Съоръжения: всичко, което трябва да знаете за тези зъбни колела

Лос предавки Те са в множество настоящи механизми, от аналогови часовници, до двигатели на превозните средства, скоростни кутии, чрез роботи, принтери и много други мехатронни системи. Благодарение на тях могат да се правят системи за предаване и да надхвърлят предаването на движение, те също могат да го променят.

Следователно те са много важни елементи, които трябва да знаете как работят Правилно. По този начин можете да използвате подходящите зъбни колела за вашите проекти и да разберете по-добре как работят ...

Какво е предавка?

Има верижни системи, ролкови системи, фрикционни колела и др. Всички тях предавателни системи със своите предимства и недостатъци. Но от всички тях се откроява зъбната система, която обикновено е фаворит за своите свойства:

• Те могат да издържат на големи сили поради зъбите си, без да се плъзгат, какъвто може да бъде случаят с фрикционни колела или ролки.
• Това е обратима система, способна да предава мощност или движение в двете посоки.
• Те позволяват много прецизен контрол на движението, както може да се види в стъпкови двигатели, Например.
• Те позволяват да се създадат компактни трансмисионни системи срещу вериги или ролки.
• Различни размери могат да бъдат комбинирани, за да попречат на въртенето на всяка ос. Обикновено, когато се използват две зъбни колела, по-голямата предавка се нарича колелото и малката пиньон.

Un зъбно колело или зъбно колело Това не е нищо повече от тип колело с поредица от зъби, издълбани на външния или вътрешния си ръб, в зависимост от вида на предавката. Тези зъбни колела ще се въртят, за да генерират въртящ момент на валовете, към които са прикрепени, и те могат да бъдат групирани заедно, за да генерират по-сложни зъбни системи, монтиращи зъбите си заедно.

Очевидно, за да е възможно това, вида и размера на зъбите трябва да съвпада. В противен случай те ще бъдат несъвместими и няма да се поберат. Тези параметри са тези, които са разгледани в следващия раздел ...

Части на зъбно колело

За да се поберат две предавки, диаметърът и броят на зъбите могат да варират, но те трябва да спазват редица фактори, които правят зъбното колело да са съвместими помежду си, като типа зъб, който използват, размерите и т.н.

Както можете да видите на предишното изображение, има няколко части в предавка трябва да знаете:

• Преграда или ръце: това е частта, която отговаря за свързването на короната и куба, за да предаде движението. Те могат да бъдат повече или по-малко дебели и неговият състав и здравина до голяма степен ще зависят от силата и теглото. Понякога обикновено се пробиват, за да се намали теглото, друг път се избира солидна преграда.
• Кубът: това е частта, където валът за предаване на движение е свързан и която е прикрепена към преградата.
• Корона: е площта на зъбното колело, където са били изрязани зъбите. Той е най-важният, тъй като съвместимостта, поведението и производителността на предавката ще зависят от това.
• зъб: това е един от зъбите или издатините на короната. Зъбът може да бъде разделен на няколко части:
  • Креста: е външната част или върха на зъба.
  • Лице и фланг: е горната и долната част на страната на зъба, т.е. контактната повърхност между две зъбни колела, които се свързват.
  • долина: това е долната част на зъба или междинната зона между два зъба, където ще бъде разположен гребенът на друго зъбно колело, с което той се заплита.

Всичко това генерира поредица от коронни геометрии които ще разграничат видовете и свойствата на зъбните колела:

• Обиколка на корена: маркира долината или дъното на зъбите. Тоест, той ограничава вътрешния диаметър на зъбното колело.
• Примитивна обиколка: установява разделението между двете части на страната на зъба: лице и хълбок. Това е много важен параметър, тъй като всички останали се определят въз основа на него. Той ще раздели зъба на две части, дедендум и добавка.
  • Зъбен крак или дедендум: това е долната област на зъба, която е между първоначалната обиколка и обиколката на корена.
  • Зъбна глава или допълнение: горната област на зъба, която преминава от първоначалната обиколка и външната обиколка.
• Обиколка на главата- ще маркира гребена на зъбите, тоест външния диаметър на зъбното колело.

Както можете да си представите, в зависимост от короната, диаметъра и вида на зъбите, можете варира предавка Според:

• Брой зъби: ще определи предавателното отношение и е един от най-определящите параметри за определяне на поведението му в предавателна система.
• Височина на зъба: общата височина, от долината до билото.
• Кръгова стъпка: разстояние между една част от зъба и същата част от следващия зъб. Тоест колко отдалечени са зъбите, което също е свързано с броя.
• дебелина: е дебелината на зъбното колело.

Приложения на Gear

на предавки има много, както вече коментирах по-рано. Някои от практическите му приложения са:

• Предавателни кутии за превозни средства.
• Стъпкови двигатели за управление на завъртането.
• Хидравлични бомби.
• Двигатели от всякакъв вид, като въртящи се или предавателни елементи за движение.
• Диференциални механизми.
• Принтери за преместване на главите или ролките.
• Роботи за движещи се части.
• Промишлени машини.
• Аналогови часовници.
• Домакински уреди с механични части.
• Електронни устройства с движещи се части.
• Двигатели за отваряне на врати.
• Мобилни играчки.
• Селскостопанска техника.
• Аеронавтика.
• Производство на енергия (вятърна, топлинна, ...).
• и т.н.

Можете да измислите множество други приложения за вашите проекти с Arduino, роботи и т.н. Можете да автоматизирате много механизми и да играете със скорости и т.н.

Видове предавки

Според зъбите и характеристиките на самата предавка имате различни видове зъбни колела на една ръка разстояние, всеки със своите предимства и недостатъци, така че е важно да изберете правилния за всяко приложение.

Лос най-често срещаните видове звук:

• Цилиндрична: се използват за паралелни оси.
  • Направо: те са най-често срещаните, използват се, когато е необходима обикновена предавка с не много високи скорости.
  • Спираловиден: те са малко по-усъвършенствана версия на предишните. В тях зъбите са разположени в паралелни спирални пътеки около цилиндър (единични или двойни). Те имат явно предимство пред правите, като например по-тихи, работещи при по-високи скорости, могат да предават повече мощност и да имат по-равномерно и безопасно движение.
• Конична: те се използват за предаване на движение между оси, поставени под различни ъгли, дори под 90º.
  • Направо: те използват прави зъби и споделят характеристики с правите цилиндрични.
  • Спирала: в този случай те поддържат по-високи скорости и сили, както се случи при спиралите.
• Вътрешна предавка: вместо зъбите или короната да са издълбани отвън, те ги имат отвътре. Те не са толкова често срещани, но се използват и за определени приложения.
• Планетариуми: това е набор от предавки, използвани в определени трансмисионни системи, където има централна предавка, около която се въртят други по-малки. Ето защо то носи това име, тъй като те изглежда са в орбита.
• Безкраен винт: това е често срещана предавка в някои индустриални или електронни механизми. Използва зъбно колело, чиито зъби са изрязани във форма на спирала. Те генерират много постоянна скорост и без вибрации и шум. Те могат да предават на право зъбно колело, чиято ос е наклонена към безкрайния винт.
• Рейка и пиньон: това е набор от зъбни колела, който също е често срещан в някои механизми и който позволява да се трансформира въртеливо движение на ос в линейно движение или обратно.

Ако присъствате на Неговият състав, можете също да правите разлика между материали като:

• МеталиТе обикновено се изработват от различни видове стомана, медни сплави, алуминиеви сплави, чугун или сив чугун, магнезиеви сплави и т.н.
• Пластмаси: те се използват в електрониката, играчките и др. Те са поликарбонатни, полиамидни или PVC зъбни колела, ацетални смоли, PEEK полиетеретеркетон, политетрафлуоретилен (PTFE) и течни кристални полимери (LCP).
• дърво: те не са често срещани, само в стари механизми или в определени играчки.
• други: вероятно е за много специфични случаи да се използват други влакна или специфични материали.

Къде да купя зъбни колела?

Ви намерете различни видове зъбни колела в много магазини за механика или електроника. Ето например няколко примера:

• Комплект пластмасови моторни предавки. С 64 различни вида.
• Няма намерени продукти
• Комплект от 16 различни метални части, включително спирали.
• Комплект зъбно колело от пластмаса

Тези продукти са с малки размери, ако имате нужда от по-големи предавки, вероятно няма да ги намерите толкова лесно. Освен това, ако имате нужда от нещо много конкретно, много стругарни семинари могат направете го за вас, на 3D принтери Те също така помагат на производителите да създадат свои собствени съоръжения.

Основни изчисления за зъбни системи

Както можете да видите в този GIF, трябва да разберете, че когато се съчетаят две предавки, двете оси ще се върти в обратна посока и то не в същия смисъл. Както можете да видите, ако погледнете червената назъбена рута, тя се обръща надясно, докато синята се обръща наляво.

Следователно, за ос да се върти в същата посока трябва да се добави допълнително колело, като зелено. По този начин червеното и зеленото се въртят в една и съща посока. Това е така, тъй като, когато синьото се завърти наляво, когато задейства синьо-зелено, зеленото отново ще обърне посоката на въртене, синхронизирайки се с червеното.

Друго нещо, което може да бъде оценено в този GIF е скорост на завиване. Ако всички зъбни колела имаха еднакъв диаметър и брой зъби, всички валове щяха да се въртят със същата скорост. От друга страна, когато броят / диаметърът на зъба се променят, скоростта също се променя. Както можете да видите в този случай, червеното е това, което се върти най-бързо, тъй като има по-малък диаметър, докато синьото се върти със средна скорост, а зеленото е това, което се върти най-бавно.

В отговор на това, възможно е да се мисли, че играейки с размерите, скоростите могат да бъдат променени. Вие сте прави, точно както велосипедът може да го направи със скоростните кутии или скоростната кутия го прави със предавателните числа на автомобила. И не само това, можете също да правите изчисления за скоростта на завиване.

Когато имате две зъбни колела, една малък (пиньон) и друг голям (колело), може да възникне следното:

• Ако си представим, че двигателят или сцеплението се прилагат към пиньона и колелото се задвижва, въпреки че пиньонът се върти с висока скорост, като има по-голямо колело, той ще го забави, действайки като редуктор. Само ако бяха с еднакъв размер (пиньон = колело), ​​и двете оси щяха да се въртят с еднаква скорост.
• От друга страна, ако си представим, че колелото има сцеплението и към него се прилага скорост, дори и да е ниска, пиньонът ще се върти по-бързо, тъй като малкият му размер действа като множител.

Изчисления на трансмисията

След като разберете това, можете да извършите изчисленията на обикновена трансмисионна система между две предавки, като приложите формулата:

N1 Z1 = N2 Z2

Където Z е броят на зъбите на зъбни колела 1 и 2, които са сплетени, а N е скоростта на въртене на валовете в обороти в минута (обороти в минута или обороти в минута). За ejemplo, представете си това в GIF по-горе, за да опростите:

• Червено (задвижване) = 4 зъба и двигателят прилага скорост на въртене към своя вал от 7 оборота в минута.
• Синьо = 8 зъба
• Зелено = 16 зъба

Ако искате да изчислите завоя в тази система, първо трябва да изчислите скоростта на синьото:

4 7 = 8 z

z = 4 7/8

z = 3.5 оборота в минута

Тоест, синият вал ще се върти при 3.5 оборота в минута, малко по-бавно от 4 оборота в минута на червения. Ако искате да изчислите завоя на зелено, сега, след като знаете скоростта на синьото:

8 3.5 = 16 z

z = 8 3.5/16

z = 1.75

Както можете да видите, зеленото ще се върти при 1.75 RPM, което е по-бавно от синьото и зеленото. И какво би се случило, ако двигателят е разположен на зелената ос и задвижващото колело се върти с 4 RPM, тогава въртенето ще бъде 8 RPM за синьо, 16 RPM за червено.

Следователно, когато задвижващото колело е малко, на крайния вал се постига по-ниска скорост, но по-голяма сила. В случай че голямото колело носи сцеплението, малкото колело постига по-голяма скорост, но по-малко сила. Защото там мощности или въртящ момент различен? Вижте тази формула:

P = T ω

Където P е мощността, предавана от вала във ватове (W), T е развиващият въртящ момент (Nm), ω ъгловата скорост, с която се върти валът (рад / и). Ако мощността на двигателя се поддържа и скоростта на въртене се умножава или намалява, тогава Т. също се променя. Същото се случва, ако Т се поддържа постоянна и скоростта се променя, тогава Р се променя.

Вероятно също така искате да изчислите дали дадена ос се върти при X RPM, колко би напредвала линейно, т.е. линейна скорост. Например, представете си, че в червения имате двигател с постоянен ток, а на зелената ос сте поставили колело, така че двигателят да се движи по повърхността. Колко бързо ще отиде?

За да направите това, просто трябва да изчислите обиколката на гумата, която сте инсталирали. За да направите това, умножете диаметъра по Pi и той ще ви даде обиколката. Знаейки какво може да се движи колелото при всеки завой и като се вземат предвид какви обороти всяка минута, може да се получи линейната скорост ...

Тук ви показвам видео, за да можете да разберете това по-добре:

Изчисления за червячна предавка и зъбно колело

В cuanto др червячна предавка и зъбно колело, може да се изчисли по формулата:

i = 1 / Z

Това е така, тъй като винтът се разглежда в тази система като единично зъбно колело, което е изрязано по спирала. Така че, ако имате 60 зъбни зъбни колела, например, тогава това ще бъде 1/60 (това означава, че винтът ще трябва да се завърти 60 пъти, за да завърши зъбното колело 1 завъртане). В допълнение, това е механизъм, който не е обратим като другите, тоест зъбното колело не може да се върти така, че червякът да се върти, тук само червякът може да бъде задвижващия вал.

Изчисления на зъбни колела

За системата Рейка и пиньон, изчисленията се променят отново, в този случай те са:

V = (p Z N) / 60

Тоест, умножете стъпката на зъбите на пиньона (в метри), по броя на зъбите на пиньона и по броя на завъртанията на пиньона (в RPM). И това се разделя на 60. Например, представете си, че имате система с 30 зъбни зъбци, 0.025 м стъпка и скорост на въртене 40 RPM:

V = (0.025) / 30

V = 0.5 m / s

Тоест щеше да напредва с половин метър всяка секунда. И в този случай, да, това е обратимоТоест, ако багажникът се премести надлъжно, пиньонът може да се завърти.

Можете дори да изчислите колко време ще отнеме пътуването на разстояние, като разгледате формулата за равномерно движение на линията (v = d / t), тоест ако скоростта е равна на разстоянието, разделено на времето, тогава времето се изчиства:

t = d / v

Следователно, като вече знаете скоростта и разстоянието, които искате да изчислите, например, представете си, че искате да изчислите колко време ще отнеме изминаването на 1 метър:

t = 1 / 0.5

t = 2 секунди

Надявам се, че съм ви помогнал да придобиете поне най-важните знания за зъбните колела, за да разберете как работят и как можете да ги използвате във ваша полза във вашите бъдещи проекти.