Mitä ovat viistovaihteet? | Esimerkkejä ja sovelluksia 2024

Voimansiirrolla on tärkeä rooli koneissa. Viistohammaspyörät ovat yksi tärkeimmistä komponenteista, jotka takaavat sujuvan toiminnan useissa sovelluksissa. Tässä artikkelissa kerrotaan viistopyöristä, niiden ominaisuuksista ja erilaisista sovelluksista.

Olitpa sitten insinööri tai aloittelija, joka etsii arvokasta tietoa viistovaihteista, tämä opas laajentaa ulottuvuuksiasi mekaanisiin komponentteihin.

Jos voimansiirron suunnan muuttamiseen käytetään viistovaihteita, voidaan voimaa siirtää yhdestä lähteestä kaikkiin suuntiin.

Mitä ovat viistetyt hammaspyörät?

Viistepyöriä käytetään yhdessä muiden viistepyörien kanssa. Siinä on kartion sivuille kaiverretut hampaat, ja sitä käytetään siirtämään pyörimistä kahden akselin välillä, jotka leikkaavat toisensa suorassa kulmassa. Ne asennetaan siten, että niiden pyörivät akselit leikkaavat toisensa, kun voiman akselin suuntaa muutetaan toiseen akseliin tai kun yhdistetään viistopyöriä.

Viistovaihteiden tyypit

• Suora viistovaihde:
• Kierukkavaihde:
• Zerol Bevel Gear:
• Hypoidivaihde:
• Mitter Gear:

Viistopyöriä käytetään laajalti kaikilla teollisuudenaloilla, ja ne jaetaan useisiin eri tyyppeihin. Viistopyörästötuotteita valmistetaan valtavia määriä koko maailmassa. Lisäksi niiden markkinaosuus on noin 42%Kiina johtaa kahta muuta maata, Japania ja Etelä-Koreaa, 16%:n ja 6%:n osuuksilla. Myös Yhdysvaltojen vaihteiden valmistajilla on suuri markkinaosuus.

Seuraavassa on lueteltu yleisimmät viistopyörätyypit:

Suora viisteinen hammaspyörä

Suorat viistovaihteet ovat 43%:n markkinaosuudella suurin viistovaihteiden tuoteryhmä. Suora viistopyörä on viistopyörätyyppi, jossa hampaat on leikattu suoriksi ja ne kapenevat kohti vaihteen kärkeä. Koska akselisuunnassa vaikuttava voima on pieni, sitä käytetään usein paikoissa, joissa työntövoima on vastenmielistä.

Sen etuna on myös laakerin yksinkertaistaminen. Sen haittapuolena on, että kun se pyörii suurilla nopeuksilla, melu ja tärinä lisääntyvät. Näiden ominaisuuksien vuoksi suoria viistehammaspyöriä suositellaan silloin, kun kustannukset ovat etusijalla, kun ei tarvita suuria pyörimisnopeuksia eikä melu ole ongelma.

Käytetään yleensä silloin, kun käytetään suhteellisen alhaisella nopeudella (kehänopeus enintään 2 m/s). Se on suhteellisen helppo valmistaa, ja se soveltuu erityisesti työstökoneisiin, painokoneisiin jne. sekä tasauspyörästölaitteisiin - suosituin voimansiirrossa käytettävä viistopyörästö.

Kierukkavaihde

Kierukkavaihde on toisenlainen viistovaihde. Hammasjäljet ovat spiraalimaisia ja kierteisiä, jolloin syntyy kierteinen kulma, ja kaksi toisiaan leikkaavaa hammaspyörää kietoutuvat toisiinsa luoden vahvemman silmukan. Etuina ovat vähäinen melu ja tärinä myös suurten nopeuksien pyörimisessä, hampaan pinnan suuri lujuus ja hammaspintaan kohdistuva pienempi rasitus.

Lisäksi siinä on kaareva hammasjälki (tyypillisesti kaari) jakokartiossa, mikä mahdollistaa tasaisemman toiminnan kuin suorissa viistehammaspyörissä. Tätä käytetään pääasiassa suurnopeuskäyttöön, kun jakopään kehänopeus on vähintään 10 m/s.

Zerol Bevel Gear (spiraalipyörä)

Kierteistä viistopyörää, jonka kierrekulma on 0 astetta, kutsutaan myös nollaviistopyöräksi. Se on viistopyörä, jolla on suorien viistopyörien ja kierukkaviistopyörien ominaisuudet, kun hampaisiin kohdistuu sama voima.

Kierukkavaihteisiin verrattuna suurin etu on se, että työntövoimakuormitus voidaan vaimentaa. Sitä käytetään teollisuuslaitteissa ja autoissa. Hammasjäljet ovat kaarevia ja erittäin kauniin näköisiä. Mutta toisin kuin kierrekartiovaihteen hammasprofiilissa, siinä ei ole hammasprofiilia, jossa hampaat ovat kiertyneet yhteen kartiomaisesti ulkoreunalla.

Hypoidivaihde

Hypoidivaihteessa on spiraalimaiset hammasjäljet ja porrastetut akselit, jotka eivät ole yhdensuuntaiset eivätkä risteä vaihteen tulo- tai lähtöpuolella. Vaikka ne ovat samankaltaisia kuin kierukkavaihteet, ne eroavat toisistaan siinä, että niiden akselit leikkaavat toisiaan.

Molemmat ovat samankaltaisia siinä mielessä, että ne käyttävät suurta alennussuhdetta ja niitä käytetään suurilla vääntömomenteilla. Näitä vaihteita käytetään pääasiassa autojen voimansiirtojärjestelmissä, junien voimansiirtojärjestelmissä, nopeuden alennusvaihteissa (linja-autot, kuorma-autot, ylelliset henkilöautot) jne.

Hypoidivaihteiden etuja ovat suuri alennussuhde, vähäinen melu ja tärinä sekä lujuus, joka kestää suuria vääntömomentteja. Alennussuhteen osalta hypoidivaihteet voivat lisätä hampaiden lukumäärää tulopuolella (hypoidiripustin) ja lähtöpuolella (hypoidivaihde).

Miter Gear

Hammaspyöriä, joissa on sama määrä hampaita, kutsutaan mitterivaihteiksi. Akselin vakiokulma on 90 astetta ja jakotaso 45 astetta. On olemassa myös 45 asteen, 60 asteen ja 120 asteen miter-vaihteita, ja miter tarkoittaa miteria tai liitosta. Nämä ovat laitteiden voimansiirto-, käyttö- ja kuljetusosia.

Tehoa voidaan siirtää ortogonaalisten akselien kautta. Sitä käytetään usein sovelluksissa, joissa ei tarvitse vaihtaa vaihteita, vaan riittää, että akselin pyörimissuunta muuttuu.

Miter-vaihde soveltuu käytettäväksi pääasiassa puolijohdeteollisuudessa, elintarviketeollisuudessa, yleisissä teollisuuskoneissa ja maatalouskoneissa.

Mitä ovat kierukkavaihteet?

Kierukkavaihteet, jotka tunnetaan myös nimellä kierukkavaihteet. Ne ovat hammaspyörätyyppi, jonka hampaat on leikattu kulmassa hammaspyörän pintaa pitkin.

Tässä ovat niiden tärkeimmät ominaisuudet:

1. Kierteiset hampaat:
2. Vähennetty melu ja tärinä:
3. Korkeampi tehokkuus:
4. Aksiaalinen työntövoimakuorma:

Ymmärtäminen ero viiste- ja kierukkavaihteiden välillä

Suora viisteinen hammaspyörä vs. spiraalinen viisteinen hammaspyörä

Ominaisuus	Suora viisteinen hammaspyörä	Kierukkavaihde
Hammasprofiili	Suorat hampaat leikataan kartioakselin suuntaisesti	Kierteiset hampaat, joissa on kaareva profiili
Melutaso	Äänekkäämpi, koska hammas iskee kiinnioton yhteydessä	Hiljaisempi hampaiden asteittaisen kiinnittymisen ansiosta
Tärinä	Iskujen aiheuttama suurempi tärinä	Vähemmän tärinää tasaisemman verkottumisen ansiosta
Työntövoima	Alhainen aksiaalinen työntövoimakuorma	Suurempi aksiaalinen työntövoimakuorma kierteisen kulman ansiosta
Tehokkuus	Alhaisempi hyötysuhde suurilla nopeuksilla	Suurempi hyötysuhde suurilla nopeuksilla
Sovellukset	– 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
Valmistuksen monimutkaisuus	Yksinkertaisempi valmistaa	Monimutkaisempi valmistaa
Kustannukset	Yleensä alhaisemmat kustannukset	Yleensä korkeammat kustannukset

 

Viistovaihteiden tekniset näkökohdat

Aspect	Kuvaus
Määritelmä	Hammaspyörät, joiden hampaat on leikattu kartion kylkiä pitkin.
Tärkein ominaisuus	Kartiomainen muoto ja kulmissa (yleensä 90 astetta) risteävät akselit.
Tärkein toiminto	Siirtää voimaa risteävien akselien välillä, jolloin pyörimissuunta muuttuu.
Edut	– Compact design for changing shaft direction. – Cost-effective (straight bevel gears).
Haitat	– Straight bevel gears can be noisy at high speeds. – Some types generate axial thrust load.

Viistopyörät ovat taloudellisia, niiden käyttöikä on pitkä ja niiden toiminnallisuus on korkea verrattuna metalli- tai muovipyöriin. Ne ovat tehokkaampia kuin matovaihteet, ja niissä on pienemmät välityssuhteet, jotka johtavat suurempiin nopeuksiin ja liikenopeuksiin.

Tyypillisesti viistohammaspyörätunkit säilyttävät itselukkiutuvan ominaisuuden ja tarjoavat samalla suurempia liikenopeuksia. Tämän lisäksi ne tarjoavat useita ominaisuuksia, jotka mainitaan jäljempänä:

Liikkeen ja tehon siirtäminen risteävien akselien välillä

Viistohammaspyörien tehtävänä on siirtää liikettä ja voimaa toisiaan leikkaavien akselien välillä. Viistovaihteessa hammaspyörän kierteet leikkaavat toisensa noin 90 asteen kulmassa, jolloin pyörimisvoiman suuntaa voidaan muuttaa suorassa kulmassa.

 Se on sateenvarjon muotoinen, ja sitä käytetään yhdessä viistopyörien kanssa. Myös viistopyörien pyörimisnopeuden muuttamiseksi käytetään hammaspyöriä, joissa on eri määrä hampaita, kuten hammaspyörissä.

Tasainen ja tehokas voimansiirto

Viistohammaspyörät valmistetaan yleensä seosteräksestä, hiiliteräksestä tai karkaistusta teräksestä. Nämä materiaalit tarjoavat erinomaisen lujuuden, iskunkestävyyden ja kulutuskestävyyden, mikä takaa tasaisen ja tehokkaan voimansiirron.

Vahva kemiallinen kestävyys ja korroosionkestävyys

Viistopyörien tiedetään kestävän poikkeuksellisen hyvin kemikaaleja ja korroosiota, minkä ansiosta niitä voidaan käyttää vaativissa olosuhteissa.

 Näillä vaihteilla on useita etuja muihin vaihteisiin verrattuna, kuten suurempi lujuus, paremmat tarkkuusluokat ja suurempi luotettavuus. Ne kestävät korkeampia lämpötiloja ja takaavat pitkäaikaisen kestävyyden.

Vaatii suuren mittakaavan erikoistuneen hammaspyörien leikkauskoneen.

Viistopyörien valmistukseen tarvitaan laajamittainen erikoistunut hammaspyörien leikkauskone. Tyypillisin menetelmä on Gleasonin menetelmä, ja muita menetelmiä ovat Klingelnbergin menetelmä ja Fiatin menetelmä.

Tämä on erityinen esimerkki suorien viistehammaspyörien hampaiden leikkausmenetelmästä, mutta tämän menetelmän sanotaan olevan tehoton. Leikataan jokainen hammasura käyttämällä indeksointikonetta, jolla voidaan luoda kartiokulmaa vastaava kaltevuus, ja erityisesti sylintereille suunniteltua jyrsintä.

Hyvä voitelukyky ja helppo muovattavuus

Viistopyöriä arvostetaan niiden helpon muovattavuuden vuoksi, mikä tekee niistä monipuolisia komponentteja valmistusprosesseissa. Lisäksi niillä on hyvä voitelukyky, joka vähentää hammaspyörien hampaiden välistä kitkaa ja kulumista. Näiden ominaisuuksien ansiosta viistopyörät soveltuvat erilaisiin sovelluksiin, joissa häiriötön toiminta ja kestävyys ovat olennaisia.

Esimerkkejä ja sovelluksia viistovaihteista

Kartiohammaspyörät, joille on ominaista niiden kartiomainen muoto ja toisiaan leikkaavat akselit, ovat elintärkeitä komponentteja erilaisissa mekaanisissa järjestelmissä. Niiden monipuolisuus mahdollistaa erilaiset sovellukset, kuten pyörimissuunnan muuttamisen 90 astetta ja voimansiirron. Tutustu seuraavassa lueteltuihin viistopyörien useisiin käyttötapoihin ja sovelluksiin:

Autoteollisuus

Viistopyöriä käytetään laajalti autoteollisuuden sovelluksissa, kuten tasauspyörästöissä, voimansiirtojärjestelmissä ja autojen takavetojärjestelmissä. Sen ansiosta pyörät voivat pyöriä eri nopeuksilla säilyttäen samalla vetovoiman ja vakauden, erityisesti kaarteissa. Suorat viistopyörät ovat tuotteista suurin segmentti, jossa autoteollisuuden osuus on suurin. 53% jakaa.

Kevyt ja raskas kalusto

Viistovaihteita käytetään kevyiden ja raskaiden laitteiden, kuten ruohonleikkureiden, pienten traktoreiden, sementtimyllyjen, kartiomurskainten, hiekkasekoittimien, haarukkatrukkien ja kaivoskoneiden käyttövoimana tai apulaitteiden pyörittämiseen.

Ne ovat välttämättömiä voimansiirron kannalta, sillä ne mahdollistavat pyörimisliikkeen tehokkaan siirtämisen moottorista pyöriin tai leikkuuteriin.

Railroad Drives

Viistopyöriä käytetään myös kiskokaluston vaihteistoissa ja tasauspyörästöissä, joiden avulla veturi voi liikkua eteen- tai taaksepäin. Ne varmistavat tasaisen toiminnan ja tehokkaan voimanjaon.

Rakennuskoneet

Niitä käytetään yleisesti rakennusajoneuvojen, kuten kaivinkoneiden, kuormaajien ja puskutraktoreiden, vetoakseleissa. Rakennuskoneiden viistopyörästöt tarjoavat luotettavan vääntömomentin siirron raskaiden kuormien nostamiseen ja sijoittamiseen tarkasti ja hallitusti.

Teollisuuden vaihteisto

Viistohammaspyöriä käytetään kuljetinjärjestelmissä, hisseissä ja materiaalinkäsittelylaitteissa, jotka varmistavat tavaroiden tehokkaan liikkumisen ja siirtämisen teollisuuslaitoksissa.

Erityissovellukset

Viistovaihteita käytetään kahvimyllyissä, joissa on suuret käsikahvat, käsisekoittimissa ja käsiporakoneissa sekä radio-ohjattavissa laitteissa. Ne ovat myös välttämättömiä lentokoneiden moottoreissa, meriteollisuudessa ja lääketieteen alalla optimaalisen suorituskyvyn ja turvallisuuden kannalta.

Viistovaihteiden vertailutaulukko (painevalu)

Ominaisuus	Viistovaihde	Kierukkavaihde	Kierteinen viistovaihde (Sama kuin kierreviiste)	Miter Gear (viistohammaspyörätyyppi)
Suvaitsevaisuus	±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)
Materiaali	Sinkkiseos (ZA-8, ZA-12)	Alumiiniseos (A356, A380)	Alumiiniseos (A356, A380)	Sinkkiseos (ZA-8, ZA-12) tai alumiiniseos (A356, A380).
Arvioitu kustannus	Alempi	Korkeampi kuin suora viiste	Korkeampi kuin suora viiste	Samanlainen kuin viistopyörä
Läpimenoaika	4-6 viikkoa	6-8 viikkoa	6-8 viikkoa	4-6 viikkoa

FAQ

Mikä on viistovaihde?

Viistopyörä on hammaspyörätyyppi, jonka hampaat on leikattu kartion pintaa pitkin. Näitä hammaspyöriä käytetään liikkeen ja voiman siirtämiseen toisiaan leikkaavien akselien välillä, jotka eivät ole samansuuntaisia keskenään.

Mihin viistovaihteita käytetään?

Viistovaihteita käytetään liikkeen ja voiman siirtämiseen eri kulmissa risteävien akselien välillä. Niiden monipuolisuus ja kyky siirtää liikettä tehokkaasti kulmissa tekevät niistä välttämättömiä komponentteja monilla eri teollisuudenaloilla ja sovelluksissa.

Mihin viistovaihteita käytetään?

 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.

Mikä on viistovaihteen etu?

 Viistopyörästöt tarjoavat kompaktin tavan muuttaa akselin suuntaa, ja ne ovat suhteellisen yksinkertaisia valmistaa, joten ne ovat kustannustehokkaita monissa sovelluksissa.

Mitkä ovat viistovaihteiden haitat?

Suorat viistehammaspyörät voivat olla äänekkäitä suurilla nopeuksilla, ja jotkin tyypit tuottavat aksiaalisen työntövoimakuorman, joka edellyttää ylimääräistä laakeritukea.

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

Molemmat ovat viistovaihteita, mutta viistovaihteissa on sama määrä hampaita, ja ne on suunniteltu erityisesti 90 asteen akselin risteykseen, jotta ne voivat vain vaihtaa suuntaa, eivät muuttaa nopeussuhteita.