Rak Roda Gigi Heliks vs Lurus: Gaya Aksial yang Tidak Dianggarkan oleh Siapa pun

Rak roda gigi heliks, sudut heliks 19deg31'42".

Kata kunci sasaran:rak heliks vs rak lurus

Sekunder:rak gigi heliks dorong aksial, kebisingan rak dan pinion, sudut heliks 19 derajat 31'42"

Deskripsi meta:Saat rak heliks mengalahkan rak lurus, ambang batas kecepatan yang membenarkannya, dan gaya dorong aksial yang dihasilkannya - kira-kira 0,355 × gaya tangensial pada sudut heliks standar.

Seorang pelanggan pernah menelepon tentang gantri rak dan pinion yang terus merusak bantalan poros pinion. Empat bulan, tiga set bantalan. Raknya baik-baik saja. Pinionnya baik-baik saja. Gearboxnya bagus.

Mereka telah menentukan roda gigi heliks untuk mengurangi kebisingan dan mengukur bantalan hanya untuk beban radial.

Pada sudut heliks standar, rak heliks mendorong poros pinion ke samping dengan gaya penggerak sekitar 35%. Pada penggerak 10 kN, yaitu gaya dorong aksial 3,5 kN, bantalan tidak pernah diberi nilai. Ini adalah kesalahan yang paling umum terjadi pada rak heliks, dan sepenuhnya dapat diprediksi.

Berikut perbandingan selengkapnya, termasuk angka tersebut.

Sudut heliks tidak sembarangan

Di seluruh industri, satu sudut heliks mendominasi produksi rak:19 derajat 31' 42".

Dikonversi: 19 + 31/60 + 42/3600 =19.52833 derajat. Kisaran buku teks umum untuk roda gigi heliks adalah 15 derajat hingga 25 derajat, namun produksi rak telah menyatu pada nilai yang satu ini, itulah sebabnya rak dan pinion dari sumber yang berbeda sering kali menyatu. Ada alasan untuk angka spesifik yang aneh ini: pada sudut heliks ini, modul diubah menjadi pitch melingkar bilangan bulat, sehingga panjang rak dihasilkan dalam angka bulat.

Seringkali - tidak selalu. Lebih lanjut tentang itu di bawah.

Heliks apa yang sebenarnya membelikan Anda

Empat manfaat dibandingkan rak lurus disebutkan secara konsisten:

Gambar 1. Gaya dorong aksial yang dihasilkan oleh rak heliks pada sudut heliks standar 19deg31'42".

Berjalan lebih tenang, terutama pada kecepatan tinggi

Rasio kontak yang lebih tinggi - lebih banyak gigi yang terpasang secara efektif - yang meningkatkan daya dukung beban

Panjang dalam angka bulat: 500,0 mm dan 1.000,0 mm, versus panjang rak lurus yang selalu kelipatan π, misal. 502.65 mm dan 1005,31 mm

"Dalam kebanyakan kasus, harganya sama dengan rak lurus!"

Terus terang: rak heliks lebih kuat dan lebih senyap dibandingkan rak lurus dengan ukuran yang sama, namun menghasilkan gaya dorong, dan tindakan harus diambil untuk melawannya.

Poin ketiga terlihat sepele dan sebenarnya tidak. Rak lurus dengan modul 4 memiliki jarak gigi π × 4=12.566 mm, jadi jumlah gigi bilangan bulat menghasilkan 502,65 mm atau 1005,31 mm - bukan angka bulat. Rak heliks dipotong sehingga panjangnya tepat 500 atau 1000 mm. Saat Anda meletakkan rak dari ujung ke ujung di sepanjang alas mesin yang diukur dalam angka bulat, perbedaan itu menyelamatkan sakit kepala desain dan perakitan yang sebenarnya.

Mengapa kapasitas beban lebih tinggi tergantung pada bagaimana perkembangan kontak. Pada rak lurus, masing-masing gigi menyatu di seluruh lebar mukanya sekaligus, lalu terlepas. Perpindahan beban terjadi secara tiba-tiba. Pada rak heliks, garis kontak menyapu secara diagonal melintasi sisi, sehingga pengikatan terjadi secara bertahap dan lebih dari satu gigi selalu membawa beban. Pengurangan kebisingan dan peningkatan kapasitas berasal dari geometri yang sama.

Peringatan yang jujur: tidak satu pun sumber pabrikan yang kami periksa menerbitkan angka rasio kontak numerik, persentase peningkatan kapasitas beban, atau pengurangan kebisingan dB untuk rak heliks versus rak lurus. Manfaatnya diklaim secara konsisten dan sehat secara fisik, namun angka spesifiknya tidak dipublikasikan, dan kami tidak akan mengada-ada.

Gaya dorong aksial

Gigi miring mendorong pinion ke samping. Hubungan standar:

Fa=Kaki · tan

Dimana Fa adalah gaya dorong aksial, Ft adalah gaya penggerak tangensial, dan merupakan sudut heliks.

Pada derajat=19.52833 , tan =0.35468.

Jadi Fa ≈ 0,355 × Ft.

Gaya penggerak sebesar 20 kN menghasilkan gaya dorong aksial sekitar 7,1 kN pada poros pinion, secara terus menerus, dalam arah yang berbalik ketika sumbu terbalik.

Perbedaan dengan roda gigi lurus adalah mutlak: sudut heliks yang lebih besar menghasilkan gaya aksial yang lebih besar, sedangkan pada gigi pacu tidak ada gaya aksial yang bekerja sama sekali.

Inilah kelemahan nyata dari roda gigi heliks: sudut heliks menghasilkan gaya samping yang berskala langsung dengan gaya penggerak tangensial.

Konsekuensinya tidak dapat dihindari: bantalan poros pinion harus dipilih dan diberi nilai untuk menangani beban dorong ini, yang menambah biaya dan kompleksitas pada ujung penggerak.

Tiga implikasi praktis:

Pemilihan bantalan.Bantalan bola dalam alur memiliki kapasitas aksial yang terbatas. Bantalan kontak sudut atau pasangan rol tirus menangani beban gabungan dengan benar. Di sinilah kesalahan gantri pelanggan itu.

Peringkat keluaran gearbox.Gearbox planetary untuk penggerak rak dan pinion menghasilkan gaya aksial maksimum yang diizinkan pada poros keluaran. Bandingkan dengan 0,355 × kekuatan desain Anda. Melebihinya akan merusak bantalan keluaran kotak roda gigi, bukan raknya, dan kegagalan tersebut memerlukan biaya yang mahal.

Kekakuan pemasangan.Gaya dorong berbalik arah setiap kali sumbunya berbalik. Pemasangan yang lentur di bawah beban aksial terbalik akan muncul sebagai kesalahan posisi dan akhirnya menjadi fretting pada antarmuka.

Ambang batas kecepatan

Panduan yang diterbitkan dikelompokkan dalam kelompok yang sempit.

Rak gigi-lurus dalam produksi

Membaca keseluruhan: di bawah 1 m/s, rak lurus adalah standar yang masuk akal. Antara 1 dan 2 m/s adalah keputusan penilaian - kebisingan-lingkungan sensitif yang mendorong ke arah heliks. Di atas 2 m/s, heliks.

Kebisingan bukan satu-satunya masalah pada kecepatan. Pengikatan gigi lurus yang tiba-tiba menghasilkan lonjakan beban dinamis setiap kali sepasang gigi bertemu, dan lonjakan tersebut berskala dengan kecepatan. Kebisingan dan kerusakan gigi yang dipercepat adalah dua gejala yang disebabkan oleh hal yang sama.

Aturan kawin yang membuat orang keluar

Rak heliks dan pinion heliks harus dicocokkan. Saat menyatukan rak heliks dengan roda gigi heliks, sudut heliks harus sama besarnya dan berlawanan arah.

Tangan yang berlawanan. Rak-kanan memerlukan pinion-kiri.

Grafik perkawinan yang dipublikasikan untuk rentang rak stok hanya menunjukkan kombinasi tangan tertentu yang diperbolehkan, dengan segala sesuatu yang lain dikecualikan. Perbedaannya bersifat instruktif: dengan pengecualian rak heliks, rak stok umumnya akan dipadukan dengan roda gigi pacu apa pun dari modul yang sama.

Pengecualian itulah intinya. Rak lurus tidak masalah - pinion mana pun dari modul kanan akan menyatu. Rak heliks memerlukan sudut yang sesuai dan tangan yang berlawanan, dan jika Anda menyambung bagian-bagiannya, "menyambung rak pengukur untuk rak heliks harus memiliki sisi yang berlawanan dari rak."

Saran praktis berikut ini:

Untuk drive yang senyap,-reaksi balik yang rendah dengan masa pakai yang lama, belilah pinion dan rak dari satu pemasok. Toleransi sangat penting pada gigi heliks.

Seiring dengan hal terkait yang perlu diingat: reaksi balik dihasilkan oleh interaksi setiap komponen dalam rantai. Tidak ada gunanya memasangkan gearbox backlash yang sangat-rendah-dengan pinion yang terlalu besar atau rak berkualitas lebih rendah.

Seperti apa rak heliks yang sebenarnya

Kisaran produksi yang umum membuat beton gradasi baja - 1045, sudut heliks 19 derajat 31'42", panjang 1000 mm:

Pinion yang cocok disertakan dengan rak untuk mengontrol toleransi jaring

Bahan yang sama, kekerasan yang sama, sudut heliks yang sama. Perbedaan antara Q6 dan Q10 sepenuhnya terletak pada apakah gigi digerinda setelah pengerasan.

Catatan instalasi yang berlaku dalam kedua cara tersebut

Panduan instalasi standar:

"Sejumlah kecil serangan balik harus selalu ada pada jaring roda gigi rak & pinion. Tingkat serangan balik harus diatur pada titik tertinggi dari garis kemiringan rak, yang akan menetapkan nilai serangan balik minimum dan mencegah pengikatan apa pun di sepanjang perjalanan rak."

Periksa pola kontak dengan membirukan gigi pinion dan menjalankannya secara perlahan ke dua arah. "Pola kontak yang ideal akan berpusat pada garis lapangan dan meluas melintasi lebar muka."

Di lingkungan yang kotor, pasang "gigi menghadap ke bawah, atau terlindung untuk mencegah kontaminasi."

Kondisi kering bisa saja terjadi, namun "roda gigi harus berukuran terlalu besar untuk mengimbangi peningkatan keausan, namun masa pengoperasian tidak dapat dijamin."

Pada permukaan pemasangan dan datum:

Amankan rak dengan pin dowel; rak bor dan alas secara bersamaan.

"Garis pitch rak dikontrol dengan menggunakan permukaan bawah sebagai datum referensi. Jika Anda mengolah permukaan bawah, presisi rak mungkin terpengaruh."

"Untuk menghindari masalah presisi gigi, jangan kurangi lebar mukanya."

Yang terakhir muncul ketika seseorang perlu memasukkan rak ke dalam saku yang agak sempit dan memutuskan untuk melihat ke samping. Jangan - lebar muka adalah kapasitas beban, dan permukaan datum adalah tempat pengukuran akurasi.

Ringkasan keputusan

Rak lurus ketika:kecepatan di bawah 1 m/s, kebisingan tidak menjadi masalah, Anda ingin pengaturan bantalan sederhana tanpa beban aksial, atau Anda perlu memasangkan pinion pacu yang ada.

Rak heliks ketika:kecepatan di atas 2 m/s, kebisingan penting, Anda memerlukan kapasitas maksimum dari ukuran rak tertentu, atau Anda ingin-panjang bilangan bulat untuk integrasi tempat tidur -Danbantalan dan kotak roda gigi Anda dapat mengambil daya dorong 0,355 × Ft.

Pertanyaan Umum

Berapa gaya aksial yang dihasilkan rak heliks saya?

Sekitar 0,355 × gaya tangensial pada sudut heliks standar 19 derajat 31'42", dari Fa=Ft · tan . Periksa terhadap peringkat aksial poros keluaran kotak roda gigi dan kapasitas bantalan pinion.

Bisakah saya menggunakan pinion lurus pada rak heliks?

Tidak. Sudut heliks harus sama nilainya dan berlawanan di tangan. Heliks-pada-lurus memberikan kontak tepi dan kegagalan yang cepat.

Apakah rak heliks lebih mahal?

Dalam kebanyakan kasus, harga rak itu sendiri sama. Biaya tambahan dibebankan pada bantalan dan kotak roda gigi yang harus menyerap gaya dorong.

Mengapa panjang rak heliks berbentuk bilangan bulat tetapi panjang rak lurus tidak?

Panjang rak lurus adalah bilangan bulat jumlah gigi dikalikan π × modul, sehingga bernilai seperti 1005,31 mm. Rak heliks diproduksi dengan panjang tepat 500 atau 1000 mm.

Apakah roda gigi heliks mengurangi serangan balik?

Bukan secara inheren, namun serangan balik efektif di bawah beban bisa lebih rendah karena lebih banyak gigi yang berbagi kontak. Serangan balik sebenarnya masih bergantung pada jarak tengah dan keselarasan pemasangan.

Teknologi Transmisi Tianjin OuNaiDa memasok rak roda gigi lurus dan heliks dengan pinion yang cocok, dipotong atau digiling setelah pengerasan. Membeli rak dan pinion dari satu sumber menghindari toleransi tumpukan-yang menyebabkan sebagian besar masalah jaring heliks - kirimkan kepada kami kecepatan, beban, dan orientasi Anda dan kami akan mengutip set yang cocok.