Aandrijftechniek speelt een cruciale rol in machines. Kegeltandwielen zijn een van de belangrijkste onderdelen die zorgen voor een soepele werking in verschillende toepassingen. In dit artikel zullen we meer lezen over conische tandwielen, hun eigenschappen en diverse toepassingen.
Of je nu een ingenieur bent of een beginner die op zoek is naar waardevolle informatie over conische tandwielen, deze gids zal je wegwijs maken in mechanische componenten.
Als je conische tandwielen gebruikt om de richting van de krachtoverbrenging te veranderen, kun je kracht van één bron in alle richtingen overbrengen.
Wat zijn schuine tandwielen?
De conische tandwielen worden gebruikt in combinatie met andere conische tandwielen. De tanden zijn uitgesneden in de zijkanten van een kegel en worden gebruikt om rotatie over te brengen tussen twee assen die elkaar in een rechte hoek snijden. Ze worden zo geïnstalleerd dat hun roterende assen elkaar snijden wanneer de richting van de krachtas wordt veranderd naar een andere as of wanneer conische tandwielen worden gecombineerd.
Soorten kegelwieloverbrengingen
- Rechte kegelwieloverbrenging:
- Spiraal kegeltandwiel:
- Zerol kegelwieloverbrenging:
- Hypoïde tandwiel:
- Verstekversnelling:
Kegelwieloverbrengingen worden veel gebruikt in alle industrieën en zijn onderverdeeld in verschillende soorten. Kegelwielproducten worden wereldwijd in enorme hoeveelheden geproduceerd. Bovendien, met een marktaandeel van ongeveer 42%China leidt de andere twee landen, Japan en Zuid-Korea, met marktaandelen van respectievelijk 161 en 6%. Ook tandwielfabrikanten in de VS hebben een groot marktaandeel.
Hieronder staan de meest voorkomende soorten conische tandwielen:
Recht kegelwiel
Rechte conische tandwielen zijn met een marktaandeel van 43% de grootste productcategorie van conische tandwielen. Een rechte conische tandwieloverbrenging is een type conische tandwieloverbrenging waarbij de tanden recht zijn afgesneden en taps toelopen naar de top van het tandwiel. Omdat de kracht die in de axiale richting werkt klein is, wordt het vaak gebruikt op plaatsen waar stuwkrachtbelasting ongewenst is.
Het heeft ook het voordeel dat het lager eenvoudiger is. Het nadeel is dat bij draaien met hoge snelheden het geluid en de trillingen toenemen. Vanwege deze eigenschappen worden rechte conische tandwielen aanbevolen als de kosten een prioriteit zijn, draaien met hoge snelheden niet nodig is en lawaai geen probleem is.
Over het algemeen gebruikt bij een relatief lage snelheid (omtreksnelheid van 2 m/s of minder). Het is relatief eenvoudig te fabriceren en is vooral geschikt voor gereedschapsmachines, drukmachines, enz. en differentiële apparaten - de populairste conische tandwielen voor krachtoverbrenging.
Spiraal kegelwiel
Spiraal schuine vertanding is een ander type schuine vertanding. De tandsporen zijn spiraalvormig en schuin, waardoor een rechte hoek ontstaat. De twee kruisende tandwielen verstrengelen met elkaar, waardoor een sterker netwerk ontstaat. De voordelen zijn een laag geluidsniveau en weinig trillingen, zelfs bij draaien met hoge snelheid, een hoge sterkte van het tandoppervlak en minder stress op het tandoppervlak.
Bovendien heeft hij een gebogen tandspoor (meestal een boog) op de steekkegel, waardoor hij soepeler werkt dan rechte conische tandwielen. Dit wordt voornamelijk gebruikt voor hoge snelheden met een omtreksnelheid van 10 m/s of meer.
Zerol kegelwieloverbrenging (spiraalkegelwieloverbrenging)
Een conische spiraalvertanding met een spiraalhoek van 0 graden wordt ook wel een nulconische vertanding genoemd. Het is een conische tandwieloverbrenging die de kenmerken heeft van rechte conische tandwielen en spiraalconische tandwielen met dezelfde kracht die op de tanden wordt uitgeoefend.
Vergeleken met conische tandwielen met spiraalvertanding is het grote voordeel dat de stuwkracht kan worden onderdrukt. Het wordt gebruikt in industriële apparatuur en auto's. De tandsporen zijn gebogen en zien er erg mooi uit. Maar in tegenstelling tot het tandprofiel van een conische tandwieloverbrenging, heeft het geen tandprofiel waarbij de tanden aan de buitenrand in een kegelvorm in elkaar gedraaid zijn.
Hypoïde tandwiel
Een hypoïde tandwiel heeft spiraalvormige tandsporen en verspringende assen die noch evenwijdig zijn, noch elkaar snijden aan de ingangs- of uitgangszijde van het tandwiel. Hoewel ze lijken op conische tandwielen, verschillen ze in het feit dat hun assen elkaar snijden.
Beide zijn vergelijkbaar in die zin dat ze gebruik maken van een grote reductieverhouding en gebruikt worden bij grote koppels. Deze tandwielen worden voornamelijk gebruikt in aandrijfsystemen van auto's, aandrijfsystemen van treinen, snelheidsreductoren (bussen, vrachtwagens, luxe privéauto's), enz.
De voordelen van hypoïde tandwielen zijn onder andere een grote reductieverhouding, weinig geluid en trillingen, en een sterkte die bestand is tegen grote koppels. Wat de reductieverhouding betreft, kunnen hypoïde tandwielen het aantal tanden aan de invoerzijde (hypoïde rondsel) en de uitvoerzijde (hypoïde tandwiel) vergroten.
Verstek
Tandwielen met hetzelfde aantal tanden worden verstek tandwielen genoemd. De standaard ashoek is 90 graden en het steekvlak is 45 graden. Er zijn ook verstek tandwielen van 45 graden, 60 graden en 120 graden, en verstek heeft de betekenis van verstek of verbinding. Dit zijn de krachtoverbrengende, aandrijvende en transporterende onderdelen van apparatuur.
Vermogen kan worden overgebracht via orthogonale assen. Het wordt vaak gebruikt in toepassingen waarbij het niet nodig is om van tandwiel te wisselen, maar gewoon door de draairichting van een as te veranderen.
Verstekversnellingen zijn vooral geschikt voor gebruik in de halfgeleiderindustrie, de voedingsmiddelenindustrie, algemene industriële machines en landbouwmachines.
Wat zijn spiraaltandwielen?
Spiraaltandwielen, ook wel helical tandwielen genoemd. Ze zijn een type tandwiel met tanden die onder een hoek langs de voorkant van het tandwiel zijn gesneden.
Dit zijn hun belangrijkste kenmerken:
- Spiraalvormige tanden:
- Minder lawaai en trillingen:
- Hogere efficiëntie:
- Axiale drukbelasting:
Het verschil begrijpen tussen kegelwiel- en spiraaltandwielen
Rechte kegelwieloverbrenging vs. spiraalvormige kegelwieloverbrenging
|
Functie |
Recht kegelwiel |
Spiraal kegelwiel |
|
Tandprofiel |
Rechte tanden langs de kegelas |
Spiraalvormige tanden met een gebogen profiel |
|
Geluidsniveau |
Luidruchtiger door impact van tanden bij het vastklikken |
Stiller door geleidelijke tandinschakeling |
|
Trilling |
Hogere trillingen door impact |
Minder trillingen door soepeler mazen |
|
Stuwkracht |
Lage axiale stuwkrachtbelasting |
Hogere axiale stuwkracht door schuine hoek |
|
Efficiëntie |
Lagere efficiëntie bij hoge snelheden |
Hogere efficiëntie bij hoge snelheden |
|
Toepassingen |
– 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 |
|
Complexiteit van productie |
Eenvoudiger te produceren |
Complexer om te produceren |
|
Kosten |
Over het algemeen lagere kosten |
Over het algemeen hogere kosten |
Technische aspecten van kegelwieloverbrengingen
|
Aspect |
Beschrijving |
|
Definitie |
Tandwielen met tanden die langs de flanken van een kegel zijn gesneden. |
|
Belangrijkste kenmerken |
Conische vorm en kruisende assen onder een hoek (meestal 90 graden). |
|
Hoofdfunctie |
Energie overbrengen tussen kruisende assen, waardoor de draairichting verandert. |
|
Voordelen |
– Compact design for changing shaft direction. – Cost-effective (straight bevel gears). |
|
Nadelen |
– Straight bevel gears can be noisy at high speeds. – Some types generate axial thrust load. |
Kegelwieloverbrengingen zijn zuinig, hebben een lange levensduur en een hoge functionaliteit in vergelijking met metalen of kunststof tandwielen. Ze zijn efficiënter dan wormwieloverbrengingen en hebben lagere verhoudingen die resulteren in hogere snelheden en verplaatsingssnelheden.
Gewoonlijk hebben kegelwielvijzels een zelfremmende eigenschap terwijl ze hogere verplaatsingssnelheden bieden. Daarnaast bieden ze verschillende kenmerken die hieronder worden genoemd:
Beweging en vermogen overbrengen tussen kruisende assen
Kegelwieloverbrengingen dienen om beweging en kracht over te brengen tussen kruisende assen. In een conische tandwieloverbrenging kruisen de draden van het tandwiel elkaar in een hoek van ongeveer 90 graden, waardoor de richting van de rotatiekracht in een rechte hoek kan worden veranderd.
Het heeft een conische vorm zoals een paraplu en wordt gebruikt in combinatie met conische tandwielen. Om de draaisnelheid van conische tandwielen te veranderen, gebruik je tandwielen met verschillende aantallen tanden, net als bij rechte tandwielen.
Soepele en efficiënte krachtoverbrenging
Kegelwieloverbrengingen worden meestal gemaakt van materialen zoals gelegeerd staal, koolstofstaal of gehard staal. Deze materialen bieden een uitstekende sterkte, slagvastheid en slijtvastheid en zorgen voor een soepele en effectieve krachtoverbrenging.
Sterke chemische weerstand en corrosiebestendigheid
Kegelwieloverbrengingen staan bekend om hun uitzonderlijk sterke chemische en corrosiebestendigheid, waardoor ze kunnen worden gebruikt in zware omstandigheden.
Deze tandwielen hebben verschillende voordelen ten opzichte van andere tandwielen, zoals een hogere sterkte, verbeterde nauwkeurigheid en een grotere betrouwbaarheid. Ze zijn bestand tegen hogere temperaturen en garanderen een lange levensduur.
Vereist een grote gespecialiseerde tandwielsnijmachine
Voor de productie van conische tandwielen is een grote gespecialiseerde tandwielsnijmachine nodig. De meest typische methode is de Gleason methode, en andere methoden zijn onder andere de Klingelnberg methode en de Fiat methode.
Dit is een speciaal voorbeeld van de tandzaagmethode voor rechte kegeltandwielen, maar deze methode wordt inefficiënt genoemd. Zaag elke tandgroef met behulp van een indexeermachine die een helling kan creëren die gelijk is aan de kegelhoek en een frees die speciaal is ontworpen voor cilinders.
Goede smeerbaarheid en vormgemak
Kegelwieloverbrengingen worden gewaardeerd omdat ze gemakkelijk te gieten zijn, waardoor ze veelzijdige componenten zijn in productieprocessen. Bovendien hebben ze een goede smering om wrijving en slijtage tussen de tanden te verminderen. Deze eigenschappen maken conische tandwielen geschikt voor verschillende toepassingen waar een soepele werking en duurzaamheid essentieel zijn.
Voorbeelden en toepassingen van kegeltandwielen
Kegelwieloverbrengingen, gekenmerkt door hun conische vorm en kruisende assen, zijn vitale onderdelen in verschillende mechanische systemen. Hun veelzijdigheid maakt diverse toepassingen mogelijk, zoals het veranderen van de draairichting met 90 graden en het overbrengen van kracht. Ontdek hieronder de verschillende toepassingen van conische tandwielen:
Automotive
Kegelwieloverbrengingen worden veel gebruikt in toepassingen in de auto-industrie, zoals differentieelaandrijvingen, transmissiesystemen en achterwielaandrijvingen in auto's. Hierdoor kunnen wielen met verschillende snelheden draaien terwijl de tractie en stabiliteit behouden blijft. Hierdoor kunnen wielen met verschillende snelheden draaien met behoud van tractie en stabiliteit, vooral in bochten. Van de producten is de rechte conische tandwieloverbrenging het grootste segment, waarin de auto-industrie een belangrijk aandeel heeft. 53% delen.
Licht en zwaar materieel
Kegelwieloverbrengingen worden gebruikt voor de aandrijving of het draaien van hulpaggregaten in lichte en zware apparatuur zoals grasmaaiers, kleine tractoren, cementmolens, kegelbrekers, zandmixers, vorkheftrucks en mijnbouwmachines.
Ze zijn essentieel voor de krachtoverbrenging door de efficiënte overdracht van rotatiebeweging van de motor naar de wielen of snijbladen mogelijk te maken.
Spoorwegaandrijvingen
Kegelwieloverbrengingen worden ook gebruikt in de versnellingsbakken en differentiëlen van spoorvoertuigen, waardoor de locomotief vooruit of achteruit kan rijden. Ze zorgen voor een soepele werking en efficiënte krachtverdeling.
Bouwmachines
Ze worden vaak gebruikt in de aandrijfassen van bouwvoertuigen zoals graafmachines, laders en bulldozers. De conische tandwielen in bouwmachines zorgen voor een betrouwbare koppeloverdracht voor het nauwkeurig en gecontroleerd heffen en positioneren van zware lasten.
Industriële tandwielkast
Kegelwieloverbrengingen worden gebruikt in transportsystemen, liften en materiaalverwerkingsapparatuur en zorgen voor een efficiënte verplaatsing en overdracht van goederen binnen industriële faciliteiten.
Speciale toepassingen
Kegelwieloverbrengingen worden gebruikt in koffiemolens met grote handzwengels, handmixers en handboormachines en radiogestuurde apparaten. Ze zijn ook essentieel voor vliegtuigmotoren, de scheepsindustrie en de medische sector voor optimale prestaties en veiligheid.
Vergelijkingstabel kegeltandwielen (spuitgieten)
|
Functie |
Kegelwiel |
Spiraal kegelwiel |
Kegelwieloverbrenging (Zelfde als spiraalvormige afschuining) |
Verstek (Type kegelwiel) |
|
Tolerantie |
±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) |
|
Materiaal |
Zinklegering (ZA-8, ZA-12) |
Aluminiumlegering (A356, A380) |
Aluminiumlegering (A356, A380) |
Zinklegering (ZA-8, ZA-12) of aluminiumlegering (A356, A380) |
|
Kosten bij benadering |
Onder |
Hoger dan rechte afschuining |
Hoger dan rechte afschuining |
Vergelijkbaar met conische tandwielen |
|
Doorlooptijd |
4-6 weken |
6-8 weken |
6-8 weken |
4-6 weken |
FAQ
Wat is een conische tandwieloverbrenging?
Een conische tandwieloverbrenging is een type tandwieloverbrenging met tanden die langs het oppervlak van een kegel zijn gesneden. Deze tandwielen worden gebruikt om beweging en kracht over te brengen tussen kruisende assen die niet evenwijdig aan elkaar zijn.
Waar worden conische tandwielen voor gebruikt?
Kegelwieloverbrengingen worden gebruikt om beweging en kracht over te brengen tussen kruisende assen onder verschillende hoeken. Door hun veelzijdigheid en vermogen om beweging efficiënt over te brengen onder hoeken, zijn ze onmisbare onderdelen in een groot aantal industrieën en toepassingen.
Waar worden conische tandwielen voor gebruikt?
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.
Wat is een voordeel van een conische tandwieloverbrenging?
Kegelwieloverbrengingen bieden een compacte manier om de asrichting te veranderen en zijn relatief eenvoudig te produceren, waardoor ze kosteneffectief zijn voor veel toepassingen.
Wat zijn de nadelen van conische tandwielen?
Rechte conische tandwielen kunnen lawaaierig zijn bij hoge snelheden en sommige types genereren een axiale stuwkracht die extra lagerondersteuning vereist.
What’s the difference between a bevel gear and a miter gear?
Beide zijn conische tandwielen, maar verstek tandwielen hebben hetzelfde aantal tanden en zijn speciaal ontworpen voor een 90-graden asdoorsnijding om gewoon van richting te veranderen, niet om snelheidsverhoudingen te wijzigen.