené tyče a pastorku, úhel šroubovice 19 stupňů 31'42"

Meta popis:Když spirálové hřebeny překonávají rovné hřebeny, generují prahové hodnoty rychlosti, které je ospravedlňují, a axiální přítlačná síla - zhruba 0,355 × tangenciální síla při standardním úhlu šroubovice.

Zákazník jednou zavolal na portál s hřebenem a pastorkem, který neustále ničil ložiska hřídele pastorku. Čtyři měsíce, tři sady ložisek. Stojan byl v pořádku. Pastorek byl v pohodě. Převodovka byla dobrá.

Kvůli hluku specifikovali spirálové ozubení a dimenzovali ložiska pouze pro radiální zatížení.

Při standardním úhlu šroubovice tlačí spirálový hřeben do strany na hřídel pastorku asi 35 % hnací síly. Na pohon 10 kN, tedy 3,5 kN axiálního tahu, nebyla ložiska nikdy dimenzována. Je to jediný nejběžnější omyl u spirálových stojanů a je zcela předvídatelný.

Zde je úplné srovnání včetně tohoto čísla.

Úhel šroubovice není libovolný

V celém odvětví dominuje ve výrobě stojanů jeden úhel šroubovice:19 stupňů 31' 42".

Převedeno: 19 + 31/60 + 42/3600 =19,52833 stupně. Obecný rozsah učebnic pro spirálové ozubení je 15 stupňů až 25 stupňů, ale výroba hřebenů se přiblížila k této jedné hodnotě, a proto hřebeny a pastorky z různých zdrojů často zabírají. Tento podivně specifický údaj má svůj důvod: při tomto úhlu šroubovice se modul převádí na kruhovou rozteč celého-čísla, takže délky stojanu vycházejí v zaokrouhlených číslech.

Často - ne vždy. Více o tom níže.

Co spirála vás vlastně kupuje

Důsledně jsou uváděny čtyři výhody oproti rovným stojanům:

Obrázek 1. Axiální tah generovaný spirálovým hřebenem při standardním úhlu šroubovice 19°31'42".

Tišší chod, zvláště při vysokých rychlostech

Vyšší kontaktní poměr - více zubů účinně zabírá -, což zvyšuje nosnost

Délky v kulatých číslech: 500,0 mm a 1 000,0 mm, versus rovné délky stojanu, které jsou vždy násobky π, např. . 502.65 mm a 1005,31 mm

"Ve většině případů stojí stejně jako rovné regály!"

Řečeno na rovinu: spirálové hřebeny jsou pevnější a tišší než rovné hřebeny stejné velikosti, ale produkují přítlačné síly a je třeba přijmout opatření k jejich potlačení.

Třetí bod vypadá triviálně a není. Rovná ozubená tyč s modulem 4 má rozteč zubů π × 4=12.566 mm, takže celočíselný počet zubů vám dává 502,65 mm nebo 1005,31 mm -, nikdy není kulaté číslo. Šroubovité hřebeny jsou řezány tak, aby délky vycházely přesně 500 nebo 1000 mm. Když pokládáte regály od jednoho konce k druhému podél lože stroje dimenzovaného v kulatých číslech, tento rozdíl ušetří skutečné bolesti hlavy s návrhem a montáží.

Proč je nosnost vyšší, záleží na tom, jak kontakt postupuje. Na rovném hřebenu se každý zub zasune po celé své čelní šířce najednou a poté se uvolní. Přenos zátěže je náhlý. Na spirálovém hřebenu se kontaktní čára šíří diagonálně přes bok, takže záběr je pozvolný a zatížení vždy nese více než jeden zub. Snížení hluku i zvýšení kapacity pochází ze stejné geometrie.

Upřímné upozornění: žádný ze zdrojů výrobce, které jsme zkontrolovali, nezveřejnil číselný údaj o kontaktním poměru, procentuální zvýšení nosnosti nebo snížení hluku v dB pro spirálové a rovné stojany. Výhody jsou důsledně uplatňovány a jsou fyzicky v pořádku, ale konkrétní čísla nejsou zveřejňována a my je nebudeme vymýšlet.

Axiální přítlačná síla

Šikmé zuby tlačí pastorek do stran. Standardní vztah:

Fa=Ft · opálení

Kde Fa je axiální tah, Ft je tangenciální hnací síla a je úhel šroubovice.

Při=19.52833 stupni opálení =0.35468.

Takže Fa ≈ 0,355 × Ft.

Hnací síla 20 kN generuje zhruba 7,1 kN axiálního tahu na hřídel pastorku, nepřetržitě, ve směru, který se obrátí, když se osa obrací.

Kontrast s přímým ozubením je absolutní: větší úhel šroubovice vytváří větší axiální sílu, zatímco na čelní zuby nepůsobí žádná axiální síla.

Toto je jediná skutečná nevýhoda spirálového ozubení: úhel šroubovice vytváří boční sílu, která se mění přímo s tangenciální hnací silou.

Důsledek je nevyhnutelný: ložiska pastorkového hřídele musí být vybrána a dimenzována tak, aby zvládla toto axiální zatížení, což zvyšuje náklady a složitost na straně pohonu.

Tři praktické důsledky:

Výběr ložisek.Kuličková ložiska mají omezenou axiální kapacitu. Ložiska s kosoúhlým stykem nebo pár kuželíkových válečků zvládají kombinovaná zatížení správně. Tady se pokazil portál toho zákazníka.

Výkon převodovky.Planetové převodovky pro hřebenové pohony vykazují maximální přípustnou axiální sílu na výstupní hřídel. Porovnejte to s 0,355 × vaší návrhovou silou. Jeho překročení poškozuje výstupní ložisko převodovky, nikoli hřeben a tato porucha je drahá.

Tuhost montáže.Tah obrátí směr pokaždé, když se osa obrátí. Montáž, která se ohýbá při reverzním axiálním zatížení, se projeví jako chyba polohy a případně jako tření na rozhraních.

Rychlostní prahy

Publikované navádění se shlukuje v úzkém pásmu.

Hřebeny s rovnými{0}}zuby ve výrobě

Odečítání: pod 1 m/s jsou rozumné výchozí hodnoty rovné stojany. Mezi 1 a 2 m/s se prostředí citlivá na -šum-směruje ke šroubovici. Nad 2 m/s, šroubovice.

Hluk není jediným problémem rychlosti. Náhlý záběr přímých zubů generuje dynamický zátěžový hrot pokaždé, když se pár zubů setká, a hrot se mění s rychlostí. Hluk a zrychlené opotřebení zubů jsou dva příznaky stejné příčiny.

Pravidlo páření, které lidi chytne

Šroubové hřebeny a spirálové pastorky musí být sladěny. Při záběru spirálového hřebenu se spirálovým ozubeným kolem musí mít úhel šroubovice stejnou hodnotu a opačný směr.

Opačná ruka. Pravý-ozubník má levý-pastorek.

Publikované grafy párování pro rozsahy skladových regálů ukazují jako přípustné pouze konkrétní kombinace hand, se vším ostatním vyloučeno. Kontrast je poučný: s výjimkou spirálových hřebenů se skladové regály obecně spojují s jakýmkoli čelním ozubeným kolem stejného modulu.

Ta výjimka je podstata. Přímé ozubené tyče jsou shovívavé - jakékoli ozubené kolo pravého modulu bude v záběru. Šroubové regály vyžadují přizpůsobený úhel a opačnou ruku, a pokud spojujete sekce, "spojování měřidel pro šroubovité regály musí mít opačnou ruku než regály."

Z toho plynou praktické rady:

Pro tichý pohon s nízkou{0}}vůlí a dlouhou životností pořiďte pastorek a hřeben od jednoho dodavatele. U spirálovitých zubů nesmírně záleží na tolerancích.

Spolu se souvisejícím bodem, který stojí za zapamatování: vůle vzniká interakcí každé složky v řetězu. Nemá smysl spojovat převodovku s velmi-nízkou-vůlí s předimenzovaným pastorkem nebo méně kvalitním hřebenem.

Jak vypadá skutečný šroubovitý regál

Typický výrobní sortiment tvoří třídicí beton - 1045 ocel, úhel šroubovice 19 stupňů 31'42", délky 1000 mm:

Odpovídající pastorek dodávaný s hřebenem pro kontrolu tolerance ok

Stejný materiál, stejná tvrdost, stejný úhel šroubovice. Rozdíl mezi Q6 a Q10 je zcela v tom, zda byly zuby po kalení obroušeny.

Poznámky k instalaci, které platí v obou směrech

Standardní návod k instalaci:

"V záběru ozubeného hřebenu a pastorku by měla být vždy přítomna malá vůle. Úroveň vůle by měla být nastavena na nejvyšší bod rozteče hřebenu, což nastaví minimální hodnotu vůle a zabrání jakémukoli váznutí po celé délce dráhy ozubení."

Zkontrolujte kontaktní vzorek namodráním zubů pastorku a pomalým chodem na obě strany. "Ideální kontaktní vzor by byl vycentrován na čáru hřiště a rozprostíral by se přes šířku obličeje."

Ve špinavém prostředí namontujte „zuby směřující dolů nebo stíněné, aby se zabránilo kontaminaci“.

Chod nasucho je možný, ale "převodovka musí být předimenzovaná, aby se kompenzovalo zvýšené opotřebení, ale nelze zaručit životnost."

Na montážních a pomocných plochách:

Zajistěte regály pomocí hmoždinek; vrtací stojan a základna současně.

"Roztečné linie stojanů jsou řízeny pomocí spodního povrchu jako referenčního základu. Pokud obrábíte spodní povrchy, přesnost stojanů může být ovlivněna."

"Abyste se vyhnuli problémům s přesností ozubení, nezmenšujte čelní šířku."

To poslední přichází, když někdo potřebuje vměstnat věšák do trochu úzké kapsy a rozhodne se skočit ze strany. Ne - šířka čela je nosnost a pomocné plochy jsou to, z čeho se měří přesnost.

Shrnutí rozhodnutí

Přímý stojan, když:rychlost pod 1 m/s, hluk není problém, chcete jednoduché uložení ložisek bez axiálního zatížení nebo potřebujete spárovat se stávajícími čelními pastorky.

Šroubovitý stojan, když:rychlost nad 2 m/s, záleží na hlučnosti, potřebujete maximální kapacitu z dané velikosti stojanu nebo chcete zaokrouhlené-délky čísel pro integraci postele -avaše ložiska a převodovka mohou mít tah 0,355 × Ft.

FAQ

Jak velkou axiální sílu vyvine můj spirálový hřeben?

Přibližně 0,355 × tangenciální síla při standardním úhlu šroubovice 19 stupňů 31'42" od Fa=Ft · tan . Porovnejte ji s axiálním jmenovitým výkonem výstupního hřídele převodovky a únosností pastorku.

Mohu použít přímý pastorek na spirálovém hřebenu?

Ne. Úhly šroubovice musí odpovídat hodnotě a musí být opačné. Rovný-na-šroubovici poskytuje kontakt s hranou a rychlé selhání.

Jsou spirálové regály dražší?

Ve většině případů samotný stojan stojí stejně. Přidané náklady přijdou do ložisek a převodovky, které musí absorbovat tah.

Proč jsou délky spirálových stojanů zaokrouhlená čísla, ale rovné délky stojanů nikoli?

Přímá délka stojanu je celé číslo krát π × modul, takže přistane na hodnotách jako 1005,31 mm. Šroubové hřebeny jsou vyráběny na přesné délky 500 nebo 1000 mm.

Snižuje spirálové ozubení vůli?

Ne přirozeně, ale efektivní vůle při zatížení může být nižší, protože více zubů sdílí kontakt. Skutečná vůle stále závisí na středové vzdálenosti a vyrovnání montáže.

Tianjin OuNaiDa Transmissions Technology dodává přímé a spirálové ozubené hřebeny s přizpůsobenými pastorky, řezané nebo broušené po vytvrzení. Nákupem ozubené tyče a pastorku z jednoho zdroje se vyhnete nárůstu tolerancí,-které způsobuje většinu problémů se spirálovou sítí - pošlete nám svou rychlost, zatížení a orientaci a my vám nabídneme odpovídající sadu.