Chức năng của một bánh răng là nối lưới với các bánh răng khác để truyền mô-men xoắn và vòng quay thay đổi. Trong thực tế, thiết bị có thể thay đổi tốc độ, mô-men xoắn và hướng chuyển động từ nguồn truyền động.
Tỷ lệ của một bánh răng xoắn hoặc vát là số răng trong bánh răng lớn hơn chia cho số răng trong bánh răng nhỏ hơn. Các loại thiết bị khác, như bánh răng hành tinh, có mối quan hệ tỷ lệ phức tạp hơn.
Hình học
& thiết kế bánh răng chung
Khi hai bánh răng có số răng không bằng nhau, lợi thế cơ học làm cho tốc độ quay và lực xoắn của chúng khác nhau.
Trong các thiết lập đơn giản nhất, bánh răng phẳng với răng nhọn (có các cạnh song song với trục) và trục của bánh răng đầu vào song song với trục của đầu ra. Bánh răng thúc đẩy chủ yếu lăn qua chia lưới, do đó có thể hiệu quả hơn 98% cho mỗi giai đoạn giảm. Tuy nhiên, có một số trượt giữa các bề mặt răng và sự tiếp xúc giữa răng với răng ban đầu xảy ra dọc theo toàn bộ chiều rộng răng cùng một lúc, gây ra những cú sốc nhỏ gây ra tiếng ồn và mòn. Đôi khi bôi trơn giúp giảm thiểu những vấn đề này.
Trong các thiết lập phức tạp hơn một chút, các bánh răng trục song song có các bánh răng xoắn ốc tham gia vào một góc giữa 90 ° và 180 ° để tiếp xúc với răng nhiều hơn và công suất mô-men xoắn cao hơn. Bộ giảm tốc xoắn ốc phù hợp cho các ứng dụng có mã lực cao hơn trong đó hiệu quả hoạt động dài hạn quan trọng hơn chi phí ban đầu. Răng bánh răng xoắn tham gia dần dần trên các mặt răng để hoạt động yên tĩnh và mượt mà hơn so với bánh răng thúc đẩy. Họ cũng có xu hướng có khả năng tải cao hơn.
Một cảnh báo: Tiếp xúc răng góc tạo ra lực đẩy mà khung máy phải giải quyết.
Bất kể kiểu phụ, hầu hết các bánh răng trục song song đều có răng bánh răng với các cấu hình liên quan được tùy chỉnh phù hợp Các phiên bản tùy chỉnh của dấu vết cuộn ra khỏi một vòng tròn với một chuỗi tưởng tượng. Ở đây, bánh răng giao phối có các vòng tròn tiếp tuyến để tham gia cán trơn giúp giảm thiểu trượt. Một giá trị liên quan, điểm cao độ, là nơi một thiết bị ban đầu tiếp xúc với điểm cao độ của người bạn đời.
Bánh răng bất khả xâm phạm cũng có một đường dẫn hành động đi qua điểm tiếp tuyến tiếp tuyến với một vòng tròn cơ sở.
Bên cạnh các bánh răng trục song song, còn có các bánh răng không song song và góc phải. Chúng có các trục đầu vào và đầu ra nhô ra theo các hướng khác nhau để cung cấp cho các kỹ sư nhiều tùy chọn lắp đặt và thiết kế hơn. Răng bánh răng của các bánh răng như vậy là bánh răng côn (thẳng, xoắn ốc hoặc zerol), sâu, hypoid, xiên hoặc bánh răng xoắn ốc trục chéo. Phổ biến nhất là bánh răng côn có răng cắt trên hình dạng góc hoặc hình nón.
Bánh răng Hypoid giống như bánh răng côn xoắn ốc, nhưng trục trục đầu vào và đầu ra không giao nhau, vì vậy việc tích hợp hỗ trợ dễ dàng hơn. Ngược lại, bánh răng zerol có răng cong thẳng hàng với trục để giảm thiểu lực đẩy.
Bộ giảm tốc chung, bộ giá đỡ trục
& ổ đĩa sâu
Hộp giảm tốc, được gọi là giảm tốc, là một thành phần của nhiều động cơ cơ, điện và thủy lực. Về cơ bản, nó là một bánh răng hoặc một loạt các bánh răng được kết hợp theo cách để thay đổi mô-men xoắn của động cơ. Thông thường, mô-men xoắn tăng tỷ lệ thuận với việc giảm các vòng quay trên một đơn vị thời gian.
Hộp số giảm tốc có hai loại: gắn cơ sở và gắn trục. Các loại gắn trục có hai phiên bản. Một trục thực sự được gắn trong đó trục đầu vào của động cơ truyền động hỗ trợ nó với một khớp nối đặc biệt để giải quyết các phản ứng mô-men xoắn. Các giá đỡ khác gắn vào vỏ máy để trục đầu vào không hỗ trợ trọng lượng của bộ giảm tốc hoặc phản ứng mô-men xoắn.
Theo định nghĩa của Hiệp hội các nhà sản xuất bánh răng Hoa Kỳ ( AGMA ), các kỹ sư áp dụng thuật ngữ bộ giảm tốc độ LỚN cho các đơn vị hoạt động ở tốc độ pin dưới 3.600 vòng / phút hoặc vận tốc đường dưới 5.000 fpm. (AGMA là một nhóm quốc tế gồm các nhà sản xuất thiết bị, tư vấn, học giả, người dùng và nhà cung cấp quốc tế.)
Các bộ giảm tốc hoạt động ở tốc độ cao hơn mức này được gọi là các đơn vị tốc độ cao. Các nhà sản xuất xếp hạng danh mục cơ sở và thông số kỹ thuật cho các bộ giảm tốc theo các tiêu chuẩn AGMA này.
(Thêm sau khi minh họa.)
Trên đây là thiết bị thương hiệu Spiroid và Helicon. Thích hợp cho việc truyền công suất góc phải trong các ứng dụng có yêu cầu mật độ công suất cao, các dạng bánh răng trục lệch này hoạt động trên các trục không giao nhau và không song song. So với thiết bị vát thiên thần và giun truyền thống, phần bù giữa bánh răng của thiết bị mang nhãn hiệu Spiroid và Helicon cho phép tiếp xúc nhiều hơn với bề mặt răng và cho tỷ lệ tiếp xúc cao hơn. Điều này giúp tăng công suất mô-men xoắn và làm mượt chuyển động. Bánh răng thương hiệu Spiroid sử dụng phần mềm và công cụ tiên tiến để làm cho thiết bị độc quyền phù hợp với yêu cầu ứng dụng cụ thể. Các bánh răng là yên tĩnh, cứng và nhỏ gọn, cung cấp tỷ lệ từ 3: 1 đến 300: 1 và hơn thế nữa.
Có nhiều loại giảm tốc như có các loại bánh răng. Xem xét các bộ giảm tốc trong đó các trục đầu vào và đầu ra ở các góc khác nhau. Phổ biến nhất trong số này là giảm tốc bánh răng.
Bộ giảm tốc bánh răng được sử dụng trong các ứng dụng từ thấp đến trung bình. Họ cung cấp chi phí ban đầu thấp, tỷ lệ cao và mô-men xoắn đầu ra cao trong một gói nhỏ, cùng với khả năng chịu sốc cao hơn so với giảm tốc bánh răng xoắn ốc. Trong một thiết lập truyền thống, một con sâu răng hình trụ tham gia vào một bánh răng hình đĩa có răng trên chu vi hoặc mặt của nó.
Hầu hết các bánh răng giun có hình trụ với răng có kích thước phù hợp. Một số bộ giảm tốc bánh răng sử dụng một hình học răng kép bao bọc với đường kính răng đi từ sâu vào ngắn và trở lại sâu, vì vậy răng tham gia nhiều hơn. Bất kể phiên bản nào, hầu hết các bánh răng trong bộ giảm tốc dựa trên giun đều có các cạnh răng uốn quanh trục giun trong quá trình tham gia. Trong nhiều trường hợp, sự tham gia trượt làm giảm hiệu quả nhưng kéo dài tuổi thọ, vì giao phối worm-gear giữ một màng chất bôi trơn trong quá trình hoạt động. Tỷ lệ của một thiết bị sâu là số lượng răng bánh xe với số lượng chủ đề (bắt đầu hoặc dẫn) trên sâu.
Một vài từ trên gearheads
Hộp số tương tự như hộp giảm tốc, nhưng hộp số không chỉ giảm tốc độ. Các kỹ sư sử dụng chúng bất cứ nơi nào một ứng dụng gọi mô-men xoắn cao ở tốc độ thấp. Nó làm giảm quán tính khối lượng phản xạ của tải, giúp tăng tốc tải nặng dễ dàng hơn, cho phép các thiết kế chạy hết các động cơ nhỏ hơn. Đầu bánh răng có nhiều kiểu khác nhau, từ đầu bánh răng cơ bản đến đầu bánh răng hành tinh phức tạp hơn và đầu bánh răng loại điều hòa, mỗi loại có đặc điểm riêng và ứng dụng phù hợp. Một cảnh báo: Trong một số ứng dụng, phản ứng ngược của hộp số là một vấn đề. Trong trường hợp này, hãy xem xét sử dụng một hộp số có độ phản ứng thấp hoặc bằng không.
Hộp số, bánh răng đặc biệt & bánh răng servo, bao gồm cả bộ hành tinh
Đây là các bánh răng lõi kim loại tự bôi trơn từ Intech cho các ứng dụng có chu kỳ dừng khởi động và dừng thường xuyên và mô-men xoắn cao cần các bộ phận truyền tải điện để chống sốc.
Hệ thống servo là thiết lập chuyển động chính xác với phản hồi và (trong hầu hết các trường hợp) yêu cầu độ chính xác khá nghiêm ngặt. Vì vậy, đối với những thiết kế này, các kỹ sư nên chọn các bộ giảm tốc có độ cứng xoắn tốt, mô-men đầu ra đáng tin cậy và phản ứng ngược tối thiểu. Các OEM được giao nhiệm vụ tích hợp các hệ thống servo nên tìm kiếm các bộ giảm tốc yên tĩnh dễ dàng gắn vào động cơ và yêu cầu ít hoặc (nếu có thể) không cần bảo trì.
Trong thực tế, rất nhiều máy móc tiên tiến tích hợp các động cơ phục vụ vào các sắp xếp cơ điện dành riêng cho ứng dụng và một vài trong số các sắp xếp này đủ phổ biến để có nhãn cụ thể. Dưới đây là một cái nhìn về một số phổ biến nhất.
Hộp số: Thành phần chuyển động hoàn chỉnh này là bộ giảm tốc được tích hợp với động cơ điện ac hoặc dc. Thông thường động cơ bao gồm các bánh răng trên đầu ra của nó (thường ở dạng hộp số lắp ráp) để giảm tốc độ và tăng mô-men đầu ra có sẵn. Các kỹ sư sử dụng động cơ trong các máy phải di chuyển các vật nặng. Thông số kỹ thuật tốc độ cho động cơ là tốc độ bình thường và mô-men xoắn tốc độ.
Hộp số: Đây là một bộ truyền bánh răng có chứa một bộ phận hoặc bộ phận cơ khí bao gồm một loạt các bánh răng tích hợp. Bánh răng hành tinh là phổ biến trong hộp số tích hợp.
Bánh răng hành tinh: Đặc biệt phổ biến trong các hệ thống servo, những bánh răng này bao gồm một hoặc nhiều bánh răng hành tinh bên ngoài xoay quanh một bánh răng trung tâm hoặc mặt trời. Thông thường, các bánh răng hành tinh gắn trên một cánh tay di chuyển hoặc tàu sân bay quay tương đối với bánh răng mặt trời. Các bộ thường sử dụng một bánh răng vòng ngoài, hoặc annulus, khớp với bánh răng hành tinh.
Tỷ số truyền của một bộ hành tinh đòi hỏi phải tính toán, bởi vì có một số cách họ có thể chuyển đổi một vòng quay đầu vào thành một vòng quay đầu ra. Thông thường, một trong ba bánh răng này đứng yên; một cái khác là một đầu vào cung cấp năng lượng cho hệ thống, và cái cuối cùng hoạt động như một đầu ra nhận năng lượng từ động cơ lái xe. Tỷ lệ của vòng quay đầu vào so với vòng quay đầu ra phụ thuộc vào số lượng răng trong mỗi bánh răng và thành phần nào được giữ cố định.
WEISS Bắc Mỹ tạo ra một bảng chỉ mục quay TO220C truyền động trực tiếp đi vào băng ghế thử nghiệm này. Máy kiểm tra các bộ phận ô tô quay chính xác. Nhờ vào ổ đĩa WEISS, nó có thời gian chuyển đổi chỉ 0,3 giây, trong khoảng thời gian chu kỳ là 1,9 giây (so với 2,6 giây so với thiết kế trước đó).
Bánh răng hành tinh cung cấp một số lợi thế so với các bánh răng khác. Chúng bao gồm mật độ năng lượng cao, khả năng thu được mức giảm lớn từ một thể tích nhỏ, nhiều tổ hợp động học, phản ứng xoắn thuần túy và trục đồng trục. Một lợi thế khác để sắp xếp hộp số hành tinh là hiệu quả truyền tải điện. Thiệt hại thường nhỏ hơn 3% mỗi giai đoạn, vì vậy thay vì lãng phí năng lượng cho tổn thất cơ học bên trong hộp số, các hộp số này truyền một tỷ lệ năng lượng cao cho đầu ra chuyển động sản xuất.
Bố trí hộp số hành tinh phân phối tải hiệu quả, quá.
Nhiều hành tinh chia sẻ tải truyền giữa chúng, làm tăng đáng kể mật độ mô-men xoắn. Càng nhiều hành tinh trong hệ thống, khả năng tải càng lớn và mật độ mô-men xoắn càng cao. Sự sắp xếp này cũng rất ổn định do sự phân bố khối lượng đồng đều và độ cứng xoay tăng. Nhược điểm bao gồm tải trọng chịu lực cao, không thể tiếp cận và thiết kế phức tạp.
Trong các hệ thống servo, bên cạnh việc tăng mô-men đầu ra, hộp số còn mang lại lợi ích khác cho việc giảm thời gian giải quyết. Thời gian giải quyết là một vấn đề khi quán tính của động cơ thấp so với quán tính tải Tải một vấn đề là nguồn gốc của cuộc tranh luận liên tục (và cải tiến thường xuyên) trong ngành. Hộp số làm giảm quán tính phản xạ tại các điều khiển bằng một hệ số bằng bình phương giảm bánh răng.
Thiết bị sóng căng
Thiết bị căng sóng là một thiết kế thiết bị đặc biệt để giảm tốc độ. Nó sử dụng độ đàn hồi kim loại (độ võng) của bánh răng để giảm tốc độ. (Bộ bánh răng sóng căng còn được gọi là Harmonic Drive, thuật ngữ thương hiệu đã đăng ký của Harmonic Drive Systems Inc.) Lợi ích của việc sử dụng thiết bị sóng căng bao gồm phản ứng ngược, mô-men xoắn cao, kích thước nhỏ gọn và độ chính xác vị trí.
Một bộ truyền sóng căng thẳng bao gồm ba thành phần: bộ tạo sóng, flexspline và spline tròn.
Bộ tạo sóng là một tổ hợp của ổ trục và một đĩa thép gọi là phích cắm tạo sóng. Mặt ngoài của phích cắm máy phát sóng có hình dạng elip được gia công theo thông số kỹ thuật chính xác. Một vòng bi được thiết kế đặc biệt được ép xung quanh phích cắm vòng bi này làm cho vòng bi tuân theo cùng hình dạng elip của phích cắm máy phát sóng. Các nhà thiết kế thường sử dụng bộ tạo sóng làm thành viên đầu vào, thường được gắn vào động cơ servo.
Đây là một sự tiến triển của sự gắn kết răng flex-spline với răng spline tròn. Cấu hình của răng bánh răng Harmonic Drive cho phép có tới 30% răng tham gia vào độ cứng và mô-men xoắn cao hơn so với bánh răng có răng không liên quan.
Flexspline là một cốc thép có thành mỏng. Hình dạng của nó cho phép các thành của cốc tuân thủ triệt để nhưng vẫn cứng xoắn (vì cốc có đường kính lớn). Các nhà sản xuất máy răng bánh răng vào bề mặt bên ngoài gần đầu mở của cốc (gần vành). Flexspline thường là thành viên đầu ra của cơ chế.
Chiếc cốc có một ông chủ cứng nhắc ở một đầu để cung cấp một bề mặt gắn chắc chắn. Bộ tạo sóng được chèn bên trong flexspline để ổ trục ở cùng vị trí trục với răng flexspline. Tường flexspline gần vành cốc phù hợp với hình dạng elip giống nhau của ổ đỡ. Điều này phù hợp với răng trên bề mặt ngoài của flexspline với hình dạng elip. Theo cách đó, flexspline có đường kính bánh răng hình elip trên bề mặt ngoài của nó một cách hiệu quả.
Spline tròn là một vòng thép tròn cứng với răng trên đường kính bên trong. Nó thường được gắn vào nhà ở và không xoay. Răng của nó lưới với những người của flexspline. Mẫu răng của flexspline tham gia vào cấu hình răng của spline tròn dọc theo trục chính của hình elip. Sự tham gia này giống như một hình elip được ghi đồng tâm trong một vòng tròn. Về mặt toán học, một hình elip được khắc tiếp xúc với một vòng tròn tại hai điểm. Tuy nhiên, răng bánh răng có chiều cao hữu hạn. Vì vậy, thực sự có hai khu vực (thay vì hai điểm) của sự gắn kết răng. Khoảng 30% răng được tham gia mọi lúc.
Góc áp suất của răng bánh răng biến đổi lực tiếp tuyến của mô-men xoắn đầu ra thành lực hướng tâm tác dụng lên ổ đỡ máy phát sóng. Răng của flexspline và spline tròn tham gia gần trục chính của hình elip và nhô ra ở trục nhỏ của hình elip. Lưu ý rằng flexspline có hai răng ít hơn spline tròn, do đó, mỗi khi bộ tạo sóng quay một vòng, thì splspline và spline tròn dịch chuyển bởi hai răng. Tỷ số truyền được tính:
số răng flexspline (số răng flexspline - số răng spline tròn)
Chuyển động tương tác răng (động học) của thiết bị sóng biến dạng khác với chuyển động của bánh răng hành tinh hoặc thúc đẩy. Răng tham gia theo cách cho phép lên đến 30% răng (60 cho tỷ lệ bánh răng 100: 1) mọi lúc. Điều này tương phản với có thể sáu răng cho một thiết bị hành tinh, và một hoặc hai răng cho một thiết bị kích thích.
Ngoài ra, động học cho phép răng bánh răng tham gia vào cả hai bên của sườn răng. Backlash là sự khác biệt giữa không gian răng và chiều rộng răng, và sự khác biệt này bằng không trong thiết bị sóng căng.
Ngoài ra, động học cho phép răng bánh răng tham gia vào cả hai bên của sườn răng. Backlash là sự khác biệt giữa không gian răng và chiều rộng răng, và sự khác biệt này bằng không trong thiết bị sóng căng.
Nguồn: Motorteco.vn
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét