Az erőátvitel kritikus szerepet játszik a gépekben. A ferde fogaskerekek az egyik legfontosabb alkatrész, amely számos alkalmazásban biztosítja a zavartalan működést. Ebben a cikkben a ferde fogaskerekekről, azok jellemzőiről és változatos alkalmazásairól olvashatunk.
Akár mérnök vagy kezdő, aki értékes információkat keres a ferde fogaskerekekről, ez az útmutató bővíti a mechanikai alkatrészekhez való hozzáférését.
Ha a teljesítményátvitel irányának megváltoztatására ferde fogaskerekeket használ, akkor egy forrásból származó teljesítményt minden irányba képes lesz továbbítani.
Mik azok a ferde fogaskerekek?
A ferde fogaskerekeket más ferde fogaskerekekkel kombinálva használják. Egy kúp oldalaiba vésett fogakkal rendelkezik, és két tengely közötti, egymást derékszögben metsző forgás átvitelére szolgál. Úgy szerelik fel őket, hogy forgástengelyeik keresztezzék egymást, amikor a teljesítménytengely irányát egy másik tengelyre változtatják, vagy a ferde fogaskerekeket kombinálják.
A ferde fogaskerekek típusai
- Egyenes ferde fogaskerék:
- Spirál ferde fogaskerék:
- Zerol ferde fogaskerék:
- Hipoid fogaskerék:
- Miter Gear:
A ferde fogaskerekeket széles körben használják minden iparágban, és több típusra oszthatók. A ferde fogaskerekes termékeket hatalmas mennyiségben gyártják az egész világon. Ezen túlmenően, a piaci részesedésük nagyjából 42%, Kína vezet a másik két ország, Japán és Dél-Korea előtt, 16% és 6% részesedéssel. Hasonlóképpen az USA-ban a fogaskerékgyártók is nagy piaci részesedéssel rendelkeznek.
Az alábbiakban a leggyakoribb ferde fogaskerekek típusait ismertetjük:
Egyenes ferde fogaskerék
A 43% piaci részesedéssel az egyenes ferde fogaskerék a legnagyobb termékkategória a ferde fogaskerekek között. Az egyenes ferde fogaskerék olyan típusú ferde fogaskerék, ahol a fogak egyenesre vannak vágva, és a fogaskerék csúcsa felé kúposodnak. Mivel a tengelyirányban ható erő kicsi, gyakran használják olyan helyeken, ahol a tolóerő ellenkezőleg hat.
Ennek az az előnye is megvan, hogy egyszerűsíti a csapágyazást. Hátránya, hogy nagy sebességű forgáskor a zaj és a rezgés megnő. Ezen tulajdonságok miatt az egyenes ferde fogaskerekek akkor ajánlottak, ha a költség az elsődleges, nagy sebességű forgás nem szükséges, és a zaj nem jelent problémát.
Általában viszonylag kis sebességgel (2 m/s vagy annál kisebb kerületi sebességgel) történő működés esetén használják. Viszonylag könnyen gyártható, és különösen alkalmas szerszámgépekhez, nyomdagépekhez stb., valamint differenciálművekhez - a legnépszerűbb ferde fogaskerék az erőátvitelhez.
Spirál ferde fogaskerék
A spirál ferde fogaskerék a ferde fogaskerék egy másik típusa. A fognyomok spirálisak és csigavonalúak, spirális szöget alkotva, és a két egymást metsző fogaskerék egymásba fonódik, erősebb hálót létrehozva. Előnyei közé tartozik az alacsony zaj és rezgés még nagy sebességű forgás közben is, a nagy fogfelületi szilárdság és a fogfelületet érő kisebb igénybevétel.
Ezenkívül a fogak nyomvonala ívelt (általában íves) a fogazási kúpon, ami simább működést tesz lehetővé, mint az egyenes ferde fogazású fogaskerekeké. Ezt főként nagysebességű működéshez használják, 10 m/s vagy nagyobb osztáskörüli sebességgel.
Zerol ferde fogaskerék (spirál ferde fogaskerék)
A 0 fokos csigaszögű spirálkerekes fogaskereket nulla fokos ferde fogaskeréknek is nevezik. Ez egy olyan ferde fogaskerék, amely az egyenes és a spirálos ferde fogaskerekek jellemzőivel rendelkezik, a fogakra ható azonos erővel.
A spirálkerekes fogaskerekekhez képest a legnagyobb előnye, hogy a tolóerő elnyomható. Ipari berendezésekben és gépjárművekben használják. A fognyomok íveltek és nagyon szép megjelenésűek. A spirális ferdefogaskerék fogprofiljával ellentétben azonban nem rendelkezik olyan fogprofillal, amelyben a fogak a külső periférián kúp alakban összecsavarodnak.
Hipoid fogaskerék
A hipoid fogaskerék spirális fognyomokkal és lépcsőzetes tengelyekkel rendelkezik, amelyek a fogaskerék bemeneti és kimeneti oldalán nem párhuzamosak és nem is metszik egymást. Bár hasonlóak a spirálos ferde fogaskerekekhez, abban különböznek, hogy tengelyeik metszik egymást.
Mindkettő hasonló abban, hogy nagy redukciós arányt használnak, és nagy nyomatékkal használják. Ezeket a fogaskerekeket elsősorban gépjárműhajtásokban, vonatmeghajtásokban, sebességcsökkentőkben (buszok, teherautók, luxus személygépkocsik) stb. használják.
A hipoid fogaskerekek előnyei közé tartozik a nagy áttételi arány, az alacsony zaj- és rezgésszint, valamint a nagy nyomatékot elviselő szilárdság. Ami a redukciós arányt illeti, a hipoid fogaskerekek növelhetik a fogak számát a bemeneti oldalon (hipoid fogaskerék) és a kimeneti oldalon (hipoid fogaskerék).
Miter Gear
Az azonos fogszámú fogaskerekeket osztófogaskerekeknek nevezzük. A szabványos tengelyszög 90 fok, a osztási sík pedig 45 fok. Léteznek 45 fokos, 60 fokos és 120 fokos miter fogaskerekek is, a miter pedig a miter vagy az illesztés jelentése. Ezek a berendezések erőátviteli, meghajtó és szállító részei.
A teljesítmény ortogonális tengelyeken keresztül továbbítható. Gyakran használják olyan alkalmazásokban, ahol nincs szükség fogaskerékváltásra, csak a tengely forgásirányának megváltoztatásával.
A rovátkolt fogaskerék elsősorban a félvezetőiparban, az élelmiszeriparban, az általános ipari gépekben és a mezőgazdasági gépekben használható.
Mik azok a spirál fogaskerekek?
Spirális fogaskerekek, más néven csigakerekek. Ezek olyan fogaskeréktípusok, amelyek fogai a fogaskerék felülete mentén ferdén vágottak.
Íme a legfontosabb jellemzőik:
- Spirális fogak:
- Csökkentett zaj és rezgés:
- Nagyobb hatékonyság:
- Tengelyirányú tolóerő:
A ferde és spirál fogaskerék közötti különbség megértése
Egyenes ferde fogaskerék vs. spirális ferde fogaskerék
|
Jellemző |
Egyenes ferde fogaskerék |
Spirál ferde fogaskerék |
|
Fog profil |
A kúp tengelye mentén vágott egyenes fogak |
Ívelt profilú csigafogak |
|
Zajszint |
Zajosabb a fogak ütközése miatt a fogazáskor |
Csendesebb a fokozatos fogazás miatt |
|
Rezgés |
Nagyobb rezgés az ütések miatt |
Alacsonyabb rezgés a simább hálózásnak köszönhetően |
|
Tolóerő |
Alacsony axiális tolóerő |
Nagyobb axiális tolóerő a csigaszög miatt |
|
Hatékonyság |
Alacsonyabb hatásfok nagy sebességnél |
Nagyobb hatékonyság nagy sebességnél |
|
Alkalmazások |
– 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 |
|
Gyártás bonyolultsága |
Egyszerűbb gyártás |
Bonyolultabb gyártás |
|
Költségek |
Általában alacsonyabb költség |
Általában magasabb költség |
A ferde fogaskerekek műszaki szempontjai
|
Aspect |
Leírás |
|
Meghatározás |
Fogaskerekek a kúp oldalai mentén vágott fogakkal. |
|
Fő jellemző |
Kúp alakú és szögben (általában 90 fokban) egymást metsző tengelyek. |
|
Fő funkció |
Erőátvitel az egymást keresztező tengelyek között, a forgásirány megváltoztatásával. |
|
Előnyök |
– Compact design for changing shaft direction. – Cost-effective (straight bevel gears). |
|
Hátrányok |
– Straight bevel gears can be noisy at high speeds. – Some types generate axial thrust load. |
A ferde fogaskerekek gazdaságosak, hosszú élettartamúak, és a fém- vagy műanyag fogaskerekekhez képest magas funkcionalitással rendelkeznek. Ezek hatékonyabbak, mint a csigahajtóművek, és alacsonyabb áttételekkel rendelkeznek, amelyek nagyobb sebességet és haladási sebességet eredményeznek.
Általában a ferde fogaskerékemelők fenntartják az önzáró funkciót, miközben nagyobb haladási sebességet biztosítanak. Emellett számos olyan tulajdonsággal rendelkeznek, amelyeket az alábbiakban említünk:
Mozgás és teljesítmény átvitele egymást metsző tengelyek között
A ferde fogaskerekek a mozgás és az erő átvitelét szolgálják az egymást metsző tengelyek között. A ferde fogaskerékben a fogaskerék menetei körülbelül 90 fokban metszik egymást, lehetővé téve a forgási erő irányának derékszögben történő megváltoztatását.
Kúp alakú, mint egy esernyő, és ferde fogaskerekekkel együtt használják. Továbbá, a ferde fogaskerekek forgási sebességének megváltoztatásához különböző fogszámú fogaskerekeket használ, hasonlóan a fogasléces fogaskerekekhez.
Sima és hatékony erőátvitel
A ferde fogaskerekek általában olyan anyagokból készülnek, mint az ötvözött acél, szénacél vagy edzett acél. Ezek az anyagok kiemelkedő szilárdságot, ütésállóságot és kopásállóságot biztosítanak, így zökkenőmentes és hatékony erőátvitelt biztosítanak.
Erős kémiai ellenállás és korrózióállóság
A ferde fogaskerekek ismertek arról, hogy kivételesen erős kémiai és korrózióállósággal rendelkeznek, ami lehetővé teszi, hogy zord körülmények között is használhatók legyenek.
Ezek a fogaskerekek számos előnnyel rendelkeznek más fogaskerekekkel szemben, többek között nagyobb szilárdsággal, jobb pontossági fokozatokkal és nagyobb fokú megbízhatósággal. Magasabb hőmérsékletet is elviselnek, és hosszú távú tartósságot garantálnak.
Nagyméretű speciális fogaskerék-vágógépre van szükség
A ferde fogaskerekek gyártásához nagyméretű, speciális fogaskerék-vágógépre van szükség. A legjellemzőbb módszer a Gleason-módszer, de más módszerek közé tartozik a Klingelnberg-módszer és a Fiat-módszer is.
Ez egy speciális példa az egyenes ferde fogazású fogaskerekek fogvágási módszerére, de ez a módszer állítólag nem hatékony. Vágjon minden egyes fog hornyot egy olyan indexelőgép segítségével, amely a kúpszöggel megegyező dőlésszöget tud létrehozni, és egy kifejezetten hengerekhez tervezett maróval.
Jó kenhetőség és könnyű formázhatóság
A ferde fogaskerekeket könnyű formázhatóságuk miatt értékelik, ami sokoldalúan felhasználhatóvá teszi őket a gyártási folyamatokban. Ezenkívül jó kenőképességgel rendelkeznek, hogy csökkentsék a fogaskerék fogai közötti súrlódást és kopást. Ezek a tulajdonságok alkalmassá teszik a ferde fogaskerekeket különböző alkalmazásokhoz, ahol a sima működés és a tartósság elengedhetetlen.
Példák és alkalmazások
A kúpos alakú és egymást metsző tengelyekkel rendelkező fogaskerekek különböző mechanikai rendszerek létfontosságú alkatrészei. Sokoldalúságuk sokféle alkalmazást tesz lehetővé, például a forgásirány 90 fokos változtatását és az erőátvitelt. Fedezze fel az alábbiakban felsorolt ferde fogaskerekek számos felhasználási és alkalmazási területét:
Autóipar
A ferde fogaskerekeket széles körben használják autóipari alkalmazásokban, például differenciálművek, sebességváltó rendszerek és hátsókerék-meghajtási rendszerek autóiban. Ez lehetővé teszi, hogy a kerekek különböző sebességgel forogjanak, miközben fenntartják a tapadást és a stabilitást, különösen kanyarodás közben. Termékei közül az egyenes ferde fogaskerék a legnagyobb szegmens, amelyben az autóiparban a 53% megosztás.
Könnyű és nehéz berendezések
A ferde fogaskerekeket könnyű és nehéz berendezések, például fűnyírók, kistraktorok, cementmalmok, kúpdarálók, homokkeverők, targoncák és bányászati gépek meghajtására vagy segédberendezések működtetésére használják.
A motorok nélkülözhetetlenek az erőátvitelhez, mivel lehetővé teszik a forgómozgás hatékony átvitelét a motortól a kerekekhez vagy a vágókésekhez.
Vasúti meghajtók
A ferde fogaskerekeket a vasúti járművek sebességváltóiban és differenciálműveiben is használják, lehetővé téve a mozdony előre- vagy hátrameneti mozgását. Ezek biztosítják a zavartalan működést és a hatékony erőelosztást.
Építőipari berendezések
Általában építőipari járművek, például kotrógépek, rakodók és buldózerek hajtóműveiben alkalmazzák őket. Az építőipari berendezésekben lévő ferde fogaskerekek megbízható nyomatékátvitelt biztosítanak a nehéz terhek precíz és kontrollált emeléséhez és pozicionálásához.
Ipari sebességváltó
A ferde fogaskerekeket szállítórendszerekben, liftekben és anyagmozgató berendezésekben alkalmazzák, biztosítva az áruk hatékony mozgását és átadását az ipari létesítményekben.
Speciális alkalmazások
Ferde fogaskerekeket használnak a nagy kézi forgókaros kávédarálókban, kézi kézi mixerekben és kézi fúrókban, valamint a rádióvezérlésű készülékekben. Ezek a repülőgépmotorok, a hajózási ipar és az orvostudomány területén is elengedhetetlenek az optimális teljesítmény és biztonság érdekében.
Bevel Gear összehasonlító táblázat (Die Casting)
|
Jellemző |
Ferde fogaskerék |
Spirál ferde fogaskerék |
Helikális ferde fogaskerék (Ugyanaz, mint a spirál ferde) |
Miter Gear (ferde fogaskerék típus) |
|
Tolerancia |
±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) |
|
Anyag |
Cinkötvözet (ZA-8, ZA-12) |
Alumínium ötvözet (A356, A380) |
Alumínium ötvözet (A356, A380) |
Cinkötvözet (ZA-8, ZA-12) vagy alumíniumötvözet (A356, A380) |
|
Hozzávetőleges költség |
Alsó |
Magasabb, mint az egyenes ferde |
Magasabb, mint az egyenes ferde |
Hasonló a ferde fogaskerékhez |
|
Átfutási idő |
4-6 hét |
6-8 hét |
6-8 hét |
4-6 hét |
GYIK
Mi az a ferde fogaskerék?
A ferde fogaskerék egy olyan fogaskeréktípus, amelynek fogai egy kúp felületén vannak vágva. Ezek a fogaskerekek mozgást és teljesítményt közvetítenek egymással nem párhuzamos, egymást metsző tengelyek között.
Mire használják a ferde fogaskerekeket?
A ferde fogaskerekeket a mozgás és a teljesítmény átvitelére használják a különböző szögben egymást metsző tengelyek között. Sokoldalúságuk és a szögben történő hatékony mozgásátvitelre való képességük teszi őket nélkülözhetetlen alkatrésszé az iparágak és alkalmazások széles körében.
Mire használják a ferde fogaskerekeket?
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.
Mi az előnye a ferde fogaskeréknek?
A ferde fogaskerekek kompakt módon változtatják a tengely irányát, és viszonylag egyszerűen gyárthatók, így számos alkalmazásban költséghatékonyak.
Mik a hátrányai a ferde fogaskerekeknek?
Az egyenes ferde fogaskerekek nagy fordulatszámon zajosak lehetnek, és egyes típusok olyan axiális tolóerőt generálnak, amely további csapágyazást igényel.
What’s the difference between a bevel gear and a miter gear?
Mindkettő ferde fogaskerék, de a miter fogaskeréknek ugyanannyi foga van, és kifejezetten 90 fokos tengelykeresztezéshez tervezték, hogy egyszerűen irányt változtasson, ne pedig sebességi arányokat változtasson.