Fogaskerekek: minden, amit tudnia kell ezekről a lánckerékről

sok fogaskerekek A jelenlegi mechanizmusok sokaságában vannak, az analóg óráktól kezdve a jármű motorjain, sebességváltóin keresztül, robotokon, nyomtatókon és sok más mechatronikus rendszeren keresztül. Nekik köszönhetően átviteli rendszerek készíthetők, és túlmutatnak a mozgás továbbításán, ezen is változtathatnak.

Ezért nagyon fontos elemek, amelyek tudnia kell, hogyan működnek Helyesen. Így a megfelelő fogaskerekeket használhatja projektjeihez, és jobban megértheti azok működését ...

Mi a sebességváltó?

Vannak láncrendszerek, tárcsarendszerek, súrlódó kerekek stb. Mindegyikük átviteli rendszerek előnyeivel és hátrányaival. De mindegyik közül kiemelkedik a sebességváltó, amely általában kedvelt tulajdonságai miatt:

• Csúszás nélkül képesek ellenállni a fogaiknak köszönhetően nagy erőknek, mint például a súrlódó kerekek vagy a szíjtárcsák esetében.
• Ez egy reverzibilis rendszer, amely képes mindkét irányban erőt vagy mozgást továbbítani.
• Nagyon pontos mozgásszabályozást tesznek lehetővé, amint az a léptetőmotorokpéldául.
• Lehetővé teszik kompakt sebességváltó rendszerek létrehozását a láncok vagy a tárcsák előtt.
• Különböző méretek kombinálhatók, hogy zavarják az egyes tengelyek forgását. Általában két lánckerék használata esetén a nagyobb fogaskereket keréknek és a kis fogaskeréknek nevezik.

Un fogaskerék vagy fogaskerék ez nem más, mint egy olyan keréktípus, amelynek külső vagy belső élén egy sor fog van kifaragva, attól függően, hogy milyen sebességfokozatról van szó. Ezek a lánckerék forgó mozgásban vannak, hogy nyomatékot hozzanak létre azokon a tengelyeken, amelyekhez csatlakoznak, és csoportosítva összetettebb fogaskerék-rendszerek létrehozására szolgálnak, összeillesztve fogaikat.

Nyilvánvaló, hogy ez lehetséges legyen, a fogak típusa és mérete meg kell egyeznie. Ellenkező esetben nem lesznek kompatibilisek és nem illenek. Ezeket a paramétereket a következő szakasz tárgyalja ...

A fogaskerék részei

Ahhoz, hogy két fogaskerék egymáshoz illeszkedjen, a fogak átmérője és száma változhat, de tiszteletben kell tartaniuk a tényezők sorozatát kompatibilisek legyenek egymással, például az általuk használt fog típusa, méretei stb.

Amint az előző képen láthatja, vannak több rész olyan sebességfokozatban, amelyet tudnia kell:

• Szeptum vagy karok: ez a rész felel a korona és a kocka összekapcsolásáért a mozgás továbbítása érdekében. Többé-kevésbé vastagok lehetnek, összetétele és ereje nagymértékben függ az erősségtől és a súlytól. Néha általában a súly csökkentése érdekében átszúrják őket, máskor szilárd partíciót választanak.
• a Cube: ez az a rész, ahova a mozgástovábbító tengely fel van erősítve, és amely a válaszfalhoz van rögzítve.
• Napkorona: a fogaskerék területe, ahol a fogakat levágták. Ez a legfontosabb, mivel a hajtómű kompatibilitása, viselkedése és teljesítménye ettől függ.
• Fog: a korona egyik foga vagy kiemelkedése. A fog több részre osztható:
  • Címer: a fog külső része vagy hegye.
  • Arc és oldal: a fog oldalának felső és alsó része, vagyis két, egymással hálós fogaskerék közötti érintkezési felület.
  • völgy: ez a fog alsó része vagy a két fog közötti közbenső terület, ahol egy másik fogazott kerék címere lesz elhelyezve.

Mindez egy sorot generál korona geometriák amely meg fogja különböztetni a fogaskerekek típusait és tulajdonságait:

• Gyökér kerülete: a fogak völgyét vagy alját jelöli. Vagyis határolja a fogaskerék belső átmérőjét.
• Primitív kerület: megállapítja a felosztást a fog oldalának két része között: az arc és a szár. Nagyon fontos paraméter, mivel az összes többit ez alapján határozzuk meg. A fogat két részre osztja, a dedendumra és az addendumra.
  • Fogláb vagy dedendum: a fog alsó területe az eredeti kerülete és a gyökér kerülete között van.
  • Fogfej vagy kiegészítés: a fog felső területe, amely az eredeti kerülettől és a külső kerülettől indul.
• Fejkörfogat- jelöli a fogak címerét, vagyis a fogaskerék külső átmérőjét.

Ahogy el lehet képzelni, a koronától, az átmérőtől és a fogak típusától függően megteheti váltogatni a sebességfokozatot szerint:

• Fogak száma: meghatározza az áttételi arányt, és az egyik legmeghatározóbb paraméter annak meghatározásához, hogy hogyan viselkedik az átviteli rendszerben.
• Fogmagasság: a teljes magasság, a völgytől a hegygerincig.
• Kör alakú lépés: a fog egyik része és a következő fog azonos része közötti távolság. Vagyis milyen messze vannak egymástól a fogak, ami szintén összefügg a számmal.
• Vastagság: a fogaskerék vastagsága.

Gear alkalmazások

az fogaskerék alkalmazások sok van, amint azt már korábban megjegyeztem. Néhány gyakorlati alkalmazása:

• Jármű sebességváltói.
• Léptetőmotorok az irányítás irányításához.
• Hidraulikus bombák.
• Mindenféle motor, például forgó vagy mozgó erőátviteli elem.
• Differenciális mechanizmusok.
• Nyomtatók a fejek vagy görgők mozgatásához.
• Robotok mozgó alkatrészekhez.
• Ipari gépek.
• Analóg órák.
• Háztartási gépek mechanikus alkatrészekkel.
• Elektronikus eszközök mozgó alkatrészekkel.
• Ajtónyitó motorok.
• Mobil játékok.
• Mezőgazdasági gépek.
• Repülés.
• Energiatermelés (szél, hő, ...).
• elvisszük helyi falvakba ahol megismerkedhet az őslakosok kultúrájával; ...

Számos más alkalmazást is elképzelhet projektjeihez az Arduino, a robotok stb. Segítségével. Automatizálhat sok mechanizmust és játszhat sebességgel stb.

A fogaskerekek típusai

Fogai és a sebességváltó jellemzői szerint Ön rendelkezik különböző típusú fogaskerekek kéznél van, mindegyiknek megvan az előnye és hátránya, ezért fontos, hogy minden alkalmazáshoz megfelelőt válasszon.

sok leggyakoribb típusok hang:

• Hengeres: párhuzamos tengelyekre használják.
  • Egyenes: ezek a leggyakoribbak, akkor használatosak, ha egyszerű, nem túl nagy sebességű sebességfokozatra van szükség.
  • Spirális: ezek a korábbiak valamivel fejlettebb változatai. Bennük a fogak párhuzamos hélix utakkal vannak elrendezve egy (egy vagy kettős) henger körül. Egyértelmű vonásokkal rendelkeznek az egyenes vonalakkal szemben, például halkabbak, nagyobb sebességgel működnek, több energiát képesek továbbítani, valamint egységesebb és biztonságosabb mozgásuk van.
• Kúpos: különböző szögben elhelyezett tengelyek közötti mozgás továbbítására szolgálnak, még 90 ° -nál is.
  • Egyenes: egyenes fogakat használnak, és jellemzőik megegyeznek az egyenes hengeres fogakkal.
  • Spirál: ebben az esetben nagyobb sebességet és erőket támogatnak, mint a spirálisoknál történt.
• Belső felszerelés: ahelyett, hogy a fogakat vagy a koronát kívülre faragnák, a belső oldalon vannak. Nem olyan gyakoriak, de bizonyos alkalmazásokhoz is használják őket.
• Planetáriumok: ez egy olyan sebességváltó készlet, amelyet bizonyos átviteli rendszerekben használnak, ahol van egy központi fogaskerék, amely körül más kisebbek forognak. Ezért van ez a neve, mivel úgy tűnik, hogy keringenek.
• Végtelen csavar: ez egyes ipari vagy elektronikus mechanizmusokban általános felszerelés. Olyan fogaskereket használ, amelynek fogai spirális alakúak. Nagyon állandó sebességet generálnak, rezgés és zaj nélkül. Át tudnak szállítani egy egyenes fogazású kerékre, amelynek tengelye ferde a végtelen csavarhoz.
• Rack és fogaskerék: ez olyan fogaskerekek halmaza, amely bizonyos mechanizmusokban szintén gyakori, és amely lehetővé teszi egy tengely forgó mozgásának átalakítását lineáris mozgássá vagy fordítva.

Ha részt vesz Összetétele, megkülönböztethet olyan anyagokat is, mint például:

• Fémek: általában különböző típusú acélból, rézötvözetből, alumíniumötvözetből, öntöttvasból vagy szürkeöntvényből, magnéziumötvözetből stb.
• Műanyagok: elektronikában, játékokban stb. Ezek polikarbonát, poliamid vagy PVC fogaskerekek, acetálgyanták, PEEK poliéter-éter-keton, politetrafluor-etilén (PTFE) és folyadékkristályos polimerek (LCP).
• Madera: nem gyakoriak, csak régi mechanizmusokban vagy bizonyos játékokban.
• Egyéb: valószínű, hogy nagyon különleges esetekben más szálakat vagy speciális anyagokat használnak.

Hol lehet vásárolni fogaskerekeket?

Ön különböző típusú fogaskerekeket találni számos mechanikai vagy elektronikai üzletben. Például, itt van néhány példa:

• Műanyag motorkerékpár készlet. 64 különböző típussal.
• Nem található termék.
• Készlet 16 különböző fém alkatrészből, beleértve a spirálokat is.
• Műanyag orsó fogaskerék készlet.

Ezek a termékek kicsiek, ha nagyobb sebességfokozatokra van szükségük, akkor valószínűleg nem fogja őket ilyen könnyen megtalálni. Ezenkívül, ha valami nagyon konkrét dologra van szüksége, sok forgató műhely is készítsd el neked. az 3D nyomtatók segítenek a gyártóknak saját fogaskerekeik létrehozásában is.

Alapvető számítások a lánckerék rendszerekhez

Amint láthatja ebben a GIF-ben, meg kell értenie, hogy amikor két fogaskerék összefonódik, akkor mindkét tengely ellentétes irányba fog forogni és nem ugyanabban az értelemben. Amint láthatja, ha megnézi a vörös, egyenetlen rúdát, az jobbra fordul, míg a kék balra fordul.

ezért hogy egy tengely ugyanabba az irányba forogjon szükség lenne még egy további kerék, például a zöld kerék felhelyezésére. Így a piros és a zöld ugyanabban az irányban forog. Ennek az az oka, hogy a kék balra forgatásakor a kék-zöld bekapcsolásakor a zöld ismét megfordítja a forgásirányt, szinkronizálva a pirossal.

Egy másik dolog, ami értékelhető abban a GIF-ben, az fordulási sebesség. Ha az összes fogaskerék azonos átmérőjű és fogszámú lenne, akkor az összes tengely azonos sebességgel forogna. Másrészt, ha a fogszám / átmérő megváltozik, a sebesség is megváltozik. Amint láthatja ebben az esetben, a piros forog a leggyorsabban, mivel kisebb az átmérője, míg a kék közepes sebességgel forog, a zöld pedig a leglassabban.

Erre válaszul azt gondolhatjuk, hogy a sebességgel változtatható méretekkel játszva. Igazad van, ahogyan a kerékpár meg tudja csinálni a sebességváltókkal, vagy a sebességváltó az autó sebességváltóival. És nem csak, számításokat is végezhet a fordulási sebességre vonatkozóan.

Ha két fogaskerék van összekötve, az egyik kicsi (fogaskerék) és egy másik nagy (kerék), a következők fordulhatnak elő:

• Ha azt képzeljük, hogy a motort vagy a tapadást a fogaskerékre alkalmazzuk, és a kereket meghajtjuk, bár a fogaskerék nagy sebességgel forog, nagyobb kereke esetén lassítja azt, és reduktor. Csak akkor, ha azonos méretűek (fogaskerék = kerék), mindkét tengely azonos sebességgel forog.
• Másrészt, ha azt képzeljük, hogy a keréknek van a tapadása és sebességet alkalmazunk rá, akkor is, ha alacsony, a fogaskerék gyorsabban fog forogni, mivel kis mérete szorzó.

A sebességváltó számításai

Miután ezt megértette, alkalmazással elvégezheti a két sebességfokozat közötti egyszerű sebességváltó rendszer számításait a képlet:

N1 Z1 = N2 Z2

Ahol Z az 1. és 2. fogaskerék hálós fogainak száma, N pedig a tengelyek fordulatszáma RPM-ben (fordulat / perc vagy fordulat / perc). Mert ejemplo, képzelje el, hogy a fenti GIF-ben egyszerűsítse:

• Piros (hajtás) = 4 fog, és a motor forgási sebességet alkalmaz a tengelyén, 7 ford / perc.
• Kék = 8 fog
• Zöld = 16 fog

Ha ki akarja számolni a kanyart ebben a rendszerben, akkor először ki kell számolnia a kék sebességét:

4 7 = 8 z

z = 4 7/8

z = 3.5 RPM

Vagyis a kék tengely 3.5 fordulaton fordulna, valamivel lassabban, mint a piros 4 fordulat / perc. Ha ki akarta számolni a zöld fordulatot, most már tudja a kék sebességét:

8 3.5 = 16 z

z = 8 3.5/16

z = 1.75

Mint látható, a zöld 1.75 fordulat / perc sebességgel forogna, ami lassabb, mint a kék és a zöld. És mi történne, ha a motor a zöld tengelyen helyezkedik el, és a hajtókerék 4 / perc fordulatszámon forog, akkor a forgás kéknél 8, vörösnél 16 fordulat / perc.

Ebből következik, hogy amikor a hajtókerék kicsi, alacsonyabb sebességet érünk el a végtengelyen, de nagyobb erőt. Abban az esetben, ha a nagy kerék viszi a tapadást, a kis kerék nagyobb sebességet, de kevesebb erőt ér el. Mert ott teljesítmény vagy nyomaték különböző? Nézze meg ezt a képletet:

P = T ω

Ahol P a tengely által leadott teljesítmény wattban (W), T a kifejlesztett nyomaték (Nm), ω a tengely forgási szögsebessége (rad / s). Ha a motor teljesítményét fenntartjuk, és a forgási sebességet megsokszorozzuk vagy csökkentjük, akkor a T. is megváltozik. Ugyanez történik akkor is, ha a T értéket állandó értéken tartjuk, és a sebességet változtatjuk, majd a P értéket megváltoztatjuk.

Valószínűleg azt is szeretné kiszámítani, hogy egy tengely forog-e X RPM-en, mennyit haladna lineárisan, vagyis a lineáris sebesség. Képzelje el például, hogy a pirosban van egy egyenáramú motorja, a zöld tengelyen pedig egy kereket helyezett el úgy, hogy egy motor egy felületen haladjon. Milyen gyorsan menne?

Ehhez csak ki kell számolnia a telepített gumiabroncs kerületét. Ehhez szorozza meg az átmérőt Pi-vel, és ez adja meg a kerületet. Tudva, hogy a kerék előrehaladhat-e minden egyes kanyarban, és figyelembe véve, hogy mi kanyarodik percenként, elérhető a lineáris sebesség ...

Itt bemutatok egy videót, hogy ezt jobban megértsd:

A féreg és a lánckerék számításai

Tekintettel féreg hajtómű és lánckerék, a következő képlettel számítható:

i = 1 / Z

Ez azért van így, mert a csavart ebben a rendszerben egyetlen fogaskerekűnek tekintik, amelyet spirálisan vágtak. Tehát, ha van például 60 fogas lánckerék, akkor ez 1/60 lesz (ez azt jelenti, hogy a csavarnak 60-szor kellene elfordulnia, hogy a lánckerék 1 fordulatot teljesítsen). Ezenkívül ez egy olyan mechanizmus, amely nem megfordítható, mint mások, vagyis a lánckereket nem lehet úgy forgatni, hogy a féreg forogjon, itt csak a féreg lehet a hajtótengely.

Rack és fogaskerék számítások

A rendszer számára Rack és fogaskerék, a számítások ismét változnak, ebben az esetben:

V = (p Z N) / 60

Vagyis szorozzuk meg a fogaskerék fogainak magasságát (méterben), a fogaskerekek számával és a fogaskerék fordulatok számával (fordulat / perc). Ez pedig elosztva 60-mal. Például képzelje el, hogy van egy 30 fogaskerékkel, 0.025 m magassággal és 40 RPM centrifugálási sebességgel rendelkező rendszere:

V = (0.025) / 30

V = 0.5 m / s

Vagyis másodpercenként fél métert lépne előre. És ebben az esetben igen megfordíthatóVagyis ha az állványt hosszirányban mozgatják, akkor a fogaskereket el lehet forgatni.

Akár a képletet is kiszámolhatná, hogy mennyi időbe telik egy távolság megtétele egységes vonalmozgás (v = d / t), vagyis ha a sebesség megegyezik az idővel elosztott távolsággal, akkor az idő törlődik:

t = d / v

Ezért, már ismerve a kiszámítani kívánt sebességet és távolságot, képzelje el, hogy ki szeretné számolni, mennyi időbe telik 1 méter megtétele:

t = 1 / 0.5

t = 2 másodperc

Remélem, hogy segítettem legalább a legfontosabb ismeretek megszerzésében a hajtóművekről, hogy megértsétek, hogyan működnek, és hogyan használhatjátok őket előnyt a jövőbeni projektjeiben.