Gears: lahat ng kailangan mong malaman tungkol sa mga sprockets na ito

Los gears Ang mga ito ay nasa maraming kasalukuyang mga mekanismo, mula sa mga analog na orasan, hanggang sa mga makina ng sasakyan, mga kahon ng gearbox, sa pamamagitan ng mga robot, printer, at maraming iba pang mga sistemang mechatronic. Salamat sa kanila, ang mga sistema ng paghahatid ay maaaring gawin at lampas sa paggalaw ng paglilipat, maaari rin nilang baguhin ito.

Samakatuwid, ang mga ito ay napakahalagang elemento na dapat mong malaman kung paano sila gumagana Tama Sa ganoong paraan, maaari mong gamitin ang tamang mga gears para sa iyong mga proyekto at mas mahusay na maunawaan kung paano ito gumana ...

Ano ang gamit?

Mayroong mga sistema ng kadena, mga sistema ng kalo, mga gulong ng alitan, atbp. Lahat sila mga sistema ng paghahatid may mga kalamangan at dehado. Ngunit sa kanilang lahat, ang sistema ng gear ay nakalantad, na karaniwang mga paborito para sa kanilang mga pag-aari:

• Maaari nilang mapaglabanan ang malalaking pwersa dahil sa kanilang mga ngipin nang hindi nadulas, na maaaring mangyari sa mga gulong ng alitan o pulley.
• Ito ay isang nababaligtad na sistema, na may kakayahang magpadala ng lakas o paggalaw sa parehong direksyon.
• Pinapayagan nila ang napaka tumpak na paggalaw ng paggalaw, tulad ng makikita sa stepper motor, Halimbawa.
• Pinapayagan nilang lumikha ng mga compact transmission system sa harap ng mga kadena o pulley.
• Ang magkakaibang laki ay maaaring pagsamahin upang makagambala sa pag-ikot ng bawat axis. Pangkalahatan, kapag ginamit ang dalawang sprockets, ang mas malaking gamit ay tinatawag na gulong at maliit na pinion.

Un gamit o cogwheel ito ay hindi hihigit sa isang uri ng gulong na may isang serye ng mga ngipin na inukit sa panlabas o panloob na gilid, depende sa uri ng gulong ito. Ang mga sprockets na ito ay magiging paikot na paggalaw upang makabuo ng metalikang kuwintas sa mga shaft na kung saan sila ay nakakabit, at maaari silang mapagsama upang makabuo ng mas kumplikadong mga sistema ng gear, magkakasama ng kanilang mga ngipin.

Malinaw na, para posible iyon, ang uri at laki ng ngipin Dapat na tumugma. Kung hindi man ay hindi sila magkatugma at hindi magkakasya. Ang mga parameter na ito ay tinalakay sa susunod na seksyon ...

Mga bahagi ng isang gear

Para sa dalawang gears upang magkakasama, ang diameter at bilang ng mga ngipin ay maaaring iba-iba, ngunit dapat nilang igalang ang isang serye ng mga kadahilanan na kung ano ang gumagawa ng gear maging magkatugma sa bawat isa, tulad ng uri ng ngipin na ginagamit nila, ang sukat, atbp.

Tulad ng nakikita mo sa nakaraang imahe, mayroong maraming bahagi sa isang gear dapat mong malaman:

• Septum o braso: ito ang bahagi na namamahala sa pagsali sa korona at sa kubo upang maipadala ang kilusan. Maaari silang maging higit pa o mas mababa makapal, at ang komposisyon at lakas nito ay higit sa lahat ay nakasalalay sa lakas at timbang. Minsan sila ay karaniwang tinusok upang mabawasan ang timbang, iba pang mga oras na isang solidong pagkahati ay napili.
• Kubo: ito ang bahagi kung saan ang shaft ng shaft ng paggalaw ay isinama at kung saan ay naka-attach sa pagkahati.
• Putong: ay ang lugar ng gear kung saan naputol ang ngipin. Ito ang pinakamahalaga, dahil ang pagiging tugma, pag-uugali at pagganap ng gear ay nakasalalay dito.
• Ngipin: ito ay isa sa mga ngipin o protrusion ng korona. Ang ngipin ay maaaring nahahati sa maraming bahagi:
  • Cresta: ay ang panlabas na bahagi o dulo ng ngipin.
  • Mukha at tabi: ay ang itaas at mas mababang bahagi ng gilid ng ngipin, iyon ay, ang ibabaw ng contact sa pagitan ng dalawang mga gulong ng gear na mata.
  • Valley: ito ang mas mababang bahagi ng ngipin o intermediate na lugar sa pagitan ng dalawang ngipin, kung saan ang tuktok ng isa pang may ngipin na gulong kung saan ito matatagpuan.

Ang lahat ng ito ay bumubuo ng isang serye ng mga geometry ng korona makikilala ang mga uri at katangian ng mga gears:

• Rooting bilog: nagmamarka ng lambak o ilalim ng ngipin. Iyon ay, nililimitahan nito ang loob ng diameter ng gear.
• Primitive na bilog: Itinataguyod ang paghahati sa pagitan ng dalawang bahagi ng gilid ng ngipin: mukha at gilid. Ito ay isang napakahalagang parameter, dahil ang lahat ng iba pa ay tinukoy batay dito. Hahatiin nito ang ngipin sa dalawang bahagi, ang dedendum at ang addendum.
  • Paa ng ngipin o dedendum: ay ang mas mababang lugar ng ngipin na nasa pagitan ng orihinal na sirkulasyon at ng ugat ng bilog.
  • Ulo ng ngipin o addendum: itaas na lugar ng ngipin, na mula sa orihinal na sirkulasyon at ang panlabas.
• Ulo ng ulo- ay markahan ang tuktok ng ngipin, iyon ay, ang panlabas na diameter ng gear.

Tulad ng naiisip mo, depende sa korona, diameter at mga uri ng ngipin, maaari mo iba-iba ang gamit ayon:

• Bilang ng mga ngipin: tutukuyin nito ang gear ratio at isa sa mga pinaka tumutukoy na parameter upang matukoy ang pag-uugali nito sa isang transmission system.
• Taas ng ngipin: ang kabuuang taas, mula sa lambak hanggang sa rabung.
• Paikot na hakbang: distansya sa pagitan ng isang bahagi ng ngipin at ng parehong bahagi ng susunod na ngipin. Iyon ay, kung gaano kalayo ang layo ng mga ngipin, na kung saan ay nauugnay din sa bilang.
• Kapal: ang kapal ng gamit.

Mga Application ng Gear

ang application ng gear maraming, tulad ng na-comment ko dati. Ang ilan sa mga praktikal na aplikasyon nito ay:

• Mga gearbox ng sasakyan.
• Stepper motors para sa pag-on control.
• Mga haydroliko na bomba.
• Ang mga engine ng lahat ng uri, tulad ng mga elemento ng paglipat o paggalaw ng paggalaw.
• Mga mekanismo ng pagkakaiba.
• Mga printer upang ilipat ang mga ulo o roller.
• Mga robot para sa paglipat ng mga bahagi.
• Makinang pang-industriya.
• Mga orasan ng analog.
• Mga gamit sa bahay na may mga piyesa ng makina.
• Mga elektronikong aparato na may gumagalaw na mga bahagi.
• Motors ng pagbubukas ng pinto.
• Mga laruan sa mobile.
• Makinarya sa bukid.
• Mga Aeronautics.
• Produksyon ng enerhiya (hangin, thermal, ...).
• at iba pa

Maaari kang mag-isip ng maraming iba pang mga application para sa iyong mga proyekto sa Arduino, mga robot, atbp. Maaari mong i-automate ang maraming mga mekanismo at maglaro nang may bilis, atbp.

Mga uri ng gears

Ayon sa ngipin at mga katangian ng gear mismo, mayroon ka iba't ibang uri ng gears sa iyong mga kamay, ang bawat isa ay may mga kalamangan at kawalan, kaya't mahalagang pumili ng tama para sa bawat aplikasyon.

Los pinakakaraniwang uri tunog:

• Cylindrical: ay ginagamit para sa mga parallel axes.
  • Diretso: sila ang pinakakaraniwan, ginagamit kapag kailangan ng isang simpleng gamit na hindi gaanong mataas ang bilis.
  • Helical: ang mga ito ay isang medyo mas advanced na bersyon ng mga nauna. Sa mga ito ang mga ngipin ay nakaayos sa mga parallel na landas ng helix sa paligid ng isang silindro (solong o doble). Mayroon silang malinaw na kalamangan sa mga tuwid na linya, tulad ng pagiging mas tahimik, pagpapatakbo sa mas mataas na bilis, ay maaaring magpadala ng mas maraming lakas, at magkaroon ng isang mas pare-pareho at ligtas na paggalaw.
• Conical: ginagamit ang mga ito upang maipadala ang kilusan sa pagitan ng mga palakol na nakalagay sa iba't ibang mga anggulo, kahit na sa 90º.
  • Diretso: Gumagamit sila ng tuwid na ngipin at nagbabahagi ng mga katangian sa mga tuwid na silindro.
  • Spiral: sa kasong ito suportado nila ang mas mataas na bilis at puwersa, tulad ng nangyari sa mga helical.
• Panloob na gamit: sa halip na ang mga ngipin o korona ay nakaukit sa labas, mayroon sila sa loob. Hindi sila karaniwan, ngunit ginagamit din ito para sa ilang mga application.
• Mga Planetarium: ito ay isang hanay ng mga gears na ginamit sa ilang mga system ng paghahatid kung saan mayroong isang gitnang gear sa paligid kung saan paikutin ang iba pang mga mas maliit. Iyon ang dahilan kung bakit mayroon itong pangalang iyon, dahil tila nagmumula sila.
• Walang katapusang tornilyo: ito ay isang pangkaraniwang gamit sa ilang mekanikal o elektronikong mekanismo. Gumagamit ito ng isang gear na ang mga ngipin ay pinutol sa isang hugis na spiral. Bumubuo ang mga ito ng isang napaka-pare-pareho ang bilis at walang mga panginginig ng boses o ingay. Maaari silang magpadala sa isang tuwid na may ngipin na gulong na ang axis ay pahilig sa bulate.
• Rack at pinion: ito ay isang hanay ng mga gears na karaniwan din sa ilang mga mekanismo at pinapayagan ang isang paikot na paggalaw ng isang axis na mabago sa isang linear na kilusan o kabaligtaran.

Kung dadalo ka sa Ang kanyang komposisyon, maaari mo ring pag-iba-ibahin ang mga materyales tulad ng:

• RilesKaraniwan ang mga ito ay gawa sa iba't ibang uri ng bakal, tanso na haluang metal, aluminyo na haluang metal, cast iron o grey cast iron, magnesiyo na haluang metal, atbp.
• Mga plastik: ginamit sa electronics, laruan, atbp. Ang mga ito ay mga polycarbonate, polyamide o PVC gears, acetal resins, PEEK polyhereherketone, polytetrafluoroethylene (PTFE), at mga likidong kristal na polymer (LCP).
• Madera: hindi sila karaniwan, sa mga lumang mekanismo lamang o sa ilang mga laruan.
• mga iba: malamang na para sa napaka-tukoy na mga kaso ang ibang mga hibla o partikular na materyales ang ginagamit.

Saan bibili ng mga gamit?

Mo maghanap ng iba`t ibang uri ng gears sa maraming mga tindahan ng mekanikal o electronics. Halimbawa, narito ang ilang mga halimbawa:

• Kit ng plastic gear ng motor. Na may 64 iba't ibang mga uri.
• Walang nahanap na mga produkto
• Kit ng 16 magkakaibang mga bahagi ng metal, kabilang ang mga helical.
• Kit ng plastic spindle gear.

Ang mga produktong ito ay maliit sa sukat, kung kailangan mo ng mas malaking gears malamang na hindi mo ito madaling hanapin. Gayundin, kung kailangan mo ng isang bagay na tiyak na tiyak, maraming mga pagawaan ng workshop ay maaaring gawin mo para sayo. ang 3D printer tinutulungan din nila ang mga gumagawa na lumikha ng kanilang sariling mga gears.

Pangunahing mga kalkulasyon para sa mga sprocket system

Tulad ng nakikita mo sa GIF na ito, dapat mong maunawaan na kapag ang dalawang gears mesh, parehong palakol paikutin sa kabaligtaran at hindi sa parehong kahulugan. Tulad ng nakikita mo, kung titingnan mo ang pulang jagged rue ay lumiliko ito sa kanan, habang ang asul ay lumiliko sa kaliwa.

Samakatuwid, para sa isang axis upang paikutin sa parehong direksyon kinakailangan na magdagdag ng isa pang karagdagang gulong, tulad ng berde. Sa ganoong paraan, pula at berde paikutin sa parehong direksyon. Ito ay sapagkat, tulad ng asul na pag-ikot sa kaliwa, kapag umaakit sa asul-berde, berde ay babaligtad muli ang direksyon ng pag-ikot, magkakasabay sa pula.

Ang isa pang bagay na maaaring pahalagahan sa GIF na iyon ay bilis ng pagliko. Kung ang lahat ng mga gears ay may parehong diameter at bilang ng mga ngipin, ang lahat ng mga shaft ay umiikot sa parehong bilis. Sa kabilang banda, kapag binago ang bilang ng mga ngipin / diameter, binago rin ang bilis. Tulad ng nakikita mo sa kasong ito, ang pula ay ang pinakamabilis na pag-ikot, dahil mayroon itong isang mas maliit na diameter, habang ang asul na pag-ikot sa isang katamtamang bilis at berde ang isa na umiikot nang pinakamabagal.

Bilang tugon dito, maaari mong isipin na sa pamamagitan ng paglalaro ng mga laki maaari mong baguhin ang bilis. Tama ka, tulad ng magagawa ng bisikleta sa mga gearshift o ginagawa ito ng gearbox sa mga ratio ng gear ng isang kotse. At hindi lamang iyon, maaari ka ring gumawa ng mga kalkulasyon sa bilis ng pag-on.

Kapag mayroon kang dalawang gears na meshed, isa maliit (pinion) at isa pang malaki (gulong), ang mga sumusunod ay maaaring mangyari:

• Kung naiisip natin na ang motor o traksyon ay inilalagay sa pinion at ang gulong ay hinihimok, bagaman ang pinion ay umiikot sa mataas na bilis, pagkakaroon ng isang mas malaking gulong, babagal nito, gumaganap bilang isang reductor. Kung magkapareho lang sila ng laki (pinion = wheel) ay magkakaroon ng parehong axle na paikutin sa parehong bilis.
• Sa kabilang banda, kung naiisip natin na ang gulong ang mayroong lakas at isang bilis ang inilalapat dito, kahit na mababa ito, ang pinion ay magiging mas mabilis, dahil ang maliit na sukat nito ay gumaganap bilang nagpaparami.

Mga kalkulasyon sa paghahatid ng gear

Kapag naintindihan mo na ito, maaari mong maisagawa ang mga kalkulasyon ng isang simpleng sistema ng paghahatid sa pagitan ng dalawang mga gears sa pamamagitan ng pag-apply ang formula:

N1 Z1 = N2 Z2

Kung saan ang Z ay ang bilang ng mga ngipin ng mga gears 1 at 2 na nakatago at N ang bilis ng pag-ikot ng mga shaft sa RPM (mga rebolusyon bawat minuto o mga rebolusyon bawat minuto). Para kay ejemplo, isipin na sa GIF sa itaas, upang gawing simple:

• Pula (drive) = 4 na ngipin at ang motor ay naglalagay ng isang bilis ng pag-ikot sa baras nito na 7 RPM.
• Asul = 8 ngipin
• Green = 16 ngipin

Kung nais mong kalkulahin ang pagliko sa sistemang ito, dapat mo munang kalkulahin ang bilis ng asul:

4 7 = 8 z

z = 4 7/8

z = 3.5RPM

Iyon ay, ang asul na baras ay umiikot sa 3.5 RPM, medyo mas mabagal kaysa sa 4 RPM ng pula. Kung nais mong kalkulahin ang pagliko ng berde, ngayong alam mo na ang bilis ng asul:

8 3.5 = 16 z

z = 8 3.5/16

z = 1.75

Tulad ng nakikita mo, ang berde ay umiikot sa 1.75 RPM, na kung saan ay mas mabagal kaysa sa asul at berde. At ano ang mangyayari kung ang motor ay matatagpuan sa berdeng axis at ang gulong sa pagmamaneho ay umiikot sa 4 RPM, kung gayon ang pag-ikot ay 8 RPM para sa asul, 16 RPM para sa pula.

Sinusundan nito na, kapag ang drive wheel ay maliit, ang isang mas mababang bilis ay nakakamit sa huling shaft, ngunit mas malaki ang puwersa. Sa kaganapan na ito ay ang malaking gulong na nagdadala ng traksyon, ang maliit na gulong ay nakakamit ng mas mataas na bilis, ngunit mas kaunting lakas. Kasi doon kapangyarihan o metalikang kuwintas iba? Tingnan ang formula na ito:

P = T ω

Kung saan ang P ay ang lakas na ipinadala ng baras sa watts (W), ang T ay ang nabuong metalikang kuwintas (Nm), ω ang angular na tulin kung saan umiikot ang baras (rad / s). Kung ang lakas ng motor ay pinananatili at ang bilis ng pag-ikot ay pinarami o nabawasan, pagkatapos ay binago rin ang T. Ang parehong nangyayari kung ang T ay pinananatiling pare-pareho at ang bilis ay iba-iba, pagkatapos ay mabago ang P

Marahil ay nais mo ring kalkulahin kung ang isang axis ay umiikot sa X RPM, kung magkano ang isusulong na linearly, iyon ay, ang linear tulin. Halimbawa, isipin na sa pula ay mayroon kang isang DC motor at sa berdeng axis ay naglagay ka ng isang gulong upang ang isang motor ay maglakbay sa isang ibabaw. Gaano kabilis ito pupunta?

Upang magawa ito, kailangan mo lang kalkulahin ang paligid ng gulong na na-install mo. Upang magawa ito, i-multiply ang diameter ng Pi at bibigyan ka nito ng paligid. Alam kung ano ang maaaring isulong ng gulong sa bawat pagliko at isinasaalang-alang kung ano ang lumiliko sa bawat minuto, maaaring makuha ang tulin na bilis ...

Dito ipapakita ko sa iyo ang isang video upang maunawaan mo ito sa isang mas mahusay na paraan:

Mga kalkulasyon para sa worm gear at sprocket

Ukol sa worm gear at sprocket, maaaring kalkulahin sa pormula:

i = 1 / Z

Ito ay sapagkat ang tornilyo ay isinasaalang-alang sa sistemang ito bilang isang solong sprocket ng ngipin na na-helically cut. Kaya't kung mayroon kang isang 60 sprocket ng ngipin, halimbawa, pagkatapos ito ay magiging 1/60 (nangangahulugan ito na ang tornilyo ay kailangang lumiko ng 60 beses para makumpleto ang 1 sprocket). Bilang karagdagan, ito ay isang mekanismo na hindi nababaligtad tulad ng iba, iyon ay, ang sprocket ay hindi maaaring ibaling upang ang bulate ay umiikot, ang bulate lamang ang maaaring maging drive shaft dito.

Mga kalkulasyon ng rak at pinion

Para sa system Rack at pinion, nagbabago muli ang mga kalkulasyon, sa kasong ito sila ay:

V = (p Z N) / 60

Iyon ay, i-multiply ang pitch ng pinion ngipin (sa metro), sa bilang ng mga pinion na ngipin, at sa bilang ng mga pinion na liko (sa RPM). At nahahati iyon sa 60. Halimbawa, isipin na mayroon kang isang system na may 30 pinion ng ngipin, isang 0.025m pitch, at isang 40 RPM spin speed:

V = (0.025) / 30

V = 0.5 m / s

Iyon ay, isusulong nito ang kalahating metro bawat segundo. At, sa kasong ito, oo nababaligtad itoIyon ay, kung ang rack ay inilipat nang paayon, ang pinion ay maaaring gawin upang paikutin.

Maaari mo ring kalkulahin kung gaano katagal ang paglalakbay sa isang distansya sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa formula para sa pare-parehong paggalaw ng linya (v = d / t), iyon ay, kung ang tulin ay katumbas ng distansya na hinati ng oras, pagkatapos ang oras ay malinis:

t = d / v

Samakatuwid, alam na ang bilis at distansya na nais mong kalkulahin, halimbawa, isipin na nais mong kalkulahin kung gaano katagal ang paglalakbay sa 1 metro:

t = 1 / 0.5

t = 2 segundo

Inaasahan kong natutulungan ka kong makakuha ng kahit na anong pinakamahalagang kaalaman tungkol sa mga gears, upang maunawaan mo kung paano ito gumagana at kung paano mo magagamit ang mga ito sa iyong kalamangan sa iyong mga susunod na proyekto.