Ozubené kolesá: všetko, čo potrebujete vedieť o týchto ozubených kolesách

ozubené kolesá

undefined ozubené kolesá Nachádzajú sa v mnohých súčasných mechanizmoch, od analógových hodín, cez motory vozidiel, prevodovky, cez roboty, tlačiarne a mnoho ďalších mechatronických systémov. Vďaka nim je možné vyrobiť prenosové systémy a ísť nad rámec prenosu pohybu, môžu ho aj meniť.

Preto sú to veľmi dôležité prvky, ktoré mali by ste vedieť, ako fungujú Správne. Takto môžete pre svoje projekty použiť správne prevody a lepšie pochopiť, ako fungujú ...

Čo je to výstroj?

ozubené kolesá

Existujú reťazové systémy, kladkové systémy, trecie kolesá atď. Všetky prenosové systémy s jeho výhodami a nevýhodami. Ale spomedzi všetkých vyniká prevodový systém, ktorý je zvyčajne obľúbený pre svoje vlastnosti:

  • Zuby odolávajú veľkým silám bez pošmyknutia, ako to môže byť v prípade trecích kolies alebo kladiek.
  • Je to reverzibilný systém schopný prenášať výkon alebo pohyb v oboch smeroch.
  • Umožňujú veľmi presné riadenie pohybu, ako je vidieť na obrázku krokové motorynapríklad.
  • Umožňujú vytvárať kompaktné prevodové systémy pred reťazami alebo remenicami.
  • Je možné kombinovať rôzne veľkosti, ktoré bránia otáčaniu každej osi. Všeobecne sa pri použití dvoch ozubených kolies hovorí, že väčší prevod sa nazýva koleso a malý pastorok.

Un ozubené koleso alebo ozubené koleso Nie je to nič iné ako typ kolesa, ktoré má na svojom vonkajšom alebo vnútornom okraji vyrezané zuby, v závislosti od typu prevodového stupňa. Tieto ozubené kolesá budú v rotačnom pohybe, aby generovali krútiaci moment na hriadeľoch, ku ktorým sú pripojené, a môžu byť zoskupené tak, aby generovali zložitejšie prevodové systémy a zapadali do seba.

Je zrejmé, že aby to bolo možné, typ a veľkosť zubov sa musí zhodovať. Inak by boli nekompatibilné a nezmestili by sa. Týmito parametrami sa zaoberáme v nasledujúcej časti ...

Časti a súčasti výstroja

časti prevodovky

Aby mohli dva prevodové stupne zapadnúť do seba, mohol sa meniť priemer a počet zubov, ale musia rešpektovať rad faktorov, vďaka ktorým je prevodový stupeň byť navzájom kompatibilné, ako napríklad typ zuba, ktorý používajú, rozmery atď.

Ako vidíte na predchádzajúcom obrázku, existujú niekoľko častí v prevodovke by ste mali vedieť:

  • Septum alebo zbrane: je to časť, ktorá je zodpovedná za spojenie korunky a kocky za účelom prenosu pohybu. Môžu byť viac alebo menej hrubé a ich zloženie a pevnosť bude vo veľkej miere závisieť od sily a hmotnosti. Niekedy sú zvyčajne prepichnuté kvôli zníženiu hmotnosti, inokedy je zvolená pevná priečka.
  • Kocka: je to časť, kde je pripevnený hriadeľ prenosu pohybu a ktorý je pripevnený k priečke.
  • Koróna: je oblasť ozubeného kolesa, kde boli prerezané zuby. Je to najdôležitejšie, pretože od toho bude závisieť kompatibilita, správanie a výkon prevodovky.
  • Zub: je to jeden zo zubov alebo výčnelkov koruny. Zub je možné rozdeliť na niekoľko častí:
    • Crest: je vonkajšia časť alebo koniec zuba.
    • Tvár a bok: je horná a dolná časť bočnej strany zuba, to znamená kontaktná plocha medzi dvoma ozubenými kolesami, ktoré do seba zapadajú.
    • Valle: je to spodná časť zuba alebo stredná oblasť medzi dvoma zubami, kde bude umiestnený hrebeň iného ozubeného kolesa, s ktorým zaberá.

To všetko vytvára sériu geometrie koruny ktoré budú rozlišovať typy a vlastnosti ozubených kolies:

  • Obvod koreňa: označuje dolnú časť alebo spodnú časť zubov. To znamená, že ohraničuje vnútorný priemer ozubeného kolesa.
  • Primitívny obvod: ustanovuje rozdelenie medzi dve časti bočnej strany zuba: tvár a bok. Je to veľmi dôležitý parameter, pretože všetky ostatné sú definované na jeho základe. Rozdelí zub na dve časti, dedendum a dodatok.
    • Zubná noha alebo dedendum: je to spodná oblasť zuba, ktorá je medzi pôvodným obvodom a obvodom koreňa.
    • Hlava zuba alebo dodatok: horná oblasť zuba, ktorá ide od pôvodného obvodu k vonkajšiemu.
  • Obvod hlavy- označí hrebeň zubov, to znamená vonkajší priemer ozubeného kolesa.

Ako si viete predstaviť, v závislosti od korunky, priemeru a typov zubov to dokážete zmeniť prevodový stupeň podľa:

  • Počet zubov: bude definovať prevodový pomer a je jedným z najurčujúcejších parametrov na určenie jeho správania v prevodovom systéme.
  • Výška zubov: celková výška od údolia po hrebeň.
  • Kruhový krok: vzdialenosť medzi jednou časťou zuba a rovnakou časťou nasledujúceho zuba. Teda ako ďaleko od seba sú zuby, čo súvisí aj s počtom.
  • hrúbka: je hrúbka ozubeného kolieska.

Aplikácie výstroja

L aplikácie ozubených kolies je ich veľa, ako som už uviedol predtým. Niektoré z jeho praktických aplikácií sú:

  • Prevodovky vozidiel.
  • Krokové motory na riadenie otáčania.
  • Hydraulické bomby.
  • Motory všetkých druhov, napríklad prvky na otáčanie alebo na prenos pohybu.
  • Diferenciálne mechanizmy.
  • Tlačiarne na pohyb hláv alebo valčekov.
  • Roboty na pohyblivé časti.
  • Priemyselné stroje.
  • Analógové hodiny.
  • Domáce spotrebiče s mechanickými časťami.
  • Elektronické zariadenia s pohyblivými časťami.
  • Motory na otváranie dverí.
  • Mobilné hračky.
  • Poľnohospodárske stroje.
  • Letectvo.
  • Výroba energie (veterná, tepelná, ...).
  • a tak ďalej

Pomocou Arduina, robotov atď. Môžete pre svoje projekty vymyslieť množstvo ďalších aplikácií. Môžete automatizovať veľa mechanizmov a hrať sa s rýchlosťami atď.

Druhy výstroja

Podľa jeho zubov a charakteristík samotného prevodového stupňa máte rôzne druhy prevodov na dosah ruky, každá s výhodami a nevýhodami, preto je dôležité zvoliť pre každú aplikáciu ten správny.

undefined najbežnejšie typy Sú to:

  • Valcovitý: sa používajú pre rovnobežné osi.
    • Rovno: sú najbežnejšie, ktoré sa používajú, keď je potrebný jednoduchý prevodový stupeň s nie veľmi vysokou rýchlosťou.
    • Špirálovitý: sú o niečo pokročilejšou verziou tých predchádzajúcich. V nich sú zuby usporiadané v rovnobežných dráhach špirály okolo valca (jednoduchého alebo dvojitého). Majú jasnú výhodu oproti priamym linkám, napríklad sú tichší, pracujú pri vyšších rýchlostiach, môžu prenášať viac energie a majú rovnomernejší a bezpečnejší pohyb.
  • Kužeľovitý: používajú sa na prenos pohybu medzi osami umiestnenými v rôznych uhloch, dokonca aj v uhle 90 °.
    • Rovno: používajú priame zuby a zdieľajú vlastnosti s rovnými valcovými.
    • Špirála: v tomto prípade podporujú vyššie rýchlosti a sily, ako sa to stalo v prípade helikálov.
  • Vnútorné zariadenie: namiesto toho, aby mali zuby alebo korunku vyrezané zvonka, majú ich zvnútra. Nie sú také bežné, ale používajú sa aj na určité aplikácie.
  • Planetáriá: je to sada prevodových stupňov používaných v určitých prevodových systémoch, kde je centrálny prevodový stupeň, okolo ktorého sa otáčajú ďalšie menšie prevodovky. Preto má tento názov, pretože sa zdá, že obiehajú.
  • Nekonečná skrutka: je to bežný prevodový stupeň v niektorých priemyselných alebo elektronických mechanizmoch. Používa ozubené koleso, ktorého zuby sú prerezané v špirálovitom tvare. Generujú veľmi konštantnú rýchlosť a bez vibrácií alebo hluku. Môžu sa prenášať na priame ozubené koleso, ktorého os je šikmo k červu.
  • Hrebienok: je to súbor ozubených kolies, ktorý je tiež bežný v niektorých mechanizmoch a ktorý umožňuje transformáciu rotačného pohybu osi na lineárny pohyb alebo naopak.

Ak sa budete venovať Jeho zloženie, môžete tiež rozlišovať medzi materiálmi, ako sú:

  • MetalesZvyčajne sú vyrobené z rôznych druhov ocele, zliatin medi, zliatin hliníka, liatiny alebo šedej liatiny, zliatin horčíka atď.
  • Plasty: používa sa v elektronike, hračkách atď. Sú to polykarbonátové, polyamidové alebo PVC ozubené kolesá, acetalové živice, PEEK polyéteretherketón, polytetrafluóretylén (PTFE) a polyméry s tekutými kryštálmi (LCP).
  • drevo: nie sú bežné, iba v starých mechanizmoch alebo v určitých hračkách.
  • Iné: je pravdepodobné, že pre veľmi špecifické prípady sa používajú iné vlákna alebo špecifické materiály.

Kde kúpiť prevodové stupne?

ozubené kolesá kúpiť

Vy nájsť rôzne typy prevodov v mnohých obchodoch s mechanickými alebo elektronickými potrebami. Tu je napríklad niekoľko príkladov:

Tieto výrobky majú malú veľkosť, ak potrebujete väčšie prevody, je pravdepodobné, že ich nenájdete tak ľahko. Ak potrebujete niečo veľmi konkrétne, môže to urobiť veľa obchodov s obracačom urob to pre teba, 3D tlačiarne Pomáhajú tiež výrobcom pri vytváraní vlastných prevodových stupňov.

Základné výpočty pre systémy ozubených kolies

ozubené kolesá

Ako môžete vidieť v tomto GIFe, musíte pochopiť, že keď zapadajú dva prevody, obe osi sa bude otáčať v opačnom smere a nie v rovnakom zmysle. Ako vidíte, pri pohľade na červenú zubatú ulicu sa stáča doprava, zatiaľ čo modrá doľava.

Z tohto dôvodu aby sa os otáčala rovnakým smerom bolo by potrebné pridať ďalšie prídavné koleso, napríklad zelené. Takto sa červená a zelená otáčajú rovnakým smerom. Je to preto, lebo keď sa modrá otáča doľava, pri zapojení modrozelenej farby bude zelená opäť meniť smer otáčania a synchronizuje sa s červenou farbou.

Ďalšia z vecí, ktorú možno v tomto GIF oceniť, je rýchlosť otáčania. Keby mali všetky prevody rovnaký priemer a rovnaký počet zubov, všetky hriadele by sa otáčali rovnakou rýchlosťou. Na druhej strane, keď sa zmení počet / priemer zuba, zmení sa aj rýchlosť. Ako vidíte v tomto prípade, červená sa otáča najrýchlejšie, pretože má menší priemer, zatiaľ čo modrá sa otáča strednou rýchlosťou a zelená je tá, ktorá sa otáča najpomalšie.

V reakcii na to je možné si myslieť, že pri hraní s veľkosťami rýchlostí je možné meniť. Máte pravdu, tak ako to dokáže bicykel s prevodmi, alebo prevodovka s prevodovými pomermi automobilu. A nielen to, môžete tiež robiť výpočty rýchlosti otáčania.

Keď máte v zábere dva prevody, jeden malý (pastorok) a ďalší veľký (koleso)sa môžu vyskytnúť nasledujúce situácie:

  • Ak si predstavíme, že motor alebo trakcia pôsobia na pastorok a koleso je poháňané, hoci sa pastorok otáča vysokou rýchlosťou a má väčšie koleso, spomalí ho a bude pôsobiť ako reduktor. Iba ak by boli rovnako veľké (pastorok = koleso), obe nápravy by sa otáčali rovnakou rýchlosťou.
  • Na druhej strane, ak si predstavíme, že to má koleso, ktoré má trakciu a použije sa na neho rýchlosť, aj keď je nízka, pastorok sa bude otáčať rýchlejšie, pretože jeho malá veľkosť funguje ako multiplikátor.

Výpočty prevodových stupňov

Keď to pochopíte, môžete pomocou aplikácie vykonať výpočet jednoduchého prevodového systému medzi dvoma prevodovými stupňami vzorec:

N1 Z1 = N2 Z2

Kde Z je počet zubov ozubených kolies 1 a 2, ktoré sú v zábere, a N je rýchlosť otáčania hriadeľov v otáčkach za minútu (otáčky za minútu alebo otáčky za minútu). Pre ejemplo, predstavte si to vo vyššie uvedenom GIF, aby ste zjednodušili:

  • Červená (pohon) = 4 zuby a motor uplatňuje na hriadeľ rýchlosť otáčania 7 otáčok za minútu.
  • Modrá = 8 zubov
  • Zelená = 16 zubov

Ak chcete v tomto systéme vypočítať zákrutu, musíte najskôr vypočítať rýchlosť modrej:

4 7 = 8 z

z = 4 7/8

z = 3.5 otáčok za minútu

To znamená, že modrý hriadeľ by sa otáčal pri 3.5 ot./min., Čo je o niečo pomalšie ako pri 4 ot./min. Červeného. Ak ste chceli vypočítať odbočku zelenej farby, teraz, keď poznáte rýchlosť modrej:

8 3.5 = 16 z

z = 8 3.5/16

z = 1.75

Ako vidíte, zelená by sa točila pri 1.75 otáčkach za minútu, čo je pomalšie ako modrá a zelená. A čo by sa stalo, ak by bol motor umiestnený na zelenej osi a hnacie koleso by sa točilo pri 4 otáčkach za minútu, potom by rotácia bola 8 otáčok za minútu pre modrú, 16 otáčok za minútu pre červenú.

Z toho teda vyplýva, že keď je hnacie koleso malé, dosiahne sa na konečnom hriadeli nižšia rýchlosť, ale väčšia sila. V prípade, že je to veľké koleso, ktoré prenáša trakciu, dosahuje malé koleso väčšiu rýchlosť, ale menšiu silu. Pretože tam sily alebo krútiaci moment iný? Pozrite sa na tento vzorec:

P = T ω

Kde P je výkon prenášaný hriadeľom vo wattoch (W), T je vyvinutý krútiaci moment (Nm), ω uhlová rýchlosť, ktorou sa hriadeľ otáča (rad / s). Ak sa výkon motora zachová a rýchlosť otáčania sa znásobí alebo zníži, potom sa zmení aj T. To isté sa stane, keď sa T udržiava na konštantnej hodnote a rýchlosť sa mení, potom sa mení P.

Pravdepodobne by ste tiež chceli vypočítať, či sa os otáča pri X ot./min., O koľko by sa posunula lineárne, tj lineárna rýchlosť. Napríklad si predstavte, že v červenej máte motor na jednosmerný prúd a na zelenej osi ste umiestnili koleso tak, aby sa motor pohyboval po povrchu. Ako rýchlo by to išlo?

Aby ste to dosiahli, stačí vypočítať obvod pneumatiky, ktorú ste nainštalovali. Ak to chcete urobiť, vynásobte priemer Pi a dá vám obvod. Vedieť, čo môže koleso napredovať pri každom otočení, a zohľadniť, čo sa otáča každú minútu, možno získať lineárnu rýchlosť ...

Tu vám ukážem video, aby ste tomu lepšie porozumeli:

Výpočty pre červy a ozubené kolesá

Pokiaľ ide o závitovkové koleso a ozubené koleso, možno vypočítať podľa vzorca:

i = 1 / Z

Je to tak preto, lebo skrutka sa v tomto systéme považuje za ozubené koleso s jedným zubom, ktoré bolo špirálovite rezané. Takže ak máte napríklad ozubené koleso so 60 zubami, bude to 1/60 (to znamená, že aby sa ozubené koleso dovŕšilo 60 otáčku, skrutka by sa musela otáčať 1-krát). Okrem toho je to mechanizmus, ktorý nie je reverzibilný ako iné, to znamená, že reťazové koleso sa nedá otočiť tak, aby sa červ otáčal, hnacím hriadeľom tu môže byť iba červ.

Výpočty hrebeňa a pastorka

Pre systém Hrebienok, výpočty sa opäť zmenia, v tomto prípade sú to:

V = (pZZ) / 60

To znamená, vynásobte rozstup zubov pastorka (v metroch), počtom zubov pastorka a počtom otáčok pastorka (v ot / min). A to je rozdelené na 60. Predstavte si napríklad, že máte systém s pastorkom s 30 zubami, rozstupom 0.025 m a rýchlosťou otáčania 40 ot./min:

V = (0.025) / 30

V = 0.5 m / s

To znamená, že by každú sekundu postupoval o pol metra. A v tomto prípade áno je to reverzibilnéTo znamená, že ak sa ozubnica pohybuje v pozdĺžnom smere, je možné pastorok dať do rotácie.

Dalo by sa dokonca vypočítať, ako dlho by trvalo uraziť vzdialenosť, a to podľa vzorca pre rovnomerný pohyb čiary (v = d / t), to znamená, že ak sa rýchlosť rovná vzdialenosti vydelenej časom, potom sa čas vymaže:

t = d / v

Preto, už keď viete napríklad rýchlosť a vzdialenosť, ktoré chcete vypočítať, predstavte si, že si chcete vypočítať, ako dlho by trvalo prejsť 1 meter:

t = 1 / 0.5

t = 2 sekundy

Dúfam, že som vám pomohol získať aspoň tie najdôležitejšie vedomosti o prevodových stupňoch, aby ste pochopili, ako fungujú a ako ich môžete vo svoj prospech využiť vo svojich budúcich projektoch.


Komentár, nechajte svoj

Zanechajte svoj komentár

Vaša e-mailová adresa nebude zverejnená. Povinné položky sú označené *

*

*

  1. Zodpovedný za údaje: Miguel Ángel Gatón
  2. Účel údajov: Kontrolný SPAM, správa komentárov.
  3. Legitimácia: Váš súhlas
  4. Oznamovanie údajov: Údaje nebudú poskytnuté tretím stranám, iba ak to vyplýva zo zákona.
  5. Ukladanie dát: Databáza hostená spoločnosťou Occentus Networks (EU)
  6. Práva: Svoje údaje môžete kedykoľvek obmedziť, obnoviť a vymazať.

  1.   Ramón dijo

    Pre výrobcu ako som ja (šťastne na dôchodku) je skvelé mať jasné, stručné a úplné informácie o tom, ako navrhnúť ozubené kolesá a vedieť ich vytlačiť. Gratulujem