Hvad er koniske tandhjul? | Eksempler og anvendelser 2024

Kraftoverførsel spiller en afgørende rolle i maskiner. Keglehjulsgear er en af de vigtigste komponenter, som sikrer problemfri drift i mange applikationer. I denne artikel skal vi læse om koniske tandhjul, deres funktioner og forskellige anvendelser.

Uanset om du er ingeniør eller nybegynder og søger værdifuld information om koniske tandhjul, vil denne guide udvide dit kendskab til mekaniske komponenter.

Hvis du bruger koniske gear til at ændre kraftoverføringens retning, vil du kunne overføre kraft fra én kilde i alle retninger.

Hvad er skråtstillede tandhjul?

Koniske tandhjul bruges i kombination med andre koniske tandhjul. Det har tænder skåret ind i siderne af en kegle og bruges til at overføre rotation mellem to akser, der skærer hinanden i rette vinkler. De installeres, så deres roterende akser krydser hinanden, når kraftaksens retning ændres til en anden akse, eller når man kombinerer koniske tandhjul.

Typer af koniske tandhjul

• Lige konisk gear:
• Spiralformet keglegear:
• Zerol keglehjulsgear:
• Hypoidgear:
• Miter gear:

Keglehjulsgear bruges i vid udstrækning i alle industrier og er opdelt i flere typer. Koniske tandhjul produceres i enorme mængder over hele verden. Derudover, med en markedsandel på ca. 42%Kina fører de to andre lande, Japan og Sydkorea, med andele på henholdsvis 16% og 6%. På samme måde har gearproducenter i USA også en stor andel af markedet.

Følgende er de mest almindelige typer af koniske tandhjul:

Lige keglehjulsgear

Lige koniske tandhjul er med en markedsandel på 43% den største produktkategori inden for koniske tandhjul. Et lige konisk gear er en type konisk gear, hvor tænderne er skåret lige og tilspidses mod gearets spids. Da den kraft, der virker i aksial retning, er lille, bruges det ofte på steder, hvor trykbelastningen er modsatrettet.

Det har også den fordel, at det forenkler lejet. Ulempen er, at støjen og vibrationerne stiger, når de roterer ved høje hastigheder. På grund af disse egenskaber anbefales lige koniske gear, når omkostningerne er en prioritet, højhastighedsrotation ikke er påkrævet, og støj ikke er et problem.

Bruges generelt ved drift med relativt lav hastighed (omkredshastighed på 2 m/s eller mindre). Det er relativt let at fremstille og er især velegnet til værktøjsmaskiner, trykmaskiner osv. samt differentialudstyr - det mest populære koniske gear til kraftoverførsel.

Spiralformet keglehjulsgear

Spiralformede koniske tandhjul er en anden type koniske tandhjul. Tandsporene er spiralformede og spiralformede, hvilket skaber en spiralformet vinkel, og de to krydsende tandhjul fletter sig ind i hinanden og skaber en stærkere indgriben. Fordelene er bl.a. lav støj og vibrationer, selv ved højhastighedsrotation, høj tandoverfladestyrke og mindre stress på tandoverfladen.

Derudover har det et buet tandspor (typisk en bue) på stigningskeglen, hvilket giver mulighed for en mere jævn drift end lige koniske gear. Det bruges primært til højhastighedsdrift med en omkredshastighed på 10 m/s eller mere.

Zerol keglehjulsgear (spiralformet keglehjulsgear)

Et spiralformet keglehjulsgear med en spiralvinkel på 0 grader kaldes også et nul-keglehjulsgear. Det er et konisk tandhjul, der har samme egenskaber som lige koniske tandhjul og spiralformede koniske tandhjul med samme kraft på tænderne.

Sammenlignet med spiralformede koniske tandhjul er den største fordel, at trykbelastningen kan undertrykkes. Det bruges i industrielt udstyr og biler. Tandsporene er buede og har et meget smukt udseende. Men i modsætning til tandprofilen på et spiralformet konisk tandhjul har det ikke en tandprofil, hvor tænderne er snoet sammen i en konisk form på den ydre periferi.

Hypoidgear

Et hypoidgear har spiralformede tandspor og forskudte aksler, der hverken er parallelle eller skærer hinanden på gearets indgangs- eller udgangsside. Selvom de ligner spiralformede koniske tandhjul, adskiller de sig ved, at deres akser skærer hinanden.

Begge har det til fælles, at de udnytter et stort reduktionsforhold og bruges med stort drejningsmoment. Disse gear bruges hovedsageligt i bilers drivsystemer, togsystemer, hastighedsreduktioner (busser, lastbiler, luksuriøse privatbiler) osv.

Fordelene ved hypoidgear omfatter et stort reduktionsforhold, lav støj og vibration og styrke, der kan modstå et stort drejningsmoment. Med hensyn til reduktionsforholdet kan hypoidgear øge antallet af tænder på indgangssiden (hypoid pinion) og udgangssiden (hypoid gear).

Miter gear

Gear med samme antal tænder kaldes geringsgear. Standardakselvinklen er 90 grader, og stigningsplanet er 45 grader. Der findes også 45-graders, 60-graders og 120-graders miter-gear, og miter betyder gerning eller samling. Disse er de kraftoverførende, drivende og transporterende dele af udstyret.

Kraft kan overføres gennem ortogonale akser. Det bruges ofte i applikationer, hvor der ikke er behov for at skifte gear, blot ved at ændre en aksels rotationsretning.

Miter-gear er primært egnet til brug i halvlederindustrien, fødevareindustrien, generelle industrimaskiner og landbrugsmaskiner.

Hvad er spiralformede tandhjul?

Spiralgear, også kendt som skrueformede gear. Det er en type gear med tænder, der er skåret i en vinkel langs gearets overflade.

Her er deres vigtigste funktioner:

1. Spiralformede tænder:
2. Reduceret støj og vibrationer:
3. Højere effektivitet:
4. Aksial trykbelastning:

Forstå forskellen mellem koniske og spiralformede gear

Lige keglehjulsgear vs. spiralformet keglehjulsgear

Funktion	Lige keglehjulsgear	Spiralformet keglehjulsgear
Tandprofil	Lige tænder skåret langs kegleaksen	Spiralformede tænder med en buet profil
Støjniveau	Mere støjende på grund af tandpåvirkning ved indgreb	Mere støjsvag på grund af gradvis tandindgreb
Vibrationer	Højere vibrationer på grund af stød	Lavere vibrationer på grund af jævnere indgreb
Trykbelastning	Lav aksial trykbelastning	Højere aksial trykbelastning på grund af spiralformede vinkler
Effektivitet	Lavere effektivitet ved høje hastigheder	Højere effektivitet ved høje hastigheder
Anvendelser	– Low-speed applications – Cost-sensitive applications – Applications where noise is not a major concern	– High-speed applications – Applications requiring smooth operation – Applications where noise reduction is important
Kompleksitet i produktionen	Enklere at fremstille	Mere kompleks at fremstille
Omkostninger	Generelt lavere omkostninger	Generelt højere omkostninger

 

Tekniske aspekter af koniske tandhjul

Aspekt	Beskrivelse
Definition	Tandhjul med tænder, der er skåret langs flankerne af en kegle.
Nøglefunktion	Konisk form og skafter, der krydser hinanden i vinkler (normalt 90 grader).
Hovedfunktion	Overfører kraft mellem krydsende aksler og ændrer rotationsretningen.
Fordele	– Compact design for changing shaft direction. – Cost-effective (straight bevel gears).
Ulemper	– Straight bevel gears can be noisy at high speeds. – Some types generate axial thrust load.

Keglehjulsgear er økonomiske, har lang levetid og høj funktionalitet sammenlignet med metal- eller plastgear. De er mere effektive end snekkegear og har et lavere udvekslingsforhold, som giver højere hastigheder og bevægelseshastigheder.

Typisk opretholder koniske donkrafte en selvlåsende funktion, samtidig med at de giver højere kørehastigheder. Derudover har de flere egenskaber, som er nævnt nedenfor:

Overfør bevægelse og kraft mellem krydsende akser

Keglehjulsgear har til formål at overføre bevægelse og kraft mellem krydsende akser. I et vinkelgear skærer geartrådene hinanden i ca. 90 grader, hvilket gør det muligt at ændre retningen af den roterende kraft i en ret vinkel.

 Det har en konisk form som en paraply og bruges i kombination med koniske tandhjul. For at ændre koniske gears rotationshastighed skal man også bruge tandhjul med forskellige antal tænder, ligesom ved tandhjul.

Jævn og effektiv kraftoverførsel

Koniske tandhjul er normalt fremstillet af materialer som legeret stål, kulstofstål eller hærdet stål. Disse materialer giver enestående styrke, slagfasthed og slidstyrke, hvilket sikrer en jævn og effektiv kraftoverførsel.

Stærk kemikaliebestandighed og korrosionsbestandighed

Keglehjulsgear er kendt for at have en usædvanlig stærk kemikalie- og korrosionsbestandighed, så de kan bruges under barske forhold.

 Disse gear har flere fordele i forhold til andre gear, bl.a. højere styrke, bedre nøjagtighed og en større grad af pålidelighed. De kan tåle højere temperaturer og garanterer langvarig holdbarhed.

Kræver en stor specialiseret gearskæremaskine

Produktionen af koniske tandhjul kræver en stor specialiseret tandhjulsskæremaskine. Den mest typiske metode er Gleason-metoden, og andre metoder omfatter Klingelnberg-metoden og Fiat-metoden.

Dette er et særligt eksempel på tandskæringsmetoden for lige koniske tandhjul, men denne metode siges at være ineffektiv. Skær hver tandrille ved hjælp af en indekseringsmaskine, der kan skabe en hældning svarende til konusvinklen, og en fræser, der er specielt designet til cylindre.

God smøreevne og let at støbe

Koniske tandhjul er værdsatte, fordi de er lette at støbe, hvilket gør dem til alsidige komponenter i fremstillingsprocesser. Derudover har de en god smøreevne, der reducerer friktion og slid mellem tandhjulene. Disse egenskaber gør koniske tandhjul velegnede til forskellige anvendelser, hvor jævn drift og holdbarhed er afgørende.

Eksempler og anvendelser af keglehjulsgear

Koniske tandhjul, der er kendetegnet ved deres koniske form og krydsende aksler, er vigtige komponenter i forskellige mekaniske systemer. Deres alsidighed muliggør forskellige anvendelser, som f.eks. at ændre rotationsretningen 90 grader og overføre kraft. Oplev de mange anvendelser af koniske tandhjul nedenfor:

Biler

Keglehjulsgear bruges i vid udstrækning i bilindustrien, f.eks. i differentialdrev, transmissionssystemer og baghjulstræksystemer i biler. Det gør det muligt for hjulene at rotere ved forskellige hastigheder og samtidig opretholde trækkraft og stabilitet, især i sving. Blandt produkterne er lige koniske gear det største segment, hvor bilindustrien har en stor andel. 53% dele.

Let og tungt udstyr

Keglehjulsgear bruges til fremdrift eller til at køre hjælpeenheder i let og tungt udstyr som plæneklippere, små traktorer, cementmøller, kegleknusere, sandblandere, gaffeltrucks og minemaskiner.

De er afgørende for kraftoverførslen ved at muliggøre en effektiv overførsel af rotationsbevægelser fra motoren til hjulene eller skærebladene.

Jernbanedrev

Keglehjulsgear bruges også i gearkasser og differentialer på jernbanekøretøjer, så lokomotivet kan bevæge sig fremad eller bagud. De sikrer jævn drift og effektiv kraftfordeling.

Bygge- og anlægsudstyr

De bruges ofte i drivakslerne på entreprenørmaskiner som gravemaskiner, læssemaskiner og bulldozere. Keglehjulsgear i entreprenørmaskiner giver pålidelig momentoverførsel til løft og placering af tunge laster med præcision og kontrol.

Industriel gearkasse

Keglehjulsgear anvendes i transportsystemer, elevatorer og materialehåndteringsudstyr, der sikrer effektiv bevægelse og overførsel af varer i industrianlæg.

Særlige anvendelser

Keglehjulsgear bruges i kaffekværne med store håndsving, håndmixere og håndboremaskiner med håndsving og radiostyrede apparater. De er også vigtige for flymotorer, skibsindustrien og det medicinske område for at opnå optimal ydeevne og sikkerhed.

Sammenligningstabel for koniske gear (trykstøbning)

Funktion	Keglehjulsgear	Spiralformet keglehjulsgear	Kegleformet tandhjul (Samme som Spiral Bevel)	Miter gear (Keglehjulsgear-type)
Tolerance	±0.1 – 0.3 mm (depending on complexity)	±0.1 – 0.2 mm (tighter tolerances due to helical teeth)	±0.1 – 0.2 mm (tighter tolerances due to helical teeth)	±0.1 – 0.3 mm (depending on complexity)
Materiale	Zinklegering (ZA-8, ZA-12)	Aluminiumslegering (A356, A380)	Aluminiumslegering (A356, A380)	Zinklegering (ZA-8, ZA-12) eller aluminiumslegering (A356, A380)
Omtrentlige omkostninger	Lavere	Højere end lige skråkant	Højere end lige skråkant	Svarer til koniske tandhjul
Behandlingstid	4-6 uger	6-8 uger	6-8 uger	4-6 uger

OFTE STILLEDE SPØRGSMÅL

Hvad er et konisk gear?

Et konisk gear er en type gear med tænder, der er skåret langs overfladen af en kegle. Disse gear bruges til at overføre bevægelse og kraft mellem krydsende aksler, der ikke er parallelle med hinanden.

Hvad bruges koniske tandhjul til?

Koniske tandhjul bruges til at overføre bevægelse og kraft mellem aksler, der krydser hinanden i forskellige vinkler. Deres alsidighed og evne til at overføre bevægelse effektivt i vinkler gør dem til uundværlige komponenter i en lang række industrier og anvendelser.

Hvad bruges koniske tandhjul til?

 Bevel gears change the direction of power transmission between intersecting shafts, typically at 90 degrees. They’re crucial components in cars, gearboxes, and various machines.

Hvad er fordelen ved et konisk gear?

 Keglehjulsgear er en kompakt måde at ændre akslens retning på og er relativt enkle at fremstille, hvilket gør dem omkostningseffektive til mange anvendelser.

Hvad er ulemperne ved koniske gear?

Lige koniske tandhjul kan støje ved høje hastigheder, og nogle typer genererer en aksial trykbelastning, der kræver ekstra lejestøtte.

What’s the difference between a bevel gear and a miter gear?

Begge er koniske gear, men geringsgear har samme antal tænder og er specielt designet til et 90-graders akselkryds for blot at ændre retning, ikke ændre hastighedsforhold.