Kolme kõrikonfiguratsiooni geomeetrial põhinev võrdlus, igaühe taga peituv kulu ja mahutavuse kompromiss ning väärkasutuse juhtumid, mida me valdkonnas pidevalt näeme.
Kolm kõrikonfiguratsiooni erinevad ühe asja poolest – kui suur on ussi ja ratta vaheline pind kokkupuutel. Kõrita on punktkontakt ühe või kahe võrgus oleva hambaga, madalaim hind, ainult kerge konstruktsioon. Ühe kõriga on joonkontakt kolme kuni nelja võrgus oleva hambaga, mis on tööstuslik tööloom 80 protsendil rakendustest. Kahekordse kõriga (nimetatakse ka topeltümbrisega) on pinnakontakt kuue kuni kaheksa võrgus oleva hambaga, mis on vastupidavam variant, millel on kaks kuni kolm korda suurem kandevõime, kuid 40–60 protsenti suurem hind ja pikem tarneaeg. Valige koormuse ja eelarve järgi, mitte selle järgi, mis paberil tehniliselt muljetavaldav välja näeb.
Lõpetage iga artikli lugemine, mis võrdleb ussiülekande tüüpe omaduste kõrvuti loetlemise teel. Kolm ussiülekande konfiguratsiooni ei ole omavahel mitteseotud alternatiivid – need on kolm punkti ühel pideval teljel ja see telg on ussi keerme ja rattahamba vaheline geomeetriline kontaktpind. Kõik muud omadused tulenevad sellest ühest muutujast.
Suurem kontaktpind tähendab, et rohkem hambaid jagavad koormust igal hetkel, mis tähendab, et iga hammas kogeb väiksemat pinget, mis omakorda tähendab suuremat kandevõimet, pikemat kasutusiga, väiksemat kulumist tsükli kohta ja madalamat müra. See tähendab ka rangemaid geomeetrilisi tolerantse, keerukamaid tööriistu, pikemat töötlemisaega, kallimaid keevitusfreesid ja oluliselt pikemaid tarneaegu. Sellest kompromissist pole pääsu – seda sunnib otseselt tegema keerme geomeetria. Kui kontaktpinna telg on selgelt nähtav, muutub õige tüübi valimine ühe küsimusega otsustamiseks, mitte omaduste võrdlemiseks.
Vastasolev pilt näitab silindrilise ussi hambumist kurguga rattaga – kõige levinum ühe kurguga konfiguratsioon. Pane tähele, kuidas ratta hambad ümbritsevad ussi keha. See mähis ongi kurk. Eemalda mähis (sirge lõikega ratta hambad) ja saad kurguta tüübi. Lisa ussile endale sobiv mähis (liivakellakujuline) ja saad topeltkurguga tüübi.
Tootmise seisukohast kasvavad kulud kiiremini kui mahutavusest saadav kasu. Üleminek ilma ajamita ühe ajamita ajamitele umbes kahekordistab kandevõimet ja lisab ühikuhinnale umbes 10–15 protsenti. Üleminek ühelt ajamilt kahekordsele ajamile kahekordistab taas kandevõimet, kuid lisab ühikuhinnale 40–60 protsenti ja standardsele tarneajale 10–14 päeva. See kulu-võimsuse kõver on majanduslik põhjus, miks ühe ajamita ajamitel on tööstuslikes ajamites domineeriv roll.
A non-throat worm gear pair is the simplest possible right-angle drive. The worm is a plain cylindrical shaft with one or more helical threads. The wheel is a flat-cut disc with helical teeth that match the worm’s lead angle. Neither component wraps around the other. Contact between them is essentially a single point at the moment of engagement, theoretically expanding into a very short line under load as the bronze wheel deforms slightly.
Kogu koormust kannavad igal hetkel üks või kaks hammast. Nendele hammastele langev pinge on suur. Kulumine töötunni kohta on kaks kuni kolm korda suurem kui sama pöördemomendi juures ühehammasrattal. Vahetusintervallid on lühikesed – pideva koormuse all olev ilmahammasrattata ratas võib vajada vahetamist iga 6000 kuni 12 000 tunni järel, mitte õigesti suurusega ühehammasratta puhul oodatava 25 000 kuni 40 000 tunnise kasutusea asemel.
Kompenseerivad eelised on aga reaalsed. Tööriistad on kolmest tüübist kõige lihtsamad – tavaline hammaslatt lõikab ratta. Varuosi on kiire valmistada ja odavalt ladustada. Kohandatud avadeta komplekti tarneaeg on sageli poole väiksem kui ühe avaga komplektil. Kergemate ajamite puhul, mille koormus on nimivõimsusest tunduvalt väiksem ja lühike vahetusintervall on vastuvõetav, on avadeta geomeetria kuluargument tõeliselt tugev.
Kontoriseadmete indekseerimisajamid, instrumentide positsioneerid, hobi- ja haridusmehhanismid, väikesemahuline prototüüpimine, mille puhul seadistusaeg on olulisem kui kasutusiga, ja lühiajalised väikese koormusega abiseadmed. Nende rakenduste ühine joon on see, et ajam töötab katkendlikult, koormus on täpselt määratletud ja mõõdukas ning operaator eeldab seadme perioodilist vahetamist või lihtsalt ei vaja 40 000 töötundi.
Väike masinaehitaja valib kurvivaba geomeetria, kuna ühikuhind on 20 protsenti madalam kui samaväärse ühe kurviga komplektil. Esimene prototüüp töötab ideaalselt, kuna disain töötab umbes 30 protsendi nimikoormusel. Kolm kuud pärast tootmise algust hakkavad saabuma klientide aruanded: ajamid kuluvad 4000 tunniga, mitte garantiis eeldatud 20 000 tunniga. Masinaehitaja kulutab nüüd garantiiasendustele rohkem kui algselt kokku hoiti. Näeme seda stsenaariumi igal kvartalil ja iga kord oleks õige vastus algusest peale olnud ühe kurviga ajam.
Single-throat geometry keeps the worm cylindrical but cuts the wheel teeth in a concave throat profile that wraps partially around the worm body. The wheel teeth are no longer flat-faced — they curve to follow the worm’s circumference. Three to four teeth are in mesh at any moment, and the contact between worm thread and wheel tooth is a short line rather than a point.
Kääbus on see, mis teeb vahet. Koormuse samaaegse jaotamise teel mitme hamba vahel väheneb iga üksiku hamba tippkoormus umbes 60 protsenti võrreldes hammaste geomeetriaga ilma kõrituseta. Pinna kulumiskiirus langeb vastavalt. Kasutusiga tõuseb kerge koormuse korral 6000–12 000 tunnilt õigesti suurusega pideva koormuse korral 25 000–40 000 tunnini. Akustiline müra väheneb märgatavalt, kuna mitme hamba haardumine silub koormusimpulsse, mida iga hammas muidu eraldi kogeks.
Kahe aastakümne jooksul, mil oleme Ansanist usse ja ussirattakomplekte saatnud, oleme ühe kurguga ülekandeid tarninud umbes neljale viiendast tellimusest. See on lahendus olukordades, kus kliendil pole tugevat põhjust midagi muud täpsustada. Tööstuslikud konveierid, tööpinkide C-telje ajamid, tõstukite käigukastid, pakendusliinide indekseerijad, autoistmete ajamid – kõik need töötavad ühe kurguga geomeetriaga, sest kulu ja mahutavuse suhe on võrratu. Kui te pole kindel, millist tüüpi vajate, ja koormus on kuskil tavapärases tööstuslikus vahemikus, on ühe kurguga ülekanded ohutuks vaikevalikuks.
Keevitusaas lõigatakse hammasrataste freespingil, kasutades freesi, mille profiil sobib ussiratta keerme geomeetriaga. Oluline on see, et see tähendab, et frees ei ole tavaline hammaslatt – iga ussiratta mooduli ja juhtnurga kombinatsioon vajab oma freesi. Standardsete kataloogimoodulite (M1, M1.5, M2, M2.5, M3, M4, M5, M6, M8) freesid on juba tootmispõrandal olemas, seega on tootmise ettevalmistusaeg lühike. Mittestandardsete moodulite puhul on vaja uut freesi, mis lisab esimesele tarnele 7–14 päeva ja tööriistakulu, mis amortiseeritakse tellimuse koguse alusel.
Viimistluse seisukohast saab rattahambaid ainult freesida (täpsus DIN 7 või DIN 8, sobib üldiseks tööstuslikuks kasutamiseks) või freesida ja zabida (täpsus DIN 6, sobib mõõduka täpsusega rakendusteks). Täppis-pöördlaudade jaoks vajaliku DIN 5 täpsuse saavutamiseks tuleb ratast pärast kuumtöötlust lihvida – siin muutuvad tööpingikvaliteediga üheharulised hammasrattad kalliks, kuid geomeetriline võimekus on ikkagi üheharuline, täpsus on lihtsalt suurem.
Topeltkõrguga komplektis on mõlemad komponendid kurguga. Uss ise võtab liivakella kuju – läbimõõt kitseneb ussikeha keskelt ja laieneb mõlema otsa poole, võimaldades rattahammastel ussi kontuuri ümber mähkuda. Rattahambad on endiselt kurguga nagu ühekõrgulise komplekti puhul, kuid uss mähitakse nüüd nende ümber, selle asemel et moodustada lame silindriline pind.
Kuus kuni kaheksa hammast on samaaegselt hambus. Haakunud pindade vaheline kontakt ei ole enam punkt ega joon – see on kõverjooneline kokkupuuteala, mis järgib kahe ümbritseva pinna konjugeeritud geomeetriat. Kandevõime ümbrise suuruse ühiku kohta on kaks kuni kolm korda suurem kui samaväärsel ühekõrilisel komplektil. See on valitud geomeetria kõige raskemate ajamite jaoks, kus pöördemomendi tihedus on siduvaks piiranguks.
Topeltkõrguga (nimetatakse ka topeltümbrisega või globoidseks) ussi valmistamiseks on vaja kas spetsiaalset liivakellakujulist keermelihvijat või kohandatud freesimisseadet, mis jälgib konjugeeritud ümbrist. Sobivate rattahammaste keevitusplaat ei ole iga suhtekombinatsiooni jaoks standardne – seda ei saa erinevate reduktsioonisuhete korral uuesti kasutada, kuna konjugeeritud ümbrise kuju muutub. Seetõttu on topeltkõrguga komplekti hind tavaliselt 40–60 protsenti kõrgem kui sama suurusega ühekõrguga komplektil ja esimeste artiklite puhul, mille puhul tuleb tööriistu valmistada, on tarneaeg 10–14 päeva pikem.
Kui antud mooduli ja suhte jaoks on tööriistad olemas, esitatakse korduvaid tellimusi standardse täitmisajaga. Seega suuremahulise pideva tootmisprogrammi puhul väheneb topeltkõri geomeetria ühikuhind oluliselt – klient amortiseerib tööriistade maksumuse tuhandete tükkide peale. Ühekordsete eritellimuste puhul jääb kulukaristus valusaks.
Rasked tõstukid, mis tõstavad üle 5 tonni kaaluvaid koormaid. Kaevandussumu konveierid, mis töötavad ööpäevaringselt. Valtspinkide abiajamid. Raskete sõjatehnika tornid ja stabilisaatorid. Merevintsid avamereplatvormidel. Lennunduse ja kosmosetööstuse juhtpindade ajamid, mille puhul ümbrise suurus on piiratud, kuid pöördemoment on suur. Ühine joon: rakendus on valmis maksma ühikuhinna lisatasu, sest alternatiiv – suurema ühekõrilise komplekti või mitmeastmelise spiraalse reduktori valimine – maksaks rohkem või lihtsalt ei sobiks olemasoleva ümbrisega.
Allolevad numbrid on tüüpilised väärtused, mida meie inseneriosakond kasutab kolme tüübi pakkumiste tegemisel. Kulu- ja tarneaja näitajad on seotud odavaima variandiga (ilma kõrita moodul M3, suhe 30:1, mis on tööstusharu baasjoonele kõige lähedasem) ja kajastavad tegelikku tootmisreaalsust meie Ansani tehases. Teistes töökodades võivad suhtarvud olla veidi erinevad, kuid trend on kogu tööstusharus ühtlane.
| Kinnisvara | Mitte-kurgu | Ühe kurguga | Topelt-kurgu |
|---|---|---|---|
| Ussi kuju | Lihtne silinder | Lihtne silinder | Liivakell (ümbritsev) |
| Rattahambad | Lame lõige | Nõgus kurk | Nõgus kurk |
| Hambad võrgus | 1–2 | 3–4 | 6–8 |
| Kontaktmuster | Punkt | Joon | Kumer ala |
| Suhteline kandevõime | 1,0 (lähtetase) | 2,0–2,5× | 4,5–6,0× |
| Suhteline ühikuhind | 1,0 (lähtetase) | 1,10–1,15× | 1,55–1,75× |
| Standardne tarneaeg | 15–18 päeva | 22–25 päeva | 35–40 päeva (esimene artikkel) |
| Tüüpiline kasutusiga | 6000–12 000 töötundi | 25 000–40 000 töötundi | 40 000–80 000 töötundi |
| Töömüra | Kuuldav võrkumine | Vaikne | Väga vaikne |
| Parimad sobivad rakendused | Kerge vahelduv töö | Üldine tööstus | Tugev pidev, suure pöördemomendiga |
Spetsifitseeri uss ja ussrattapaar nii, nagu seda teeb kogenud insener – lahendades kolm küsimust järjest, mitte ei alusta kataloogist.
Küsimus 1: Kas see on tööstuslik ajam, mis kannab märkimisväärset pidevat koormust?
Kui ei – väikese vahelduva tööga, prototüübi või instrumendi indekseerijaga –, siis on kõrivaba konstruktsioon kaalumisel ja see on tõenäoliselt õige hinnaklassiga valik. Kui jah, siis kõrivaba konstruktsioon välistage ja jätkake 2. küsimusega.
Küsimus 2: Kas töötsükkel on piisavalt tõsine, et õigustada 50-protsendilist kululisa?
Kui ajam töötab 24 tundi ööpäevas suure koormusega, hoiab raskeid raskusi või asub piiratud alal, kus te ei saa suuremat ühe kõriga seadet kasutada, on kahe kõriga seade kasulik. Vastasel juhul jääge ühe kõriga seadme juurde.
Küsimus 3: Millist täpsusklassi te vajate?
Olenemata sellest, millise kõri tüübi valite, on täpsusklass (DIN 5 / 6 / 7) eraldi otsus. DIN 5 vajab lihvitud hambaid, DIN 6 raseeritud hambaid, DIN 7 ainult freesitud hambad sobivad üldisteks ajamiteks. Täpsusklassi ajamite puhul on hind 15–25 protsenti ühikuhinnast, olenevalt hüppest.
A Korean automation OEM specified double-throat geometry for a packaging-line indexer because the vendor’s salesperson described it as “the highest performance option.” Annual production volume was 2,400 units. The drive ran intermittently, perhaps 30 percent duty cycle, well within single-throat capacity. Net result: the customer paid an extra 28,000 USD per year in unit cost premium, accepted longer lead times during ramp-up, and gained zero performance benefit because they were not anywhere near the single-throat capacity ceiling. The lesson: do not specify capacity you will not use.
Väike tööpinkide tootja ostis odavale pöörlevale indekseerijale ilma keermelõikurita komplekte, kuna ühikuhind oli atraktiivne. Töötsükkel valdkonnas osutus peaaegu pidevaks – mõnes kliendi töökojas töötas indekseerija 18 tundi päevas. Rataste kulumine muutus nähtavaks 3000 töötunni juures. Rike tekkis 5000 töötunni juures. Garantiinõuded kuhjusid. Lõpuks läks klient üle ühe keermelõikuri geomeetriale, leppis kõrgema ühikuhinnaga ja nägi, kuidas garantiinõuete määr langes peaaegu nullini. Õppetund: enne odavaima tüübi valimist tuleb ennustada tegelik töötsükkel.
Raskete tõstukite tootja suurendas olemasoleva 3-tonnise tõstuki konstruktsiooni 6-tonniseks, suurendades ussiratast ja säilitades ühe kõri geomeetria. Algne ajam töötas hästi. Skaleeritud versioonil ilmnes ratta küljel esimese 2000 töötunni jooksul auklikkus. Geomeetria oli ühe kõri kandevõime piiril, dünaamilised löökkoormused lükkasid selle üle. Õige vastus oleks algusest peale olnud kahe kõri kasutamine – kululisand oleks olnud umbes 18 protsenti ajami kogumaksumusest, kuid see oleks garantiiriski täielikult välistanud. Õppetund: olemasoleva konstruktsiooni suurendamisel ei pruugi väiksema suurusega kõri tüüp toimida suurema suurusega.
Yes, the two terms describe the same geometry. “Double-throat” emphasises that both worm and wheel are throated; “double-enveloping” emphasises that each component envelopes the other. Some catalogues also use “globoidal” — same geometry again. All three terms are interchangeable in practice.
Peaaegu mitte kunagi, ei. Liivakellakujuline ussikuju vajab rohkem aksiaalset ruumi kui samaväärse ülekandearvuga silindriline uss ja ussivõlli otstes olev laagrite paigutus tuleb tavaliselt muudetud võlliprofiili jaoks ümber kujundada. Ka keskpunktide kaugus võib veidi muutuda. Käändetoru tüüpi tuleb käsitleda projekteerimisetapi otsusena, mitte moderniseerimisvõimalusena. Kui plaanite ühekõrgsüsteemi uuendada, et see taluks suuremaid koormusi, on praktilised teed kas suurem ühekõrgsüsteemi komplekt ümberkujundatud korpuses või täielik üleminek teistsugusele ülekandearvule.
Iselukustuvus määratakse käigunurga, mitte keerme tüübi järgi. Kahe keermega plokk, millel on 4-kraadine käigunurk, lukustub ise samamoodi nagu sama käigunurgaga ühe keermega plokk. Kõri tüüp mõjutab kandevõimet ja kontaktpinda; käigunurk määrab, kas ratas suudab ussi tagasi ajada. Need kaks konstruktsiooniparameetrit on teineteisest sõltumatud.
Sest tõeliselt väikese koormusega vahelduvate rakenduste puhul kaaluvad madalam ühikuhind ja lühem tarneaeg üles lühema kasutusea. Kahvlita seade, mis töötab 20 protsendi nimivõimsusega 4 tundi päevas, kestab enne väljavahetamist ikkagi 8–10 aastat – see on täiesti piisav kitarri häälestamispulga, printeri söötmismehhanismi või odava aiavärava avaja jaoks. Kahvlita geomeetria kasutamine pidevaks tööstuslikuks kasutamiseks on väärkasutus, mitte geomeetria ise.
Kõigepealt vaadake ussi kuju. Kui ussi keha on kogu pikkuses ühtlane silinder – ühekõrguline või ilma käärsooleta. Kui ussi keha on liivakellakujuline, keskelt kitsas ja otstest laiem – kahekõrguline. Seejärel vaadake ratta hambaid: kui need on ratta pinnal lamedad – ilma käärsooleta. Kui need on ussi keha järel nõgusad – ühekõrguline (silindrilise ussi puhul) või kahekõrguline (liivakella ussi puhul). Kolmesekundiline visuaalne tuvastamine.
Natuke küll – aga mitte nii palju kui juhtnurk. Ühe hambaga haakeseadme efektiivsus on sama juhtnurga juures tavaliselt 1–3 protsendipunkti kõrgem kui ilma haakeseadmeta, kuna koormuse jaotus mitme hamba vahel vähendab spetsiifilist kontaktrõhku ja seega ka hõõrdumist. Kahe hambaga haakeseadme efektiivsus on sarnane ühe hambaga või marginaalselt kõrgem raske koormuse korral, kuid erinevus jääb tavaliselt mõõtmismüra piiresse. Kui optimeerite efektiivsust, muutke juhtnurka (kasutage mitme käivitusega usse), mitte haakeseadme tüüpi. Täieliku... ussikäigu reduktor Pakendatud korpuses domineerivad laagri ja tihendi kaod koguefektiivsuse pildis sageli rohkem kui kurgu geomeetria.
Lõtk sõltub peamiselt hamba paksuse tolerantsist ja keskpunkti kauguse täpsusest, mitte hammaskõri tüübist. Siiski annab topeltkõri geomeetria tavaliselt veidi väiksema lõtku, kuna suurem kontaktpind vähendab iga üksiku hamba tühimikku haardumispiiril. Lõtkumatute täppisrakenduste (CNC C-telg, optilised alused) puhul on õige vastus dupleks-uss – ühekõri komplekt, millel on aksiaalselt nihutav uss lõtku mehaaniliseks ülevõtmiseks –, mitte topeltkõri kasutamine.
Kui olete vastused leidnud kolmele ülaltoodud küsimusele, on otsus toru tüübi osas sisuliselt tehtud. Enamik meie tööstuskliente valib ühe toru geomeetria; veerand valib rasketes rakendustes kahe toru geomeetria; ülejäänud väike osa valib kulupõhjustel kergemate vahelduvate ajamite jaoks toru geomeetriata. Aus lähenemine on järgmine: valige odavaim tüüp, mis vastab teie töötsüklile, ja vältige kiusatust määrata mahtuvust, mida te ei kasuta.
Kui teil on joonis käes ja te pole kindel, milline kõri tüüp sobib töötsükliga, saatke see meie inseneribüroosse, et saaksime ussiülekande tüübi soovitusMe arvutame koormuse ja eluea kolme variandi põhjal ning ütleme teile, milline neist sobib teie rakendusega – sealhulgas ka siis, kui õige vastus on odavam geomeetria keerukama asemel. Kõige levinumate tööstusmoodulite jaoks on laos standardsed kataloogivalikud ühe- ja kahekordse avaga; avadeta komplektid valmistatakse tellimuse peale. Täielik ühe- ja kahekõrgulised ussiülekandekomplektid Pronksist ja legeerterasest valmistatud tooted on dokumenteeritud parameetritabelite ja hinnaklassidega kataloogilehel.
Saatke meile oma väljundpöördemoment, töötsükkel ja vajalik kasutusiga. Teostame kolmekordse võrdluse teie konkreetsete numbritega ja soovitame geomeetriat, mis teeb töö madalaima hinnaga.
Toimetaja: Cxm
Worm and Worm Wheel Pair Matching — Why Mix and Match Fails A worm and…
Worm Gear Strength Calculation — DIN 3996, ISO 14521, AGMA 6034 From application torque to…
Worm Gear Surface Finish — Why Smoothness Decides Service Life Run a fingernail across the…
Worm Gear Contact Pattern — How Bluing Tests Reveal Quality A 60 to 80 percent…
Worm Gear Module — Choosing the Right Tooth Size for Torque What module do I…
Worm Gear Center Distance — How to Calculate and Standardise One millimetre of centre distance…