Miks kasutatakse suure reduktsiooniga rakendustes täpseid tiguülekandeid?

Tööstusliku robotkäe kompaktses korpuses pöörleb servomootor 6000 pööret minutis. Kuid väljundvõll liigub aeglaselt, tahtlikult täpselt, avaldades sadu njuutonmeetrit pöördemomenti raske kasuliku koormuse paigutamiseks. Komponent, mis teeb selle dramaatilise transformatsiooni võimalikuks, on aTäppisvarustus: ussikäik. Astuge sisse mis tahes tootmisrajatisesse ja leiate konveierites, liftides, tööpinkides ja pakendamisseadmetes töötavaid tiguülekandeid. Nad on mehaanilise jõuülekande laulmatud kangelased, kes muudavad kiire ja madala pöördemomendi sisendi madala kiirusega ja suure pöördemomendiga väljundiks lihtsusega, mida muud käigukastitüübid ei suuda võrrelda. Kuid miks on tiguülekanded suure vähendamise rakenduste vaikevalik? Vastus peitub ainulaadses geomeetria, materjaliteaduse ja füüsika kombinatsioonis, mida teised Precision Geari süsteemid lihtsalt ei suuda korrata.

Tiguülekande paar koosneb keermestatud tigurist (vedav element) ja hammasrattast (vedav element). See konfiguratsioon pakub elegantset lahendust põhilisele inseneriprobleemile: kuidas saavutada ühe etapiga suuri kiiruse vähendamisi. 60-hambalise rattaga ühekäivitusega uss tagab kompaktses pakendis 60:1 vähendussuhte. Samasuguse vähendamise saavutamiseks on vaja mitmeastmelist paigutust, mis suurendab keerukust, kulusid ja ruumi. Lisaks redutseerimisvõimele pakuvad tiguülekanded kahte lisaeeli, mis on paljudes rakendustes kriitilised: need tagavad sujuva ja vaikse töö ning neid saab konstrueerida iselukustuvatena, vältides toite väljalülitamisel tagurpidi liikumist. See artikkel uurib tiguülekande domineerimise tehnilisi aluseid suure reduktsiooniga rakendustes, alates selle geomeetrilistest põhimõtetest kuni materjalivalikuteni, mis määravad selle jõudlust.

Sisukord

• 1. Mis muudab tigukäigu geomeetria ideaalseks suure vähendamise jaoks?
• 2. Kuidas mõjutab usshammasrataste libisemine tõhusust ja kulumist?
• 3. Miks on iselukustuv funktsioon suure vähendamise rakendustes kriitiline?
• 4. Millised tehnilised andmed määratlevad kvaliteetse täppistigukäigu?
• 5. Järeldus
• 6. Korduma kippuvad küsimused (KKK)

1. Mis muudab tigukäigu geomeetria ideaalseks suure vähendamise jaoks?

Selleks, et mõista, miks tigukäigud on suure vähendamisega rakendustes suurepärased, peame kõigepealt mõistma nende geomeetriat. Kujutage ette tavalist polti. Seda keerates liigub see lineaarselt mööda keermestatud võlli. Kujutage nüüd ette, et keerate selle poldi ringiks, nii et selle keermed muutuvad pidevaks spiraaliks. See on uss. Sellega haakuv ratas on spetsiaalselt lõigatud hammastega hammasratas, mis sobib ussi keermeprofiiliga. Kui uss pöörleb, haakuvad selle keermed ratta hammastega, sundides ratast pöörlema. See on tiguülekande põhiprintsiip.

Suure vähendamise võti seisneb ussi pöörlemise ja ratta pöörlemise vahelises seoses. Ühe käivitusega ussi – ühe pideva keermega ussi puhul – liigub ussi iga täispööre täpselt ühe keerme võrra edasi. See niit surub vastu ratta ühte hammast, põhjustades ratta ühe hamba võrra liikumist. Kui rattal on 60 hammast, peab uss ühe täispöörde sooritamiseks pöörlema ​​60 korda. Vähendusaste on lihtsalt ratta hammaste arv. See on 60:1 vähendamine, mis saavutatakse ühe käigupaari puhul. Seevastu 60:1 vähendamise saavutamiseks oleks vaja vähemalt kolme etappi, millest igaühel on oma võllid, laagrid ja korpus, mis suurendab oluliselt jõuülekande keerukust ja maksumust.

Geomeetria muutub mitme käivitusega usside puhul veelgi võimsamaks. Kahe käivitusega ussil on kaks keerme, mis liiguvad edasi kaks hammast pöörde kohta, mille tulemuseks on ratta hammaste vähenemissuhe jagatud kahega. Kolmekäivitusega uss jagab suhte kolmega. See paindlikkus võimaldab disaineritel tasakaalustada vähendamise ja tõhususe suhet. Suurem reduktsiooniaste tähendab üldiselt madalamat efektiivsust, kuna vaja on rohkem libisemist. Mitme käivitusega ussid pakuvad suuremat tõhusust, kuid madalamaid reduktsioonisuhteid. See lihtne geomeetriline suhe – suhe võrdub hammaste arvu jagamisel käivitustega – teeb tiguülekandest nii elegantse lahenduse suure vähendamise rakenduste jaoks. Ühe astmega saate saavutada suhtarvud vahemikus 5:1 kuni üle 100:1 – vahemikku, mida on raske teist tüüpi Precision Geariga sobitada.

Lisaks suhte arvutamisele mõjutab tiguülekande geomeetria ka selle kandevõimet. Ussi niit on pidev spiraal, mis tähendab, et mitu hammast puutuvad igal ajahetkel kokku. See jaotab koormuse suuremale alale, vähendades kontakti pinget ja võimaldades käigul taluda suuremaid pöördemomente kui võrreldav hammasülekanne. Meie tehases valmistame täpselt lihvitud keermeprofiilidega tiguülekandeid, et tagada maksimaalne kontakt ja minimaalne pingekontsentratsioon. See geomeetriline eelis on põhjus, miks tiguülekanded on eelistatud täppisülekanne rakenduste jaoks, mis nõuavad suurt pöördemomenti ja kompaktset kuju.

2. Kuidas mõjutab usshammasrataste libisemine tõhusust ja kulumist?

Erinevalt silindri- või spiraalsetest hammasratastest, kus hambad rulluvad üksteise vastu minimaalse libisemisega, on ussi ja selle ratta vaheline kontakt valdavalt libisev. Kujutage ette kriiditükki, mis lohiseb mööda tahvlit. Ussi niit libiseb pöörlemisel üle iga hamba näo, tekitades hõõrdumist, mis tekitab soojust ja kulutab energiat. See libisemine on peamine põhjus, miks tiguülekanded on vähem tõhusad kui muud tüüpi käigukastid. Olenevalt reduktsiooniastmest ja konstruktsiooniparameetritest võib efektiivsus ulatuda 50%-st (suure suhtega iselukustuvate konstruktsioonide puhul) kuni üle 90%-ni (madala suhtega, mitme käivitusega konstruktsioonide puhul).

See ei ole disainiviga; see on geomeetria füüsiline tagajärg. Ussi niit on sisuliselt kruvi ja ratta hambad on "mutter". Igas kruvi-mutri paaris on libisemine põhiline liikumine. Kasu seisneb selles, et see libisemine võimaldab pidevat ja sujuvat haardumist, välistades veerevate kontakthammasrataste mõju ja müra. Rakendustes, kus madal müratase ja vibratsioon on olulised, näiteks täppistootmisseadmetes või meditsiiniseadmetes, on see kompromiss tõhususe kaotamist väärt.

Libisemisest põhjustatud hõõrdumise ja kulumise ohjamiseks põhinevad tiguülekanded hoolikalt kavandatud materjalide ja määrimise kombinatsioonil. Uss on tavaliselt valmistatud karastatud terasest, näiteks 42CrMo4 või 20MnCr5, mis tagab kõva ja kulumiskindla pinna. Ratas on valmistatud pehmemast materjalist, tavaliselt fosforpronksist (CuSn12 või sarnane). Pronks toimib "ohvri" materjalina, mis vastab ussi keermele ja vähendab kallima ussikomponendi kulumist. Pronksil on ka suurepärased kandevõimed, vähendades hõõrdetegurit. Erinevus kõvaduses – uss on tavaliselt 58–62 HRC, pronksrattal aga 80–100 HB – on tahtlik disainivalik. Pehmem pronks kulub eelistatult, kaitstes ussi ja võimaldades pikka kasutusiga.

Sama oluline on määrimine. Tiguülekannete jaoks on vaja kõrge viskoossusega õli äärmusliku rõhu (EP) lisanditega, et säilitada piisav määrdekile kõrge rõhu ja libisemiskiiruse korral. Ilma piisava määrimiseta põhjustab libisev kontakt kiiresti liimi kulumist, hõõrdumist ja enneaegset riket. Meie tehas soovitab iga Precision Geari toote jaoks konkreetseid määrdeaineid, mis põhinevad koormusel, kiirusel ja töötingimustel. Samuti kujundame oma käigukastid piisava õlimahuga ja jahutusribidega, et hajutada hõõrdumisest tekkivat soojust.

Järgmises tabelis on kokku võetud tüüpilise kõrgekvaliteedilise tigukäigukasti peamised materjali- ja määrimisomadused.

Selle libisemise mõistmine on oluline kõigile, kes valivad suure vähendamise rakenduste jaoks täppiskäigu. Kompromiss tõhususe ja sujuva töö vahel koos õige materjali ja määrdeaine valikuga on see, mis teeb eduka tiguülekande konstruktsiooni. Meie tehas on aastakümnete pikkuse kogemuse jooksul neid kompromisse täiustanud, optimeerides meie Precision Geari tooteid, et pakkuda usaldusväärset ja kauakestvat jõudlust ka kõige nõudlikumates rakendustes.

3. Miks on iselukustuv funktsioon suure vähendamise rakendustes kriitiline?

Kujutage ette kaubalifti, mis veab rasket koormat. Järsku katkeb vool. Mootor seiskub ja koorem hakkab raskusjõu mõjul laskuma, kiirendades ohtliku kiiruseni. Tavalises käigukastis see juhtuks. Õigesti kavandatud tiguülekandesüsteemis see nii ei ole. Koormus peatub ja jääb rippuma, mida hoiab paigal ussi ja ratta vaheline hõõrdumine. See on iselukustuv funktsioon, tiguülekannete ainuomane omadus, mis on paljudes suure vähendamise rakendustes kriitilise tähtsusega.

Iselukustuv tingimus tuleneb samast geomeetriast, mis annab tiguülekannetele nende suure reduktsioonivõime. Uss on kruvi ja ratas on mutter. Kui lõpetate kruvi keeramise, ei keera mutter kruvi tagasi, kui hõõrdumist ei ületata. Tigukäigul toimub iselukustuvus siis, kui hõõrdenurk (määratud hõõrdeteguri ja survenurgaga) ületab tigukeerme pöördenurga. Kui see tingimus on täidetud, ei suuda ratta koormus ussi pööramiseks hõõrdumist ületada. Süsteem lukustub, hoides koormat paigal.

Iselukustuv funktsioon ei ole automaatne. See sõltub redutseerimisastmest ja hõõrdetegurist. Üldiselt on ühe käivitusega uss, mille reduktsiooniaste on 30:1 või suurem, tüüpilistes töötingimustes iselukustuv. Suurem hõõrdumine (suurenenud koormusest või kehvemast määrimisest) muudab iselukustumise efektiivsemaks. Vastupidi, väiksem hõõrdumine võib vähendada või kõrvaldada iselukustumist. Seetõttu on määrdeaine valik kriitilise tähtsusega: hõõrdumist liiga tõhusalt vähendav määrdeaine võib tahtmatult käigukasti iselukustumisvõimet kahjustada.

Iselukustuv on paljudes rakendustes ülioluline ohutusfunktsioon. See välistab vajaduse pidurite või muude hoideseadmete järele, lihtsustades disaini ja vähendades kulusid. Samuti parandab see ohutust, vältides tahtmatut liikumist voolukatkestuse ajal. Näiteks konveiersüsteemis takistab iselukustuv lindi tagurdamist, kui mootor on välja lülitatud. Tööpingis hoiab see tööriista elektrikatkestuse ajal paigal. See funktsioon on põhjus, miks tiguülekandeid kasutatakse laialdaselt tõstukites, liftides ja kõigis rakendustes, kus on vaja koormat hoidma.

Kompromiss on tõhusus. Iselukustuvad tiguülekanded on oma olemuselt vähem tõhusad kui mitteiselukustuvad konstruktsioonid, kuna lukustusefekti saavutamiseks on vaja hõõrdumist. Sama hõõrdumine, mis hoiab koormust, röövib süsteemi võimsuse ka normaalse töö ajal. Rakendustes, kus koormuse hoidmine pole vajalik, saab tõhususe suurendamiseks kasutada madalama hõõrdeteguriga mitme käivitusega ussi.

Meie tehase insenerid saavad arvutada iselukustuva seisukorra mis tahes konkreetse konstruktsiooni jaoks, võttes arvesse reduktsiooniastet, rõhunurka ja eeldatavat hõõrdetegurit. See analüüs tagab, et meie Precision Geari tooted vastavad iga rakenduse spetsiifilistele nõuetele, tasakaalustades koormuse hoidmise vajaduse ja tõhususe vajaduse.

4. Millised tehnilised andmed määratlevad kvaliteetse täppistigukäigu?

Täppiskäigu valimine suure vähendamisega rakenduse jaoks nõuab tehniliste kirjelduste põhjalikku hindamist. Need parameetrid määravad käigu jõudluse, pikaealisuse ja sobivuse antud rakenduse jaoks. Järgmine tabel annab ülevaate meie Precision Worm Gear toodete peamistest spetsifikatsioonidest. Iga parameetrit kontrollitakse meie tootmisprotsessi käigus hoolikalt, et tagada ühtlane ja usaldusväärne jõudlus.

Iga selle tabeli spetsifikatsioon räägib käigukasti jõudlusest. Keskmise kaugus määrab käigu suuruse ja pöördemomendi võimsuse. Suurem keskkaugus võimaldab kasutada suuremaid käike, mis taluvad suuremat koormust. Vähendusaste on peamine parameeter, mis määrab käigu funktsiooni. Moodul ja hambaprofiil määravad hammasratta töö tugevuse ja sujuvuse. Käigu täpsusaste, tavaliselt DIN 4 kuni 6 kvaliteetsete tiguülekannete jaoks, mõjutab otseselt käigukasti müra, vibratsiooni ja sujuvust. Meie tehase Precision Gear tooted on valmistatud vastavalt DIN 5 või kõrgemale standardile, tagades erakordse jõudluse nõudlikes rakendustes.

Meie tehas kasutab nende spetsifikatsioonide saavutamiseks ja kontrollimiseks täiustatud CNC-lihvimis- ja mõõteseadmeid. Meie lihvimismasinad suudavad toota hambaprofiile mikroni suuruse täpsusega, tagades õige haardumismustri ja koormuse jaotuse. Meie mõõteseadmed, sealhulgas hammasrataste testrid ja koordinaatmõõtemasinad, kontrollivad, et iga käik vastaks määratud tolerantsidele. See tähelepanu detailidele on see, mis eristab kvaliteetset Precision Geari standardvarustusest ning see on põhjus, miks meie tooteid usaldatakse tööstusharudes, kus usaldusväärsus ja täpsus on ülimalt tähtsad.

5. Järeldus

Precision Worm Gear on insenertehniliste kompromisside meistriklass. Selle geomeetria tagab loomulikud suure kiiruse vähendamise astmed, mida on raske saavutada muude käigukastitüüpidega. Selle libisemine, vähendades samal ajal tõhusust, võimaldab sujuvat ja vaikset töötamist ning võimaldab iselukustumist, mis on paljudes rakendustes ohutuse seisukohalt kriitiline. Karastatud terasest usside ja pronksrataste kombinatsioon, mida toetab korralik määrimine, annab vastupidava ülekandesüsteemi, mis tagab aastatepikkuse töökindluse. Olenemata sellest, kas projekteerite konveiersüsteemi, tööpinki või põllutöömasinat, pakub tiguülekanne lihtsat, tõhusat ja tõestatud lahendust.

KellRaydafon, meie tehas on tootnud kvaliteetseid Precision Gear tooteid üle 20 aasta. Meie tiguülekanded on konstrueeritud nii, et need vastaksid kõige nõudlikumatele spetsifikatsioonidele, täpsusastmega kuni DIN 5. Pakume täielikku valikut suurusi ja suhteid, mida toetab igakülgne tehniline tugi ja range kvaliteedikontroll. Kui otsite oma Precision Geari vajadustele usaldusväärset partnerit, kutsume teid meiega ühendust võtma, et arutada oma taotlust. Võtke täna ühendust ettevõttega Raydafon Technology Group Co., Limitedet avastada, kuidas meie täppis-ussikäigukasti lahendused teie järgmist projekti toetavad.

6. Korduma kippuvad küsimused (KKK)

1. küsimus: Mis vahe on ühe ja mitme käivitusega ussil ja kuidas nende vahel valida?

Vastus: Ühe käivitusega ussil on üks pidev keerme, mille tulemuseks on antud rattahammaste arvu suurim vähenemisaste. Vähendussuhe võrdub ratta hammaste arvuga. Mitme käivitusega ussil on kaks või enam keerme, mis vähendab reduktsiooniastet, kuid suurendab tõhusust. Näiteks ühe käivitusega ussiga 60-hambaline ratas annab suhte 60:1; kahe stardi ussiga on suhe 30:1. Valige ühe käivitusega uss, kui on vaja maksimaalset vähendamist ja tõhusus on vähem kriitiline. Valige mitme käivitusega uss, kui vajate mõõdukat vähendamist suurema efektiivsusega või kui iselukustumist pole vaja.

2. küsimus: miks toodavad tiguülekanded nii palju soojust ja kuidas seda hallata?

Vastus: Kuumus tiguülekandes tekib tigu ja rattahammaste vahelisest libisevast hõõrdumisest. See on tiguülekande geomeetriale omane omadus. Kuumuse haldamiseks vajavad tiguülekandesüsteemid hõõrdumise vähendamiseks ja soojuse eemaldamiseks piisavat määrimist. Korpus peaks olema konstrueeritud piisava pindalaga soojuse hajutamiseks konvektsiooni teel. Suure võimsusega rakendustes võib olla vajalik sundjahutus (ventilaatorjahutus või vedelikjahutus). Meie tehas võib soovitada teie konkreetse rakenduse jaoks sobivat jahutusmeetodit.

3. küsimus: kuidas teha kindlaks, kas mu tiguseade on liiga kulunud?

Vastus: Kõige tavalisemad tiguülekande liigse kulumise tunnused on suurenenud lõtk, suurenenud müra ja kõrgem töötemperatuur. Hammasratta hammaste visuaalne kontroll võib avastada kulumismärke, nagu poleeritud või kulunud välimus, täpid või kulumine. Regulaarne õlianalüüs võib tuvastada kulumisosakeste olemasolu, andes varakult märku kulumisest. Kõige usaldusväärsem meetod on jälgida käigukasti jõudlust aja jooksul ja teha perioodilisi ülevaatusi. Meie tehas soovitab rutiinse ülevaatuse ajakava, mis põhineb käigukasti töötingimustel.

4. küsimus: kas tiguülekannet saab koormaga tagurpidi juhtida?

Vastus: see sõltub käigu konstruktsioonist. Kui käik on iselukustuv, ei saa koorem ussi tagurpidi juhtida. Kui aga hõõrdumine on ebapiisav (väikese koormuse, suure määrimise või väikese reduktsiooniastmega mitmekäivitusega konstruktsiooni tõttu), võib koormus ussi tagasi juhtida. Paljudes rakendustes on see ebasoovitav ja iselukustuv funktsioon on tahtlikult lisatud. Muude rakenduste puhul võib ohutuse või tööga seotud põhjustel olla vaja tagasisõitu. Meie tehas saab kujundada teie konkreetse rakenduse jaoks sobivate iselukustuvate omadustega täppiskäigu.

5. küsimus: milline on kõrgekvaliteedilise tiguülekande tüüpiline täpsusaste?

Vastus: Kvaliteetne Precision Gear on tavaliselt toodetud vastavalt DIN 5 või AGMA 12 kvaliteedistandarditele või kõrgemale. Need klassid tagavad sujuva töö, madala mürataseme ja minimaalse tagasilöögi. Vähem nõudlike rakenduste puhul võib DIN 6-7 olla vastuvõetav. Meie tehas suudab toota DIN 4 klassi tiguülekandeid kõrgeima täpsusega rakenduste jaoks, nagu tööpinkide positsioneerimine ja robootika. Täppisklassi valik sõltub rakenduse täpsusest ja müranõuetest.