Kraftöverföring spelar en avgörande roll i maskiner. Koniska kugghjul är en av de viktigaste komponenterna som säkerställer smidig drift i flera applikationer. I den här artikeln ska vi läsa om koniska kugghjul, deras funktioner och olika tillämpningar.
Oavsett om du är ingenjör eller nybörjare och söker värdefull information om koniska kugghjul, kommer den här guiden att utöka din räckvidd till mekaniska komponenter.
Om du använder koniska kugghjul för att ändra kraftöverföringens riktning kan du överföra kraft från en källa i alla riktningar.
Vad är avfasade kugghjul?
Koniska kugghjul används i kombination med andra koniska kugghjul. Den har tänder som är utskurna i sidorna på en kon och används för att överföra rotation mellan två axlar som korsar varandra i rät vinkel. De installeras så att deras roterande axlar korsar varandra när kraftaxelns riktning ändras till en annan axel eller när koniska kugghjul kombineras.
Typer av koniska kugghjul
- Rak konisk kuggväxel:
- Spiralformad vinkelväxel:
- Zerol konisk kuggväxel:
- Hypoidväxel:
- Miter-växel:
Koniska kugghjul används i stor utsträckning i alla branscher och är indelade i flera typer. Produkter för koniska kugghjul tillverkas i enorma mängder över hela världen. Dessutom, med en marknadsandel på ungefär 42%Kina leder de två andra länderna, Japan och Sydkorea, med andelar på 16% respektive 6%. På samma sätt har växeltillverkarna i USA också en stor andel av marknaden.
Följande är de vanligaste typerna av koniska kugghjul:
Rak konisk kuggväxel
Raka koniska kugghjul är med en marknadsandel på 43% den största produktkategorin inom koniska kugghjul. En rak konisk kuggväxel är en typ av konisk kuggväxel där tänderna är rakt skurna och avsmalnar mot kugghjulets topp. Eftersom den kraft som verkar i axiell riktning är liten används den ofta på platser där tryckbelastningar är motsatta.
Det har också fördelen att lagret förenklas. Nackdelen är att bullret och vibrationerna ökar vid höga rotationshastigheter. På grund av dessa egenskaper rekommenderas raka koniska kugghjul när kostnaden är en prioritet, höghastighetsrotation inte krävs och buller inte är ett problem.
Används i allmänhet vid drift med relativt låg hastighet (omkretshastighet på 2 m/s eller mindre). Den är relativt lätt att tillverka och är särskilt lämplig för verktygsmaskiner, tryckmaskiner etc. samt differentialanordningar - den mest populära koniska växeln för kraftöverföring.
Spiralformad konisk kuggväxel
Spiralfasad växel är en annan typ av fasad växel. Tandspåren är spiralformade och spiralformade, vilket skapar en spiralformad vinkel, och de två korsande kugghjulen flätas samman med varandra och skapar ett starkare nät. Fördelarna inkluderar lågt brus och vibrationer även under höghastighetsrotation, hög tandytstyrka och mindre stress på tandytan.
Dessutom har den ett böjt tandspår (vanligtvis en båge) på delningskonen, vilket ger en mjukare drift än raka koniska kugghjul. Detta används främst för höghastighetsdrift med en omkretshastighet på 10 m/s eller mer.
Zerol konisk kuggväxel (spiral konisk kuggväxel)
En spiralformad konisk kuggväxel med en spiralvinkel på 0 grader kallas också för en nollkonisk kuggväxel. Det är en konisk kuggväxel som har samma egenskaper som en rak konisk kuggväxel och en spiralformad konisk kuggväxel med samma kraft på kuggarna.
Jämfört med spiralformade koniska kugghjul är den stora fördelen att tryckbelastningen kan undertryckas. Den används i industriell utrustning och bilar. Tandspåren är böjda och har ett mycket vackert utseende. Men till skillnad från tandprofilen hos en spiralformad konisk kuggväxel har den inte en tandprofil där tänderna vrids ihop i en konisk form på den yttre periferin.
Hypoidväxel
En hypoidväxel har spiralformade tandspår och förskjutna axlar som varken är parallella eller korsande på ingångs- eller utgångssidan av växeln. Även om de liknar spiralformade koniska kugghjul skiljer de sig åt genom att deras axlar korsar varandra.
Båda liknar varandra genom att de använder ett stort reduktionsförhållande och används med stort vridmoment. Dessa kugghjul används främst i drivsystem för bilar, tåg, hastighetsreducerare (bussar, lastbilar, lyxiga personbilar) etc.
Fördelarna med hypoidväxlar är bland annat ett stort reduktionsförhållande, låg ljudnivå och vibrationer samt en styrka som klarar stora vridmoment. När det gäller reduktionsförhållandet kan hypoidväxlar öka antalet tänder på ingångssidan (hypoidkugghjul) och utgångssidan (hypoidväxel).
Miter-växel
Kugghjul med samma antal kuggar kallas mitterkugghjul. Standardaxelvinkeln är 90 grader och stigningsplanet är 45 grader. Det finns också 45-graders, 60-graders och 120-graders miter-växlar, och miter har betydelsen miter eller fog. Dessa är de kraftöverförande, drivande och transporterande delarna av utrustningen.
Kraft kan överföras genom ortogonala axlar. Den används ofta i applikationer där det inte finns något behov av att byta växlar, bara genom att ändra rotationsriktningen på en axel.
Miter-växeln är främst lämplig för användning inom halvledarindustrin, livsmedelsindustrin, allmänna industrimaskiner och jordbruksmaskiner.
Vad är spiralformade kugghjul?
Spiralformade kugghjul, även kända som spiralformade kugghjul. De är en typ av kugghjul med tänder som är skurna i en vinkel längs kugghjulets yta.
Här är deras viktigaste egenskaper:
- Spiralformade tänder:
- Minskat buller och vibrationer:
- Högre effektivitet:
- Axiell tryckbelastning:
Förstå skillnaden mellan konisk och spiralformad växel
Rak konisk kuggväxel kontra spiralformad konisk kuggväxel
|
Funktion |
Rak konisk kuggväxel |
Spiralformad konisk kuggväxel |
|
Tandprofil |
Raka tänder skurna längs konaxeln |
Spiralformade tänder med böjd profil |
|
Bullernivå |
Mer högljudd på grund av tandslag vid inkoppling |
Tystare tack vare gradvis inkoppling av tänderna |
|
Vibrationer |
Högre vibrationer på grund av stötar |
Lägre vibrationer tack vare jämnare maskning |
|
Tryckbelastning |
Låg axiell tryckbelastning |
Högre axiell tryckbelastning på grund av spiralvinkeln |
|
Effektivitet |
Lägre effektivitet vid höga hastigheter |
Högre effektivitet vid höga hastigheter |
|
Tillämpningar |
- Lågvarviga applikationer - Kostnadskänsliga applikationer - Applikationer där buller inte är ett stort problem |
- Höghastighetsapplikationer - Applikationer som kräver jämn drift - Applikationer där brusreducering är viktig |
|
Komplex tillverkning |
Enklare att tillverka |
Mer komplicerad att tillverka |
|
Kostnad |
Generellt lägre kostnad |
Generellt högre kostnad |
Tekniska aspekter på koniska kugghjul
|
Aspekt |
Beskrivning |
|
Definition |
Kugghjul med tänder skurna längs flankerna på en kon. |
|
Viktig funktion |
Konisk form och axlar som korsar varandra i vinklar (vanligtvis 90 grader). |
|
Huvudfunktion |
Överför kraft mellan korsande axlar och ändrar rotationsriktningen. |
|
Fördelar |
- Kompakt design för ändring av axelriktning. - Kostnadseffektiv (raka koniska kugghjul). |
|
Nackdelar |
- Raka koniska kugghjul kan vara bullriga vid höga hastigheter. - Vissa typer genererar axiell tryckbelastning. |
Koniska kugghjul är ekonomiska, har lång livslängd och hög funktionalitet jämfört med kugghjul av metall eller plast. De är mer effektiva än snäckväxlar och har lägre utväxlingar som ger högre hastigheter och förflyttningshastigheter.
Typiskt för vinkelväxeluttag är att de är självlåsande samtidigt som de ger högre rörelsehastigheter. Utöver detta har de flera egenskaper som nämns nedan:
Överföring av rörelse och kraft mellan korsande axlar
Koniska kugghjul används för att överföra rörelse och kraft mellan korsande axlar. I en vinkelväxel korsar kugghjulen varandra i ungefär 90 grader, vilket gör att rotationskraftens riktning kan ändras i rät vinkel.
Den har en konisk form som ett paraply och används i kombination med koniska kugghjul. För att ändra koniska kugghjuls rotationshastighet kan man också använda kugghjul med olika antal kuggar, på samma sätt som med cylindriska kugghjul.
Smidig och effektiv kraftöverföring
Koniska kugghjul tillverkas vanligtvis av material som legerat stål, kolstål eller härdat stål. Dessa material erbjuder enastående styrka, slagtålighet och slitstyrka, vilket säkerställer en jämn och effektiv kraftöverföring.
Stark kemisk resistens och korrosionsbeständighet
Koniska kugghjul är kända för att ha exceptionellt stark kemikalie- och korrosionsbeständighet, vilket gör att de kan användas under tuffa förhållanden.
Dessa kugghjul har flera fördelar jämfört med andra kugghjul, bland annat högre hållfasthet, förbättrade noggrannhetsklasser och en högre grad av tillförlitlighet. De tål högre temperaturer och garanterar långsiktig hållbarhet.
Kräver en storskalig specialiserad kuggskärningsmaskin
För tillverkning av koniska kugghjul krävs en storskalig specialiserad kuggskärningsmaskin. Den mest typiska metoden är Gleason-metoden, och andra metoder inkluderar Klingelnberg-metoden och Fiat-metoden.
Detta är ett speciellt exempel på tandskärningsmetoden för raka koniska kugghjul, men denna metod sägs vara ineffektiv. Skär varje tandspår med en indexeringsmaskin som kan skapa en lutning som motsvarar konvinkeln och en fräs som är speciellt utformad för cylindrar.
God smörjförmåga och enkel gjutning
Koniska kugghjul uppskattas för att de är lätta att gjuta, vilket gör dem till mångsidiga komponenter i tillverkningsprocesser. Dessutom har de god smörjförmåga för att minska friktion och slitage mellan kuggtänderna. Dessa egenskaper gör koniska kugghjul lämpliga för olika applikationer där smidig drift och hållbarhet är avgörande.
Exempel och tillämpningar för koniska kugghjul
Koniska kugghjul, som kännetecknas av sin koniska form och korsande axlar, är viktiga komponenter i olika mekaniska system. Deras mångsidighet möjliggör olika tillämpningar, t.ex. att ändra rotationsriktningen 90 grader och överföra kraft. Upptäck de många användningsområden och applikationer för koniska kugghjul som listas nedan:
Fordon
Koniska kugghjul används i stor utsträckning inom fordonsindustrin, t.ex. i differentialväxlar, transmissionssystem och bakhjulsdrivna system i bilar. Det gör att hjulen kan rotera i olika hastigheter samtidigt som dragkraft och stabilitet bibehålls, särskilt i svängar. Bland produkterna är raka koniska kugghjul det största segmentet, där fordonsindustrin har en 53% andel.
Lätt och tung utrustning
Koniska kugghjul används för framdrivning eller för att driva hjälpenheter i lätt och tung utrustning som gräsklippare, små traktorer, cementkvarnar, konkrossar, sandblandare, gaffeltruckar och gruvmaskiner.
De är avgörande för kraftöverföringen genom att möjliggöra en effektiv överföring av rotationsrörelsen från motorn till hjulen eller skärbladen.
Järnvägsdrivningar
Koniska kugghjul används också i växellådor och differentialer på järnvägsfordon, vilket gör att loket kan röra sig framåt eller bakåt. De säkerställer smidig drift och effektiv kraftfördelning.
Anläggningsmaskiner
De används ofta i drivaxlarna på anläggningsfordon som grävmaskiner, lastmaskiner och bulldozers. De koniska kuggväxlarna i anläggningsmaskiner ger tillförlitlig momentöverföring för att lyfta och positionera tunga laster med precision och kontroll.
Industriell växellåda
Koniska kugghjul används i transportsystem, hissar och materialhanteringsutrustning för att säkerställa effektiv förflyttning och överföring av varor inom industrianläggningar.
Särskilda tillämpningar
Koniska kugghjul används i kaffekvarnar med stora handvevade handtag, handvevade handblandare och handborrar samt radiostyrda apparater. De är också viktiga för flygplansmotorer, marinindustrin och det medicinska området för optimal prestanda och säkerhet.
Jämförelsetabell för koniska kugghjul (pressgjutning)
|
Funktion |
Konisk kugghjul |
Spiralformad konisk kuggväxel |
Konisk kuggväxel (Samma som spiralfasning) |
Miter-växel (Typ av konisk växel) |
|
Tolerans |
±0,1 - 0,3 mm (beroende på komplexitet) |
±0,1 - 0,2 mm (snävare toleranser på grund av spiralformade tänder) |
±0,1 - 0,2 mm (snävare toleranser på grund av spiralformade tänder) |
±0,1 - 0,3 mm (beroende på komplexitet) |
|
Material |
Zinklegering (ZA-8, ZA-12) |
Aluminiumlegering (A356, A380) |
Aluminiumlegering (A356, A380) |
Zinklegering (ZA-8, ZA-12) eller aluminiumlegering (A356, A380) |
|
Ungefärlig kostnad |
Lägre |
Högre än rak avfasning |
Högre än rak avfasning |
Liknar konisk kuggväxel |
|
Genomströmningstid |
4-6 veckor |
6-8 veckor |
6-8 veckor |
4-6 veckor |
VANLIGA FRÅGOR
Vad är en konisk växel?
En konisk kuggväxel är en typ av kuggväxel med tänder som är skurna längs en konisk yta. Dessa kugghjul används för att överföra rörelse och kraft mellan korsande axlar som inte är parallella med varandra.
Vad används koniska kugghjul till?
Koniska kugghjul används för att överföra rörelse och kraft mellan axlar som korsar varandra i olika vinklar. Deras mångsidighet och förmåga att effektivt överföra rörelse i vinklar gör dem till oumbärliga komponenter inom ett brett spektrum av industrier och applikationer.
Vad används koniska kugghjul till?
Koniska kugghjul ändrar kraftöverföringsriktningen mellan korsande axlar, vanligtvis i 90 grader. De är viktiga komponenter i bilar, växellådor och olika maskiner.
Vad är fördelen med en konisk växel?
Koniska kugghjul är ett kompakt sätt att ändra axelns riktning och är relativt enkla att tillverka, vilket gör dem kostnadseffektiva för många applikationer.
Vilka är nackdelarna med koniska kugghjul?
Raka koniska kugghjul kan vara bullriga vid höga hastigheter, och vissa typer genererar en axiell tryckbelastning som kräver extra lagerstöd.
Vad är skillnaden mellan en vinkelväxel och en geringskuggväxel?
Båda är vinkelväxlar, men miterväxlar har samma antal kuggar och är särskilt utformade för en 90-graders axelkorsning för att helt enkelt ändra riktning, inte ändra hastighetsförhållandena.