Tandwielrek

Tandheugels zetten kracht en beweging om van roterende beweging naar lineaire beweging. Voor tandheugels met rechte tanden moet het bijpassende rondsel dezelfde spoed en dezelfde drukhoek hebben. Wanneer de tanden van de tandheugel spiraalvormig zijn, moeten de spoed, de drukhoek en de spiraalhoek van zowel het rondsel als de tandheugel hetzelfde zijn; de richting van de spiraalhoek van elke component moet echter tegengesteld zijn.

De tanden van een tandheugel worden gesneden met behulp van een tandheugelfreesmachine. De freeskop bewerkt een stuk rek en indexeert vervolgens naar het aangrenzende gedeelte totdat het rek voltooid is. De maximale lengte van een tandheugel wordt alleen beperkt door de lengte van de freesmachine. Tandheugels kunnen worden geproduceerd uit verschillende materialen, waaronder staal, messing, brons of kunststof, en afhankelijk van de toepassing worden ze gehard op basis van de eisen aan sterkte en duurzaamheid.

De geometrie van een tandheugel wordt bepaald door verschillende parameters. In theoretische zin is een tandheugel slechts een tandwiel met een oneindige steekdiameter. De berekeningen variëren afhankelijk van het feit of de tanden in het normale systeem of in het dwarssysteem worden geproduceerd.

De eerste waarde die nodig is om een ​​tandheugel te produceren is de steek. In het metrische systeem staat dit bekend als de module. Naarmate de waarde van de module toeneemt, neemt de grootte van de tandwieltand toe. In het Engelse standaardsysteem staat de spoed van een spiraalvormig tandwiel bekend als de diametrale spoed (DP). Het vertegenwoordigt het aantal tanden dat wordt aangetroffen op een tandwiel met een referentiediameter van één inch.

De drukhoek is de hoek tussen de werklijn van de tandwielen en de raaklijn aan de steekcirkel. Het bepaalt het contact tussen de tanden van de tandwielen en beïnvloedt het draagvermogen en de efficiëntie van de tandwielen. In het Engelse systeem hebben spiraalvormige tandwielen doorgaans waarden voor een drukhoek van 20 graden of 14 graden en 30 minuten. Voor metrische tandwielen is de drukhoek doorgaans 20 graden.

Het aantal tanden voor het rondsel wordt door de eindgebruiker gekozen op basis van de snelheidsverhouding die gewenst is voor de toepassing. Elke rotatie van het rondsel zal een specifieke lineaire afstand afleggen langs de tandheugel. Een rondsel met een kleiner aantal tanden zal sneller moeten roteren dan een groter rondsel om dezelfde afstand af te leggen.

Het addendum van een tandheugel is de lineaire afstand tussen de steekhoogte en de tandpunt. Dienovereenkomstig is het tanddum de lineaire afstand tussen de steekhoogte en de tandwortel. De som van het addendum en het tanddum bepaalt de totale tandhoogte.

De waarde voor speling is belangrijk voor tandheugels. Deze waarde meet de afstand tussen de tanden van het rondsel en de tanden van het tandheugeltandwiel wanneer ze geen contact maken. Er moet een minimale hoeveelheid speling zijn om de tandwieltanden goed in elkaar te laten grijpen en om ervoor te zorgen dat het smeermiddel op het contactpunt met de tandheugel in contact komt. Omdat tandheugelsystemen doorgaans worden gebruikt voor positioneringstoepassingen, kan de opeenstapeling van spelingsfouten een aanzienlijke invloed hebben op de positienauwkeurigheid. Aanvullende mechanismen zoals optische encoders worden in tandheugelsystemen ingebouwd om de positionele nauwkeurigheid te behouden.

Het ontwerp van een tandheugel omvat het bepalen van de steekhoogte, module, drukhoek, addendum, tanddum en speling. Deze factoren zijn afhankelijk van de gewenste snelheidsverhouding, de vereisten voor krachtoverbrenging en het ontwerp van het mechanische systeem. Tandheugels brengen alleen kracht over tussen loodrechte assen. Terwijl het rondsel draait, grijpen de tanden in elkaar en brengen het koppel over van het rondsel naar de tandheugel. Als de tandheugel is vastgezet en het rondsel met de klok mee wordt gedraaid, zal het rondsel naar rechts verschuiven. Als het rondsel vastzit en met de klok mee draait, zal de tandheugel naar links verschuiven. De translatieafstand langs de tandheugel is gelijk aan de steekomtrek van het rondsel. Bij gebruik van een normale module is deze afstand fractioneel. Wanneer u een cirkelsteek gebruikt in plaats van een module, kunt u een vaste vertaling bereiken. Een module 3-rondsel met 30 tanden zal bijvoorbeeld 282,74 millimeter per rotatie verschuiven, terwijl een CP10-rondsel met 30 tanden precies 300 millimeter per rotatie zal verschuiven. Een andere manier om een ​​vaste rotatiewaarde te bereiken is door een spiraalvormig tandheugel en rondsel te gebruiken met een spiraalhoek van 19 graden 31' 41", aangezien deze waarde de module ook omzet in een cirkelvormige steek.

Tandheugels zijn een veelgebruikt element in mechanische systemen omdat ze eenvoudig van ontwerp, efficiënt in gebruik en kosteneffectief zijn. Het begrijpen van de technische definities en ontwerpprincipes van tandheugels is essentieel voor iedereen die met mechanische systemen werkt.