gear connection for motion transmission. Metal cog tooth wheel and rack

Upotreba zupčanika u mašinskom dizajnu

Zazor, razmak između zubaca uzupčenik zupčanika , postoji  u zupčastoj transmisiji e kako bi se zupčanici spojili bez vezivanja i kako bi se osigurao prostor za film ulja za podmazivanje između zuba. Time se sprečava pregrijavanje, habanje i oštećenje zuba, kao i velika buka.

S druge strane, isti zazor uzrokuje gubitak kretanja između ulaznih i izlaznih osovina reduktora, ili zupčanika i zupčaste letve , što otežava postizanje preciznog pozicioniranja u opremi kao što su instrumenti, alatne mašinai i roboti. Za ove primene postoje tri osnovna načina za smanjenje ili uklanjanje zazora:

  • precizni zupčanici,
  • modifikovani zupčanici i
  • posebni dizajni koji pored zupčanika, koriste i druge komponente 

Precizni zupčanici

Varijable poput grešaka u proizvodnji, tolerancija pri montaži i zazora ležajeva, često povećavaju količinu zazora u zupčastom sklopu. Precizni reduktori brzine minimiziraju takve nedostatke ugradnjom dielova bliske tolerancije. Obično se kombinuju očvrsnuti precizni zupčanici  (do AGMA kvalitete 14), ležajevi ABEC kvaliteta 5 i obrađena kućišta s bliskim tolerancijama na otvore za ugradnju ležajeva.

 

Proizvođači zupčanika proizvode precizne zupčanike u malim količinama (bez masovne proizvodnje) pa mogu koristiti posebne tehnike obrade ili usklađivanje delova kako bi smanjili varijacije dimenzija. Pažljivo rukovanje i montaža sprečava male nedostatke, strugotine, udubljenja, špon ili prljavštinu koji bi takođe uticali na dimenzije.

Precizni reduktori obično ograničavaju zazor na oko 2 ° i koriste se u aplikacijama kao što su instrumenti. Jedinice veće preciznosti koje postižu zazor blizu nule koriste se u aplikacijama kao što su robotski sistemi i pokretanje osa alatnih mašina.

Modifikovani dizajn

Dizajn zupčanika može se promeniti na nekoliko načina kako bi se smanjio zazor.
Česta metode se sastoji u prilagođavaju zazora zuba zupčanika prilikom početne montaže. Sa ovim pristupom, zazor se vremenom povećava zbog trošenja, koje zahteva ponovno podešavanje.

Drugi dizajni koriste opruge za držanje zupčanika u konstantnom kontaktu  tokom njihovog radnog veka. Ova metoda ima mnogo nedostataka. Ponajpre, to je veliko trenje između zuba, a samim tim i habanje, koje nastaje eliminacijom (istiskivanjem) uljnog filma između zuba. Sila trenja raste sa opterećenjem, tako da se taj metod može koristiti isključivo u aplikacijama sa malim opterećenjem. Takođe, veliki problem predstavlja i buka, kao i mogućnost zaglavljivanja zbog konstantnog pritiska koji vrši opruga. Bolji rezultati se postižu sa upotrebom elemenata veće klase tačnosti (Q7, Q6). Preporučuje se samo za mala opterećenja i sporija kretanja.

Uobičajene metode projektovanja su : kratka osna udaljenost, oprugu koja pritiska zupčanik na zupčastu letvu, plastična punila na zupcima zupčanika, konusne zupčanike, prednapregnute podeljene zupčaničke i sisteme sa duplim zupčanicima. 

Kod reduktora, jedan od sofisticiranijih načina kontrole zazora naziva se prednaprezanje zupčanika. Torziona opruga na posljednjem pogonskom zupčaniku u sistemu pritiska jednu stranu zuba zupčanika kako bi se uklonio zazor. Opruga ograničavaju, koči kretanje posljednjeg stupnja prijenosa. Za neograničeno okretanje, pomoćni motor može osigurati opterećenje umjesto opruge ili težine.

Ova metoda je posebno korisna za zupčaste sklopove sa više stepena redukcije, gdje je zazor kumulativan. Verzije sa oprugom najbolje funkcionišu u jednosmernim pogonima sa malim obrtnim momentom. 
Posebno efikasno rješenje za sisteme minijaturnih zupčastih zupčanika sastoji se od dvosmjernih prenosnika sa identičnim zupčanicima postavljenim paralelno. Zupčanici su namotani jedan na drugi (rotirani u suprotnim smjerovima) kako bi se zubi spojili. Zatim se vratilo motora sa zupčanikom ubacuje u glavu zupčanika radi održavanja prednaprezanja zuba. Djeluje kao opružno opterećenje na prijenosniku iako nema opruge. Ova metoda omogućuje rad bez zazora bez posebno dizajniranih zupčanika. Međutim, udvostručuje potreban broj zupčanika u sistemu i uključuje dodatno vrijeme montaže.

Nepokretni i pokretni sklop eliminacije zazora promenom visine
Regulisanje zazora kod konusnog zupčanika
Metoda smanjivanja udaljenosti središta zupčanika

Najjednostavniji i najčešći način smanjenja zazora u paru zupčanik- zupčasta letva, je skraćivanje udaljenosti između njihovih središta. Time se zupčanici pomiču u čvršći sklop, sa malim ili čak nula razmakom između zuba. Na taj način se eliminišeučinak varijacija udaljenosti centra zupčanika, dimenzija zuba i ekscentričnosti ležaja. Da biste skratili visinu centra zupčanika, ili namestite zupčanike na fiksnu udaljenost i pričvrstite ih fiksno, vijcima (Nepokretni sklop), ili ih pritisnite oprugom tako da ostanu čvrsto povezani (Pokretni sklop).

Nepokretni sklopovi obično se koriste u aplikacijama za velika opterećenja gde reduktori često moraju promeniti smer rotacije (dvosmjerno). Iako “fiksni”, njima će često trebati ponovno podešavanje tokom servisiranja, kako bi nadoknadili trošenje zuba. Konusni, cilindrični, spiralni i pužni zupčanici pogodni su za fiksne aplikacije. Sklopovi s oprugom, s druge strane, održavaju konstantan nulti zazor i uglavnom se koriste za sporije aplikacije s malim obrtnim momentom.

Konusni zupčanici traže drugi pristup. Ovi zupčanici imaju zube izrezane pod blagim uglom kako bi se dobio konusni oblik zuba. Montažer podešava zazor zuba pomičući zupčanike jedan prema drugom u aksijalnom smjeru.

Metoda podeljenog zupčanika

Druga metoda podijeljenog zupčanika sastoji se od dve polovine zupčanika postavljene jedna do druge. Jedna polovina je pričvršćena na osovinu, dok je druga centrična sa prvom, silom opruge rotirana za mali ugao, koji popunjava međuzublje. Ovo povećava efektivnu debljinu zuba tako da potpuno ispunjava zubni prostor zupčanika, čime se uklanja zazor. I kod podeljenog zupčanika postoji druga verzija, sa fiksnim podešavanjem otklona druge polovine, i njegovim fiksiranjem vijcima prilikom montaže.

Podijeljeni zupčanici se uglavnom  koriste pri malim opterećenjima i pri malim brzinama.

Zupčanici sa kosim zubima (Helical) zahtevaju drugačiju konstrukciju. Ovi zupčanici imaju zube izrezane pod uglom. Montažer podešava zazor zuba pomičući jednu polovinu zupčanika  prema drugoj u aksijalnom smeru, i fiksira njihovo rastojanje kada se bokovi zubaca dodiruju na obe strane.

Mertoda umetanja elastomera u međuzublje

U ovom dizajnu, jedan zupčanik u paru za spajanje ima komad elastičnog materijala koji prolazi kroz središte zubaca zupčanika. Ovo plastično punilo se lako proteže izvan profila metalnih zuba kako bi prihvatilo zazor za opterećenja unutar kapaciteta plastike. Međutim, zazor se na kraju povećava zbog deformacije i trošenja materijala.

Mehanički sistem sa dva zupčanika RADEX KRP+
Električni -servo sistem sa dva zupčanika
Metod sa dva paralelna zupčanika

System sa nultim zazorima koji eliminišu zazor svih osa, pružajući precizno pozicioniranje i ponavljanje. Tačnost pozicioniranja održava se pri ubrzanju i usporavanju, kao i pri promeni smjera kretanja.

Osovinski zazor se uklanja pomoću dva paralelna zupčanika koji se nalaze na istoj zupčastoj letvi. Zupčanici su instalirani u istom kučištu, u krutoj međuosovinskoj vezi. Mehanički prednapregnuti sistem koristI sinhronizovane spregnute zupčanike u postavci master/slave. Jedan zupčanik je pogonski i pokreće osu (“master”), dok je drugi zupčanik (“slave”), “unapred učitan” kako bi se uklonio zazor. Prednaprezanje se stvara mehanički, zakretanjem za određen ugao, kako bi suprotni bokovi zubaca nalegali na letvu), ili elektronski pomoću posebnog upravljačkog sklopa motora, i pogonskog motora za svaki zupčanik posebno. Sistemi sa dva posebna pogona, i elektronskom regulacijom prednaprezanja se takođe mogu podesiti da se kreću zajedno tokom ciklusa kada zazor nije kritičan. Dakle, električno instalirani sistemi sa dva zupčanika, koriste dva sklopa motora/reduktora s dvostrukim zupčanicima koji se kreću na istoj zupčastoj letvi,  u postavci master/slave. 

Pogoni su idealni za širok raspon primena, uključujući pokretne portale i stubove i glodalice, između ostalog, u industrijama kao što su rukovanje materijalima, automatizacija, vazduhoplovstvo, obrada drveta, alatne mašine i robotika.

Posebni dizajni

Za aplikacije kojima je potreban nulti ili vrlo mali zazor, razmislite o posebnim vrstama reduktora brzine koji prenose kretanje s komponentama osim tradicionalnih zupčanika. Primeri uključuju harmoničke, cikloidne, epiciklične i vučne pogone. Ovi uređaji koštaju više i odgovaraju aplikacijama gde performanse nadmašuju ograničenja u pogledu troškova. Harmonični pogoni, koji se nazivaju i nutacijski sistemi, koriste elastično skretanje fleksibilnog zupčanika za prenos kretanja. Oni mogu smanjiti zazor na 1 lučni min ili manje, iako je 10 do 15 lučnih min češći.

 

Harmonični pogoni nude prenosni odnos od 5: 1 do 10.000: 1 i održavaju najveći obrtni moment do 57 KN-m. Pogoni s ravnim harmonikom dostupni su za aplikacije s ograničenim prostorom. U kombinaciji s motorom  i integririsanim enkoderom, takvi pogoni rade u robotskim i automatizovanim aplikacijama, uglavnom za integralne pogone. Uprkos ovim prednostima, zazor se povećava sa habanjem.

Cikloidni pogoni i slični kuglični reduktori ili okretni kuglični zupčanici nemaju zupčanike. Umjesto toga, oni prenose obrtni moment kroz unapried instalirane kuglice, valjke ili igle s jedne pokretne ploče na drugu. Ovi uređaji pružaju nultu reakciju i nisku buku, ali im je potrebno prethodno učitavanje u servisu kako bi ostali bez zastoja. Rade glatko, podnose velika udarna opterećenja i vibracije i imaju efikasnost do 95%. Obično se spajaju s pneumatskim ili električnim pogonima.

Epiciklični pogoni sadrže disk izvan centra na ulaznom vratilu koji generiše epiciklično kretanje i okreće planetarne zupčanike unutar nepomičnog unutrašnjeg zupčanika. Neke verzije nemaju zube. Ovi pogoni nude visoku krutost, nisku inerciju i zazor od 0,5 do 5 lučnih min.
Koriste se uglavnom u velikim mašinama kao što su dizala, lokomotive i prijenosnici helikoptera.

    Ostavite odgovor

    Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Neophodna polja su označena *

    Main Menu