Cremaliere elicoidale vs drepte: forța axială pentru care nimeni nu o bugetează

Crema elicoidale, unghi elicoidal 19deg31'42".

Cuvânt cheie țintă:cremalieră elicoidală vs cremalieră dreaptă

Secundar:tracțiune axială a cremalierei elicoidale, zgomot de cremalieră și pinion, unghi elicoidal de 19 grade 31'42"

Meta descriere:Când rafturile elicoidale bat rafturile drepte, pragurile de viteză care le justifică și forța de împingere axială generează - aproximativ 0,355 × forță tangențială la unghiul standard al helixului.

Un client a sunat odată despre un portal cu cremalieră și pinion care distrugea lagărele arborelui pinionului. Patru luni, trei seturi de rulmenți. Raftul era bine. Pinionul era bine. Cutia de viteze a fost una bună.

Ei au specificat angrenaj elicoidal pentru beneficiul zgomotului și au dimensionat rulmenții doar pentru sarcina radială.

La unghiul standard de spirală, o cremalieră elicoidală împinge lateral pe arborele pinionului cu aproximativ 35% din forța de antrenare. Pe o unitate de 10 kN, adică 3,5 kN de tracțiune axială, rulmenții nu au fost niciodată evaluați. Este cea mai comună neglijență cu rafturile elicoidale și este complet previzibilă.

Iată comparația completă, inclusiv numărul respectiv.

Unghiul helixului nu este arbitrar

În întreaga industrie, un unghi elice domină producția de rack:19 grade 31' 42".

Convertit: 19 + 31/60 + 42/3600 =19,52833 grade. Gama generică de manuale pentru angrenaj elicoidal este de 15 grade până la 25 de grade, dar producția de cremaliere a converjat către această valoare, motiv pentru care cremalierele și pinioanele din diferite surse se vor îmbina adesea. Există un motiv pentru cifra ciudat de specifică: la acest unghi de helix, modulul se transformă într-un pas circular-întreg, astfel încât lungimile raftului apar în numere rotunde.

Adesea - nu întotdeauna. Mai multe despre asta mai jos.

Ce elicoidal te cumpără de fapt

Sunt citate în mod constant patru avantaje față de rafturile drepte:

Figura 1. Împingerea axială generată de un rack elicoidal la unghiul elicoidal standard de 19deg31'42".

Funcționare mai silențioasă, mai ales la viteze mari

Raport de contact mai mare - mai mulți dinți cuplați eficient - ceea ce crește capacitatea de încărcare

Lungimi în numere rotunde: 500,0 mm și 1.000,0 mm, față de lungimile de rafturi drepte care sunt întotdeauna multipli de π, de exemplu . 502.65 mm și 1005,31 mm

„În majoritatea cazurilor, costă la fel ca rafturile drepte!”

Pe scurt: rafturile elicoidale sunt mai rezistente și mai silențioase decât rafturile drepte de aceeași dimensiune, dar produc forțe de împingere și trebuie luate măsuri pentru a le contracara.

Al treilea punct pare banal și nu este. Un suport drept cu modulul 4 are un pas al dintelui de π × 4=12.566 mm, deci un număr întreg de dinți vă oferă 502,65 mm sau 1005,31 mm - niciodată o cifră rotundă. Rafturile elicoidale sunt tăiate astfel încât lungimile să iasă la exact 500 sau 1000 mm. Când așezați rafturi cap la cap de-a lungul unui pat de mașină dimensionat în numere rotunde, această diferență scutește durerile de cap reale de design și asamblare.

De ce capacitatea de încărcare este mai mare se reduce la modul în care progresează contactul. Pe un suport drept, fiecare dinte se cuplează pe toată lățimea feței simultan, apoi se decuplă. Transferul de încărcare este brusc. Pe un cremalier elicoidal, linia de contact trece în diagonală de-a lungul flancului, astfel încât angrenarea este graduală și mai mult de un dinte poartă întotdeauna sarcina. Atât reducerea zgomotului, cât și creșterea capacității provin din aceeași geometrie.

Avertisment sincer: niciuna dintre sursele producătorului pe care le-am verificat nu a publicat o cifră a raportului de contact numeric, o creștere procentuală a capacității de încărcare sau o reducere a zgomotului dB pentru rafturile elicoidale versus cele drepte. Beneficiile sunt revendicate în mod constant și sănătoase din punct de vedere fizic, dar numerele specifice nu sunt publicate și nu le vom inventa.

Forța de împingere axială

Dinții înclinați împing pinionul în lateral. Relația standard:

Fa=Ft · tan

Unde Fa este împingerea axială, Ft este forța de antrenare tangențială și este unghiul helixului.

La=19.52833 grade , bronzat =0.35468.

Deci Fa ≈ 0,355 × Ft.

O forță de antrenare de 20 kN generează aproximativ 7,1 kN de forță axială pe arborele pinionului, în mod continuu, într-o direcție care se inversează atunci când axa se inversează.

Contrastul cu angrenajul drept este absolut: un unghi de helix mai mare produce o forță axială mai mare, în timp ce pe dinții pinți nu acționează deloc forța axială.

Acesta este singurul dezavantaj real al angrenajului elicoidal: unghiul elicoidal produce o forță laterală care se scalează direct cu forța de antrenare tangențială.

Consecința este inevitabilă: rulmenții arborelui pinionului trebuie selectați și evaluați pentru a face față acestei sarcini de tracțiune, ceea ce adaugă cost și complexitate la capătul de antrenare.

Trei implicații practice:

Alegerea rulmenților.Rulmenții adânci cu bile au o capacitate axială limitată. Rulmenții cu contact unghiular sau o pereche de role conice gestionează sarcinile în mod corespunzător. Aici a mers prost portalul acelui client.

Putere nominală a cutiei de viteze.Cutiile de viteze planetare pentru antrenările cu cremalieră și pinion publică o forță axială maximă admisă pe arborele de ieșire. Verificați-l față de 0,355 × forța dvs. de proiectare. Depășirea acestuia deteriorează rulmentul de ieșire al cutiei de viteze, nu cremaliera, iar această defecțiune este costisitoare.

Rigiditatea montajului.Împingerea inversează direcția de fiecare dată când axa se inversează. Un montaj care se flexează sub sarcină axială inversă va apărea ca eroare de poziție și, eventual, ca fretare la interfețe.

Praguri de viteză

Ghidurile publicate se grupează într-o bandă îngustă.

Cremalaje-dinte drepte în producție

Lectură transversală: sub 1 m/s, rafturile drepte sunt implicite sensibile. Între 1 și 2 m/s este un apel de judecată - zgomot-mediile sensibile împing spre elicoidal. Peste 2 m/s, elicoidal.

Zgomotul nu este singura problemă la viteză. Angajarea bruscă a dinților drepți generează un vârf dinamic de sarcină de fiecare dată când o pereche de dinți se întâlnește, iar vârful crește cu viteza. Zgomotul și uzura accelerată a dinților sunt două simptome ale aceleiași cauze.

Regula de împerechere care îi prinde pe oameni

Cremele elicoidale și pinioanele elicoidale trebuie să fie potrivite. La angrenarea unui rack elicoidal cu un angrenaj elicoidal, unghiul helixului trebuie să fie egal ca valoare și opus ca direcție.

Mâna opusă. O cremalieră-dreaptă ia un pinion-stâng.

Diagramele de împerechere publicate pentru gamele de rafturi stoc arată doar anumite combinații de mâini ca fiind permise, cu orice altceva exclus. Contrastul este instructiv: cu excepția cremalierelor elicoidale, cremalierele stoc, în general, se vor împerechea cu orice angrenaj drept al aceluiași modul.

Această excepție este ideea. Cremalierele drepte sunt iertatoare - orice pinion al modulului drept se va bloca. Rafturile elicoidale necesită unghiul potrivit și mâna opusă, iar dacă îmbinați secțiuni, „unirea rafturilor cu ecartament pentru rafturile elicoidale trebuie să aibă mâna opusă față de rafturi”.

Sfaturile practice decurg din aceasta:

Pentru o transmisie silențioasă, cu joc redus-, cu o durată de viață lungă, aprovizionați pinionul și cremaliera de la un singur furnizor. Toleranțele contează enorm cu dinții elicoidali.

Împreună cu un punct înrudit care merită reținut: reacția este produsă de interacțiunea fiecărei componente din lanț. Nu are sens să asociați o cutie de viteze cu joc foarte-scăzut- cu un pinion supradimensionat sau cu o cremalieră de calitate inferioară.

Cum arată un rack elicoidal adevărat

O gamă tipică de producție face ca gradarea betonului - 1045 oțel, unghi elicoidal 19 grade 31'42", lungimi de 1000 mm:

Pinion asortat furnizat împreună cu cremaliera pentru a controla toleranța ochiurilor

Același material, aceeași duritate, același unghi de spirală. Diferența dintre Q6 și Q10 este în întregime dacă dinții au fost șlefuit după întărire.

Note de instalare care se aplică în orice mod

Ghid de instalare standard:

„O cantitate mică de joc ar trebui să fie întotdeauna prezentă la ochiurile angrenajului cu cremalieră și pinion. Nivelul jocului ar trebui să fie setat în punctul înalt al liniei de pas a cremalierei, ceea ce va stabili valoarea minimă a jocului și va preveni orice legare de-a lungul întregii lungimi de deplasare a cremalierei.”

Verificați modelul de contact prin albastruirea dinților pinionului și alergând încet în ambele sensuri. „Modelul ideal de contact ar fi centrat pe linia de pas și extinzându-se pe lățimea feței”.

În mediile murdare, montați „dinții cu fața în jos sau protejați pentru a preveni contaminarea”.

Funcționarea uscată este posibilă, dar „angrenajul trebuie să fie supradimensionat pentru a compensa uzura crescută, dar durata de viață nu poate fi garantată”.

Pe suprafețele de montare și de referință:

Asigurați rafturile cu știfturi; suport de foraj și bază simultan.

"Liniile de pas ale rafturii sunt controlate prin utilizarea suprafeței inferioare ca referință. Dacă prelucrați suprafețele inferioare, precizia rafturilor poate fi afectată."

„Pentru a evita problemele de precizie a angrenajului, nu reduceți lățimea feței.”

Acesta din urmă apare atunci când cineva trebuie să încapă un suport într-un buzunar ușor îngust și decide să treacă partea laterală. Nu - lățimea feței este capacitatea de încărcare, iar suprafețele de referință sunt de la care se măsoară acuratețea.

Rezumatul deciziei

Raft drept când:viteză sub 1 m/s, zgomotul nu este o problemă, doriți aranjamente simple de rulmenți fără sarcină axială sau trebuie să vă împerecheați cu pinionii spinali existente.

Raft elicoidal când:viteza peste 2 m/s, zgomotul contează, aveți nevoie de capacitate maximă de la o anumită dimensiune a raftului sau doriți lungimi rotunjite-numărului pentru integrarea patului -şirulmenții și cutia de viteze pot avea o tracțiune de 0,355 × ft.

FAQ

Câtă forță axială va genera rack-ul meu elicoidal?

Aproximativ 0,355 × forță tangenţială la unghiul standard de 19 grade 31'42" elice, de la Fa=Ft · tan . Verificați-o în raport cu valoarea nominală a axului arborelui de ieșire al cutiei de viteze și cu capacitatea portantă a pinionului.

Pot folosi un pinion drept pe un cremalier elicoidal?

Nu. Unghiurile elicei trebuie să se potrivească ca valoare și să fie opuse în mână. Elicoidal drept-pe- oferă contact cu muchia și defecțiune rapidă.

Sunt rafturile elicoidale mai scumpe?

În cele mai multe cazuri, rack-ul în sine costă la fel. Costul adăugat aterizează în rulmenții și cutia de viteze care trebuie să absoarbă forța.

De ce lungimile raftului elicoidal sunt numere rotunde, dar lungimile raftului drepte nu sunt?

Lungimea raftului drept este un număr întreg de dinți ori π × modul, deci ajunge pe valori precum 1005,31 mm. Rafturile elicoidale sunt produse la lungimi exacte de 500 sau 1000 mm.

Angrenajul elicoidal reduce jocul?

Nu în mod inerent, dar jocul efectiv sub sarcină poate fi mai mic, deoarece mai mulți dinți împart contactul. Jocul real depinde în continuare de distanța dintre centru și de alinierea montajului.

Tehnologia Tianjin OuNaiDa Transmissions furnizează cremaliere drepte și elicoidale cu pinioane asortate, tăiate sau șlefuite după întărire. Cumpărând cremalieră și pinion dintr-o singură sursă se evită stiva de toleranță-în sus care cauzează cele mai multe probleme cu plasele elicoidale - trimiteți-ne viteza, sarcina și orientarea dvs. și vă vom oferi un set potrivit.