Hoe u een tandheugelaandrijving op maat kunt maken: kracht-, module- en rondseltanden

Stalen tandheugels, modules M1 tot M4

Doelzoekwoord:berekening van de tandheugelkracht

Secundair:selectie van tandheugelmodules, afmetingen van tandheugel, tangentiale kracht van tandheugel

Metabeschrijving:Bekijk de afmetingen van tandheugel en rondsel met echte formules en gepubliceerde krachtwaarden per module. Inclusief veiligheidsfactoren, richtlijnen voor het tellen van rondseltanden en een uitgewerkt voorbeeld.

De meest voorkomende maatfout die we tegenkomen is geen rekenfout. Het slaat de termen van wrijving en acceleratie over en dimensioneert het rek alleen op basis van het eigen gewicht.

Voor een portaal van 2.000 kg is geen rek nodig dat geschikt is voor 2.000 kg. Horizontaal hoeft hij dat gewicht nauwelijks te dragen - de lineaire geleidingen doen dat. Wat het rek moet leveren is wrijving plus de kracht om de massa te versnellen, en op een snelle as domineert de versnellingsterm al het andere.

Hier is de volledige berekening met de cijfers die er toe doen.

De krachtvergelijking

De voedingskracht op een horizontale tandheugelas is de som van drie dingen:

F_N = M · g · µ + M · a + F

Waar M de verplaatste massa in kg is, g 9,81 m/s², µ de wrijvingscoëfficiënt, a de versnelling in m/s², en F alle externe proceskrachten - snijbelasting, een duwhandeling, wat de machine ook daadwerkelijk voor de kost doet.

Dezelfde relatie wordt vaak geschreven als F₁=m × g × µ + m × .

De wrijvingscoëfficiënt is waar schattingen fout gaan. Richtlijnen voor algemene- doeleinden geven vaak 0,1 of 0,15 aan, maar een as van een werktuigmachine die op lineaire geleidingen met recirculerende kogels loopt, komt dichter in de buurt van0.01- een orde van grootte lager, omdat deze handleidingen uiterst efficiënt zijn. Als u 0,15 op een lineaire-geleidingsas gebruikt, wordt uw hele aandrijflijn groter.

Converteer vervolgens de kracht naar het rondselkoppel:

T_N = (F_N · d) / 2000(koppel in Nm, kracht in N, steekdiameter d in mm)

En de diameter van de rondselsteek is eenvoudigd = m · z- module maal aantal tanden.

Andersom herschikt, is de tangentiële kracht van een beschikbaar koppelFt=2T / (m · z).

Rondselsnelheid voor een lineaire doelsnelheid:

N = (V · 19100) / d(rpm, met V in m/s en d in mm)

Of werkend in m/min, lineaire snelheid=π × module × tanden × rpm ÷ 1000. Doorgewerkt: module 3, rondsel met 20 tanden, 300 rpm → π × 3 × 20 × 300 ÷ 1000=56.5 m/min.

Veiligheidsfactoren - en de val van de verticale as

Het ontwerpkoppel is het berekende koppel vermenigvuldigd met een veiligheidsfactor. Standaard praktijk:

Figuur 1. Veiligheidsfactor en operationele belastingsfactor stapelen zich multiplicatief op de berekende voedingskracht.

Dat het verticale cijfer hoger is, is op zichzelf geen conservatisme. Op een verticale as draagt ​​het rek continu het volledige statische gewicht, de zwaartekracht helpt in de ene richting en werkt tegen in de andere, en een aandrijffout betekent dat de last onder zijn eigen gewicht naar beneden zakt. De gevolgen van ondermaats vallen in een andere categorie.

Daar komt nog een operationele bezettingsfactor bovenop:

Servicefactoren in het bereik van 1,25 tot 2,0 worden gewoonlijk toegepast, afhankelijk van de schokbelastingskarakteristieken.

Deze stapelen. Een verticale as met zware schokbelasting draagt ​​een gecombineerde factor van 3 × 1,75 ≈ 5,25 tegen de berekende kracht. Dat is geen opvulling. - Cyclische schokbelasting op tandwieltanden is een vermoeidheidsprobleem, en vermoeidheid maakt niets uit voor uw gemiddelde belasting.

Gepubliceerde krachtcapaciteit per module

Zodra u de ontwerpkracht kent, vergelijkt u deze met de nominale capaciteit. Representatieve toelaatbare tangentiale kracht per module- en racktype:

Figuur 2. Toegestane tangentiële kracht per module en warmtebehandeling. Warmtebehandeling weegt zwaarder dan de modulegrootte.

(kN-waarden zijn eenheidsconversies van de gepubliceerde pondcijfers bij 1 lbf=4.44822 N.)

Twee zaken verdienen aandacht.

Ten eerste vermeldt de bronpagina niet de gezichtsbreedte achter deze beoordelingen, en de gezichtsbreedte is een variabele van de eerste- orde wat betreft tandsterkte. Beschouw de tabel als een vergelijkingsgids voor processen en modules en bevestig vervolgens de nominale kracht voor de specifieke dwars-doorsnede die u koopt.

Ten tweede, kijk over elke rij. Een gehard-en-geslepen module 4-rek kan 13.000 pond dragen; een rek met zachte module 4 kan 1800 kg dragen. Dezelfde geometrie, hetzelfde aantal tanden per meter, zeven keer de capaciteit. Warmtebehandeling en afwerking veranderen de belastingswaarde meer dan het verhogen van twee moduleformaten.

Dat verklaart het punt dat de moeite waard is om boven het bureau te hangen:

"Een rekmodule 2 in kwaliteit 5 kan een hogere tangentiële kracht overbrengen dan module 3 in kwaliteit 8!"

Aantal rondseltanden

Een rondsel van ongeveer 20 tanden ligt dicht bij het wiskundige optimale voor tangentiële kracht tegen systeemspeling. Een groter rondsel zorgt voor meer speling; een kleiner rondsel brengt minder koppel over en slijt sneller.

De afweging- ziet er als volgt uit. Minder tanden betekent een kleinere steekdiameter, wat meer koppel per krachteenheid betekent -, goed voor de krachtcapaciteit en goed voor de resolutie, aangezien elke motoromwenteling minder afstand aflegt. Maar minder tanden betekent ook minder ingrijping tegelijk, een hogere contactspanning per tand en een ondersnijdingsrisico van minder dan ongeveer 17 tanden bij een drukhoek van 20 graden.

Meer tanden zorgen voor een soepelere loop en lagere tandspanning, maar de lineaire resolutie per motoromwenteling neemt af en elke hoekfout in de aandrijflijn wordt versterkt tot een grotere lineaire fout.

Twintig tanden is het compromis dat in het midden belandt. Wijk bewust af: minder als je koppel-beperkt is, meer als je snelheid nodig hebt en koppel over hebt.

Tandgeometrie die u mogelijk nodig heeft

Standaard ingewikkelde tandgeometrie, uit de referentievergelijkingen:

De drukhoek is 20 graden voor vrijwel alle nieuwe ontwerpen. Het 14,5 graden profiel was historisch gangbaar en wordt nog steeds geproduceerd voor vervanging van oudere machines. Daarom blijven beide beschikbaar. Als u nieuw ontwerpt, gebruik dan 20 graden. Als u één tandprofiel in een bestaande machine vervangt, meet dan voordat u bestelt. - mengdrukhoeken geven puntcontact en snelle vernietiging.

Een uitgewerkt voorbeeld

Een representatieve werktuigmachine-as, van begin tot eind doorgewerkt:

As van gereedschapswerktuig, horizontaal

m=2,500 kg, µ=0.01, v=60 m/min

Versnelling 2 m/s² over 0,5 s

K_A = 1, S_B = 1

Versnellingsbak: nominaal 3.000 tpm, nominaal 180 Nm, verhouding 10

Motor: nominaal 3.000 tpm, nominaal 20 Nm

Wrijvingskracht: 2.500 × 9,81 × 0.01=245 N

Versnellingskracht: 2.500 × 2=5.000 N

Totale voedingskracht: ongeveer 5.245 N

De versnellingsterm is twintig keer de wrijvingsterm. Op elke machine die snel beweegt, komt de rekkracht hier vandaan - en het is precies de term die mensen vergeten als ze rekening houden met statische belasting.

De te controleren verificatievoorwaarden zijn: F_MAX Groter dan of gelijk aan F_S, T_G Groter dan of gelijk aan T_S, T_M Groter dan of gelijk aan T₂, N_G Groter dan of gelijk aan N₁, N_M Groter dan of gelijk aan N₂. Alle vijf, niet alleen de kracht.

Controlelijst voor maatvoering

Bewogen massa, inclusief het werkstuk maximaal

Doelsnelheid en versnelling - zorg dat de versnelling goed is, deze domineert

Wrijvingscoëfficiënt afgestemd op het daadwerkelijke geleidingstype (0,01 voor lineaire geleidingen, niet 0,15)

Enige proceskracht

Voedingskracht → rondselkoppel bij de door u gekozen module en aantal tanden

S_B (2 horizontaal, 3 verticaal) en K_A (1,0 / 1,25 / 1,75) toepassen

Vergelijk met de nominale kracht voor het rektype - en bevestig de spanwijdte

Controleer het rondseltoerental ten opzichte van de limieten van de versnellingsbak en de motor

Veelgestelde vragen

Kan ik een kleinere module gebruiken als ik een rack van hogere kwaliteit kies?

Vaak wel. Uit de gepubliceerde krachttabellen blijkt dat een gehard-en-geslepen rek beter presteert dan een zacht rek dat twee modulegroottes groter is. Controleer de specifieke nominale cijfers voor beide opties.

Hoe beïnvloedt de gezichtsbreedte de capaciteit?

Direct - buigspanning van de tandwortel is omgekeerd evenredig met de breedte van het gezicht. Gepubliceerde krachttabellen gaan altijd uit van een bepaalde gezichtsbreedte, dus bevestig deze voordat u cijfers tussen leveranciers vergelijkt.

Welke wrijvingscoëfficiënt moet ik gebruiken?

Pas het geleidingssysteem aan. Lineaire geleidingen met recirculerende kogels liggen rond de 0,01, wat is wat het bovenstaande voorbeeld van de werktuigmachine gebruikt. Gewone glijbanen of verharde vlakke banen zijn veel hoger - 0.1 tot 0,15 territorium.

Dekt de veiligheidsfactor schokbelastingen?

Niet op zichzelf. De veiligheidsfactor S_B en de bedrijfsfactor K_A zijn afzonderlijke vermenigvuldigers en zijn beide van toepassing. Zware schokken op een verticale as stapelen zich op tot ongeveer 5×.

Waarom 19.100 in de snelheidsformule?

Het is een eenheid-conversieconstante die 60 seconden per minuut en de π-relatie in één getal vouwt, zodat je V in m/s en d in mm kunt zetten en het toerental eruit kunt halen.

Tianjin OuNaiDa Transmissions Technology vervaardigt tandheugels en bijpassende rondsels in modules 1 tot en met 10, recht en spiraalvormig, zacht tot gehard-en-geslepen. Stuur uw massa, snelheid, versnelling en oriëntatie en wij voeren samen met u de maatvoering uit.