Transmisia puterii joacă un rol esențial în mașini. Angrenajele conice sunt una dintre componentele cheie care asigură buna funcționare în mai multe aplicații. În acest articol vom citi despre angrenajele conice, caracteristicile lor și diverse aplicații.
Fie că sunteți inginer sau începător și căutați informații valoroase despre angrenajele conice, acest ghid vă va extinde aria de acoperire a componentelor mecanice.
Dacă utilizați angrenaje conice pentru a schimba direcția de transmisie a puterii, veți putea transmite puterea de la o sursă în toate direcțiile.
Ce sunt angrenajele conice?
Angrenajele conice sunt utilizate în combinație cu alte angrenaje conice. Are dinți sculptați în părțile laterale ale unui con și este utilizată pentru a transmite rotația între două axe care se intersectează în unghi drept. Acestea sunt instalate astfel încât axele lor de rotație să se intersecteze atunci când se schimbă direcția axei de putere pe o axă diferită sau când se combină angrenajele conice.
Tipuri de angrenaje conice
- Angrenaj conic drept:
- Angrenaj conic spiralat:
- Angrenaj conic Zerol:
- Angrenaj hipoid:
- Miter Gear:
Angrenajele conice sunt utilizate pe scară largă în toate industriile și sunt împărțite în mai multe tipuri. Produsele de angrenaje conice sunt fabricate în cantități enorme în întreaga lume. În plus, cu o cotă de piață de aproximativ 42%, China conduce celelalte două țări, Japonia și Coreea de Sud, cu cote de 16% și, respectiv, 6%. În mod similar, producătorii de angrenaje din SUA dețin, de asemenea, o cotă mare de piață.
Următoarele sunt cele mai comune tipuri de angrenaje conice:
Angrenaj conic drept
Angrenajul conic drept, cu o cotă de piață de 43%, este cea mai mare categorie de produs a angrenajului conic. Un angrenaj conic drept este un tip de angrenaj conic în care dinții sunt tăiați drept și se subțiază spre vârful angrenajului. Deoarece forța care acționează în direcția axială este mică, aceasta este adesea utilizată în locuri în care sarcinile de împingere sunt opuse.
De asemenea, are avantajul de a simplifica rulmentul. Dezavantajul este că, atunci când se rotește la viteze mari, zgomotul și vibrațiile cresc. Datorită acestor caracteristici, angrenajele conice drepte sunt recomandate atunci când costul este o prioritate, rotația la viteze mari nu este necesară, iar zgomotul nu este o problemă.
Se utilizează în general atunci când funcționează la o viteză relativ mică (viteză circumferențială de 2 m/s sau mai mică). Este relativ ușor de fabricat și este potrivit în special pentru mașini-unelte, mașini de tipărit etc., precum și pentru dispozitive diferențiale - cel mai popular angrenaj conic pentru transmiterea puterii.
Angrenaj conic spiralat
Angrenajul conic spiralat este un alt tip de angrenaj conic. Urmele dinților sunt spiralate și elicoidale, creând un unghi elicoidal, iar cele două angrenaje care se intersectează se întrepătrund între ele, creând o rețea mai puternică. Avantajele includ zgomot și vibrații reduse chiar și în timpul rotației de mare viteză, rezistență ridicată a suprafeței dinților și mai puține tensiuni pe suprafața dinților.
În plus, are o urmă curbată a dinților (de obicei un arc) pe conul de pas, permițând o funcționare mai lină decât angrenajele conice drepte. Aceasta este utilizată în principal pentru funcționarea la viteză mare, cu o viteză circumferențială a pasului de 10 m/s sau mai mare.
Angrenaj conic Zerol (angrenaj conic spiralat)
Un angrenaj conic spiralat cu un unghi de elice de 0 grade se mai numește și angrenaj conic zero. Este un angrenaj conic care are caracteristicile angrenajelor conice drepte și ale angrenajelor conice spiralate, cu aceeași forță aplicată dinților.
Comparativ cu angrenajele conice spiralate, avantajul major este că sarcina de împingere poate fi suprimată. Aceasta este utilizată în echipamente industriale și automobile. Urmele dinților sunt curbate și au un aspect foarte frumos. Dar, spre deosebire de profilul dinților unei angrenaje conice spiralate, nu are un profil în care dinții sunt răsuciți împreună într-o formă conică pe periferia exterioară.
Angrenaj hipoid
Un angrenaj hipoid are urme spiralate ale dinților și arbori decalați care nu sunt nici paraleli, nici nu se intersectează pe partea de intrare sau de ieșire a angrenajului. Deși sunt similare cu angrenajele conice spiralate, ele diferă prin faptul că axele lor se intersectează.
Ambele sunt similare prin faptul că utilizează un raport de reducere mare și sunt utilizate cu un cuplu mare. Aceste angrenaje sunt utilizate în principal în sistemele de acționare ale automobilelor, în sistemele de acționare ale trenurilor, în reductoarele de viteză (autobuze, camioane, autoturisme de lux) etc.
Avantajele angrenajelor hipoide includ un raport de reducere mare, zgomot și vibrații reduse și rezistență care poate suporta un cuplu mare. În ceea ce privește raportul de reducere, angrenajele hipoide pot crește numărul de dinți pe partea de intrare (pinion hipoid) și pe partea de ieșire (angrenaj hipoid).
Miter Gear
Angrenajele cu același număr de dinți se numesc angrenaje de mitralieră. Unghiul standard al arborelui este de 90 de grade, iar planul de pas este de 45 de grade. Există, de asemenea, angrenaje de 45 de grade, 60 de grade și 120 de grade, iar "miter" are semnificația de mitră sau îmbinare. Acestea sunt piesele de transmisie a puterii, de acționare și de transport ale echipamentelor.
Puterea poate fi transmisă prin axe ortogonale. Acesta este adesea utilizat în aplicații în care nu este necesară schimbarea angrenajelor, ci doar schimbarea direcției de rotație a unui arbore.
Angrenajul Miter este potrivit în principal pentru utilizarea în industria semiconductorilor, industria alimentară, utilaje industriale generale și utilaje agricole.
Ce sunt angrenajele spiralate?
Angrenajele spiralate, cunoscute și sub denumirea de angrenaje elicoidale. Acestea sunt un tip de angrenaj cu dinți care sunt tăiați în unghi de-a lungul feței angrenajului.
Iată care sunt principalele lor caracteristici:
- Dinți elicoidali:
- Zgomot și vibrații reduse:
- Eficiență mai mare:
- Sarcina de împingere axială:
Înțelegerea diferenței dintre angrenajul conic și cel spiralat
Angrenaj conic drept vs. Angrenaj conic spiralat
|
Caracteristică |
Angrenaj conic drept |
Angrenaj conic spiralat |
|
Profilul dintelui |
Dinți drepți tăiați de-a lungul axei conului |
Dinți elicoidali cu profil curbat |
|
Nivel de zgomot |
Mai zgomotos din cauza impactului dinților la angajare |
Mai silențioasă datorită angajării treptate a dinților |
|
Vibrații |
Vibrații mai mari cauzate de impact |
Vibrații mai mici datorită unei ochiuri mai netede |
|
Sarcina de împingere |
Sarcină axială de împingere redusă |
Încărcătură axială mai mare datorită unghiului elicoidal |
|
Eficiență |
Eficiență mai scăzută la viteze mari |
Eficiență mai mare la viteze mari |
|
Aplicații |
- Aplicații cu viteză redusă - Aplicații sensibile la costuri - Aplicații în care zgomotul nu este o preocupare majoră |
- Aplicații de mare viteză - Aplicații care necesită o funcționare lină - Aplicații în care reducerea zgomotului este importantă |
|
Complexitatea producției |
Mai simplu de fabricat |
Mai complexe de fabricat |
|
Costuri |
În general, costuri mai mici |
Cost în general mai ridicat |
Aspecte tehnice ale angrenajelor conice
|
Aspect |
Descriere |
|
Definiție |
Angrenaje cu dinți tăiați de-a lungul flancurilor unui con. |
|
Caracteristică cheie |
Formă conică și arbori care se intersectează la unghiuri (de obicei 90 de grade). |
|
Funcția principală |
Transmite puterea între arborii care se intersectează, schimbând direcția de rotație. |
|
Avantaje |
- Design compact pentru schimbarea direcției arborelui. - Rentabil (angrenaje conice drepte). |
|
Dezavantaje |
- Angrenajele conice drepte pot fi zgomotoase la viteze mari. - Unele tipuri generează sarcini axiale de împingere. |
Angrenajele conice sunt economice, au o durată lungă de uzură și au o funcționalitate ridicată în comparație cu angrenajele din metal sau plastic. Acestea sunt mai eficiente decât angrenajele cu șurub și au rapoarte mai mici, ceea ce duce la viteze și rate de deplasare mai mari.
De obicei, cricurile cu angrenaje conice mențin o caracteristică de auto-blocare, oferind în același timp viteze de deplasare mai mari. Pe lângă aceasta, ele oferă mai multe caracteristici care sunt menționate mai jos:
Transmiterea mișcării și a puterii între axele intersectate
Angrenajele conice au rolul de a transfera mișcarea și puterea între axe care se intersectează. Într-un angrenaj conic, filetele angrenajului se intersectează la aproximativ 90 de grade, permițând schimbarea direcției forței de rotație la un unghi drept.
Aceasta are o formă conică ca o umbrelă și este utilizată în combinație cu angrenajele conice. De asemenea, pentru a schimba viteza de rotație a angrenajelor conice, utilizați angrenaje cu un număr diferit de dinți, similar cu angrenajele verticale.
Transmisie de putere lină și eficientă
Angrenajele conice sunt de obicei fabricate din materiale precum oțel aliat, oțel carbon sau oțel călit. Aceste materiale oferă o rezistență remarcabilă, rezistență la impact și rezistență la uzură, asigurând o transmisie de putere lină și eficientă.
Rezistență chimică puternică și rezistență la coroziune
Angrenajele conice sunt cunoscute ca având o rezistență chimică și la coroziune extrem de puternică, ceea ce le permite să fie utilizate în condiții dificile.
Aceste angrenaje au mai multe avantaje față de alte angrenaje, inclusiv o rezistență mai mare, grade de precizie îmbunătățite și un grad mai mare de fiabilitate. Ele pot suporta temperaturi mai ridicate și garantează durabilitatea pe termen lung.
Necesită o mașină de tăiat angrenaje specializată pe scară largă
Producția de angrenaje conice necesită o mașină de tăiat angrenaje specializată pe scară largă. Cea mai tipică metodă este metoda Gleason, iar alte metode includ metoda Klingelnberg și metoda Fiat.
Acesta este un exemplu special al metodei de tăiere a dinților pentru angrenajele conice drepte, dar această metodă este considerată ineficientă. Tăiați fiecare canelură a dintelui folosind o mașină de indexare care poate crea o înclinare echivalentă cu unghiul conului și o freză special concepută pentru cilindri.
Lubricitate bună și ușurință de turnare
Angrenajele conice sunt apreciate datorită ușurinței lor de turnare, ceea ce le face componente versatile în procesele de fabricație. În plus, au o lubrifiere bună pentru a reduce frecarea și uzura dintre dinții angrenajului. Aceste calități fac ca angrenajele conice să fie potrivite pentru diverse aplicații în care buna funcționare și durabilitatea sunt esențiale.
Exemple de angrenaje conice și aplicații
Angrenajele conice, caracterizate prin forma lor conică și arborii care se intersectează, sunt componente vitale în diverse sisteme mecanice. Versatilitatea lor permite diverse aplicații, cum ar fi schimbarea direcției de rotație cu 90 de grade și transmiterea de putere. Descoperiți diversele utilizări și aplicații ale angrenajului conic enumerate mai jos:
Automobile
Angrenajele conice sunt utilizate pe scară largă în aplicații auto, cum ar fi transmisiile diferențiale, sistemele de transmisie și sistemele de tracțiune spate din automobile. Aceasta permite roților să se rotească la viteze diferite, menținând în același timp tracțiunea și stabilitatea, în special în timpul virajelor. Dintre produsele sale, angrenajul conic drept este cel mai mare segment, în care sectorul auto are o 53% acțiune.
Echipamente ușoare și grele
Angrenajele conice sunt utilizate pentru propulsia sau funcționarea unităților auxiliare în echipamente ușoare și grele, cum ar fi mașini de tuns iarba, tractoare mici, mori de ciment, concasoare conice, mixere de nisip, stivuitoare și utilaje miniere.
Acestea sunt esențiale pentru transmiterea puterii, permițând transferul eficient al mișcării de rotație de la motor la roți sau lamele de tăiere.
Conducte de cale ferată
Angrenajele conice sunt, de asemenea, utilizate în cutiile de viteze și diferențialele vehiculelor feroviare, permițând locomotivei să se deplaseze înainte sau înapoi. Ele asigură o funcționare fără probleme și o distribuție eficientă a puterii.
Echipamente de construcții
Acestea sunt utilizate în mod obișnuit în arborele de transmisie al vehiculelor de construcții, cum ar fi excavatoarele, încărcătoarele și buldozerele. Angrenajele conice din echipamentele de construcții asigură o transmisie fiabilă a cuplului pentru ridicarea și poziționarea sarcinilor grele cu precizie și control.
Cutie de viteze industrială
Angrenajele conice sunt utilizate în sistemele de transport, ascensoare și echipamente de manipulare a materialelor, asigurând mișcarea și transferul eficient al bunurilor în cadrul instalațiilor industriale.
Aplicații speciale
Angrenajele conice sunt utilizate la râșnițele de cafea cu mânere mari acționate manual, la mixerele și burghiile manuale acționate manual și la dispozitivele radiocomandate. Acestea sunt, de asemenea, esențiale pentru motoarele de avion, industria navală și domeniul medical pentru o performanță și o siguranță optime.
Tabel comparativ cu angrenajele conice (turnare sub presiune)
|
Caracteristică |
Angrenaj conic |
Angrenaj conic spiralat |
Angrenaj conic elicoidal (Aceeași ca și Spiral Bevel) |
Miter Gear (Tip angrenaj conic) |
|
Toleranța |
±0,1 - 0,3 mm (în funcție de complexitate) |
±0,1 - 0,2 mm (toleranțe mai strânse datorită dinților elicoidali) |
±0,1 - 0,2 mm (toleranțe mai strânse datorită dinților elicoidali) |
±0,1 - 0,3 mm (în funcție de complexitate) |
|
Material |
Aliaj de zinc (ZA-8, ZA-12) |
Aliaj de aluminiu (A356, A380) |
Aliaj de aluminiu (A356, A380) |
Aliaj de zinc (ZA-8, ZA-12) sau aliaj de aluminiu (A356, A380) |
|
Costuri aproximative |
Jos |
Mai mare decât conicele drepte |
Mai mare decât conicele drepte |
Similar cu angrenajul conic |
|
Timp de răspuns |
4-6 săptămâni |
6-8 săptămâni |
6-8 săptămâni |
4-6 săptămâni |
ÎNTREBĂRI FRECVENTE
Ce este un angrenaj conic?
Un angrenaj conic este un tip de angrenaj cu dinți care sunt tăiați de-a lungul suprafeței unui con. Aceste angrenaje sunt utilizate pentru a transmite mișcare și putere între arbori intersectați care nu sunt paraleli între ei.
Pentru ce sunt utilizate angrenajele conice?
Angrenajele conice sunt utilizate pentru transmiterea mișcării și a puterii între arbori care se intersectează la unghiuri diferite. Versatilitatea și capacitatea lor de a transfera eficient mișcarea la unghiuri le fac componente indispensabile într-o gamă largă de industrii și aplicații.
Pentru ce sunt utilizate angrenajele conice?
Angrenajele conice schimbă direcția de transmisie a puterii între arbori care se intersectează, de obicei la 90 de grade. Acestea sunt componente esențiale în automobile, cutii de viteze și diverse mașini.
Care este un avantaj al unei roți dințate conice?
Angrenajele conice oferă o modalitate compactă de a schimba direcția arborelui și sunt relativ simplu de fabricat, ceea ce le face rentabile pentru multe aplicații.
Care sunt dezavantajele angrenajelor conice?
Angrenajele conice drepte pot fi zgomotoase la viteze mari, iar unele tipuri generează o sarcină de împingere axială care necesită un suport de rulment suplimentar.
Care este diferența dintre o roată dințată conică și o roată dințată unghiulară?
Ambele sunt angrenaje conice, dar angrenajele de tăiere au același număr de dinți și sunt proiectate special pentru o intersecție a arborelui de 90 de grade pentru a schimba pur și simplu direcția, nu pentru a modifica rapoartele de viteză.