Vrste zupčanika

Vrste zupčanika

Zupčanici su fascinantna i neophodna komponenta svakodnevnog života. Od zupčanika u našim automobilima do onih koji se koriste u zrakoplovima, oni igraju važnu ulogu u našim životima. Dolaze u mnoštvu oblika, veličina i vrsta; sve sa svojom jedinstvenom svrhom i funkcijom. Ovaj će se članak usredotočiti na različite vrste zupčanika i na to kako se koriste za pokretanje kretanja u strojevima od malih gadgeta do masivnih industrijskih strojeva.

Zupčanici su temeljni element mnogih strojeva i mehanizama. Oni pružaju mehaničku prednost potrebnu za prijenos sile i gibanja između dvije različite točke. Iako postoji mnogo vrsta zupčanika, od kojih svaki ima svoju specifičnu svrhu, svi oni dijele osnovne značajke: zupčanici koji se međusobno spajaju, omogućujući jednom zupčaniku da pokreće ili da ga pokreće drugi.

Zupčanici se nalaze u raznim primjenama, od automobilskih motora do satova i drugih svakodnevnih predmeta. Ne postoji samo jedna vrsta opreme koja je prikladna za svaku primjenu; umjesto toga, postoji nekoliko različitih vrsta zupčanika dizajniranih za različite svrhe.

Što su Gears?

Zupčanik je trokraki mehanizam u kojem su dvije pokretne karike zupčanici, odnosno kotač i tračnica sa zubima koji se tvore s fiksiranim karikom (tijelom) rotacijskog ili translatornog para.

Zupčanik se sastoji od dva kotača pomoću kojih se međusobno spajaju. Zupčanik s manjim brojem zuba naziva se zupčaniks velikim brojem zuba – kotač.

Zupčanici su mehanički uređaji koji se sastoje od niza zuba ili zupčanika koji se međusobno povezuju radi prijenosa rotacijskog gibanja i momenta s jedne osovine na drugu.

Zupčanici su mehaničke komponente koje prenose snagu i gibanje između rotirajućih osovina. Koriste se za kontrolu brzine i momenta rotirajućeg vratila, te za promjenu smjera vrtnje.

Koriste se u raznim primjenama, uključujući automobile, bicikle i industrijske strojeve, za promjenu brzine ili smjera vrtnje, povećanje ili smanjenje momenta i pretvaranje rotacijskog gibanja u linearno.

Također se mogu koristiti u raznim drugim aplikacijama, kao što su robotika, zrakoplovna i industrijska oprema.

Prednosti Gearsa

Glavne prednosti zupčanika su:

1. Povećani okretni moment: Zupčanici mogu prenositi snagu kroz mehaničku prednost, što omogućuje povećani izlazni okretni moment.
2. Smanjenje ili povećanje brzine: Zupčanici se također mogu koristiti za promjenu brzine rotirajuće osovine, omogućujući smanjenje ili povećanje brzine.
3. Preciznost: Zupčanici se mogu izraditi prema preciznim tolerancijama, što omogućuje precizno i ​​točno kretanje u strojevima.
4. Trajnost: Zupčanici su izdržljivi i mogu izdržati velika opterećenja i naprezanja.
5. Svestranost: Zupčanici se mogu koristiti u širokom spektru aplikacija i strojeva, kao što su automobili, industrijska oprema i kućanski aparati.
6. Bolja kontrola: Zupčanici pomažu u kontroli brzine, smjera i momenta tijekom prijenosa snage.

Nedostaci Gearsa

Kao i sve ostalo, Gears također ima nekoliko nedostataka, uključujući:

1. Složenost: Zupčanici mogu biti složeni za dizajn, proizvodnju i održavanje.
2. Buka: Zupčanici mogu proizvoditi buku dok rade, što može biti problem u nekim primjenama.
3. Istrošenost: Zupčanici su podložni habanju i habanju te će ih na kraju trebati zamijeniti.
4. Podmazivanje: Zupčanici zahtijevaju redovito podmazivanje kako bi pravilno funkcionirali, što može biti problem u određenim okruženjima ili primjenama.
5. Trošak: Zupčanici mogu biti skupi za proizvodnju, posebno ako su potrebne precizne tolerancije.
6. Gubitak učinkovitosti: Zupčanici mogu uzrokovati gubitak učinkovitosti zbog trenja i gubitka energije, koji je proporcionalan broju zupčanika u zupčaniku.
7. Ograničeni raspon brzine: Zupčanici nisu prikladni za aplikacije pri velikim brzinama, jer se mogu pokvariti ili brzo istrošiti pri velikim brzinama.

Glavne karakteristike zupčanika:

Vlast P1 na ulazu i P2 na izlazu, W; Snaga se može izraziti u obliku obodne sile Ft (H) i obodne brzine V (m/s) kotača, remenice, bubnja itd.:

P = Ft × V;

ubrzati izraženo brzinom n1 na ulazu i n2 na izlazu, min–1, ili kutnim brzinama ω1 i ω2, c−1;

Omjer prijenosa – omjer kutne brzine vodeće karike i kutne brzine gonjene karike:

na u > 1, n1 > n2 – reduktor, odn mjenjač,

na u < 1, n1 < n2 – viši stupanj prijenosa, odn multiplikator;

koeficijent korisnosti (KPA)

gdje Pr – izgubljena snaga u prijenosu.

Jednostupanjski prijenosi imaju sljedeću učinkovitost: trenje – 0,85… 0,9; remen – 0,90… 0,95; nazubljeni – 0,95… 0,99; crv – 0,7… 0,9; lanac – 0,92… 0,95;

momenti na osovinama. Zakretni momenti T1 (N·m) na pogon i T2 na pogonskim vratilima određenim snagom (kW) i brzinom vrtnje (rpm) ili kutnom brzinom (p-1):

gdje ω1 = ℼη1/30

Odnos momenta na pogonu T1 i pogonski T2 vratila izražava se preko prijenosnog omjera u i učinkovitost η:

T2 = T1 η u.

Različite vrste zupčanika i njihova upotreba

Zupčanici su sastavni dio mnogih mehaničkih sustava i koriste se u raznim primjenama. Zupčanici omogućuju strojevima kretanje, pretvaranje brzine i momenta, pa čak i povećanje učinkovitosti. Uz pravilnu postavu zupčanika, može se postići gotovo svako željeno kretanje.

Zupčanici se mogu klasificirati prema obliku, broju zubaca i smjeru vrtnje, među ostalim čimbenicima.

U ovom ćemo članku pogledati različite vrste dostupnih zupčanika, kao i neke primjere kako se koriste u svakodnevnom životu.

Spur Gear

Čelični zupčanici su najosnovniji i najčešći tip zupčanika. Imaju ravne zube koji su paralelni s osi rotacije. Najčešće se koriste u primjenama nižeg okretnog momenta i veće brzine.

Relativno su jednostavni za proizvodnju, relativno su jeftini i imaju jednostavnu geometriju koja ih čini lakima za analizu i dizajn.

Koriste se u automobilima, industrijskoj opremi, kućanskim aparatima i raznim drugim strojevima. Također se koriste u zupčanicima kao pomoćni zupčanici za prijenos gibanja između drugih zupčanika.

Zbog jednostavnog dizajna imaju visoku učinkovitost i nisku razinu buke, ali je njihova točnost ograničena. Obično se koriste u sustavima koji zahtijevaju niske do srednje zakretne momente i aplikacije velike brzine.

Konusni zupčanik

Konusni zupčanik je vrsta zupčanika koji ima zube urezane na konusnoj površini, što omogućuje prijenos snage i gibanja između osi koje se sijeku. Konusni zupčanik može biti ravan, spiralan ili hipoidan.

Konusni zupčanici obično se koriste u aplikacijama gdje os rotacije treba promijeniti smjer, kao što su automobili (diferencijalni zupčanici) i industrijska oprema.

Vrste konusnih zupčanika

• Ravni konusni zupčanici: Ovo su najjednostavniji oblik konusnih zupčanika i imaju ravne zube na konusnoj površini. Najčešće se koriste u aplikacijama male snage.
• Spiralni konusni zupčanici: Ovi zupčanici imaju spiralne zube izrezane na konusnoj površini, što omogućuje glatkiji rad i manje buke u usporedbi s ravnim konusnim zupčanicima. Obično se koriste u aplikacijama velike snage.
• Hipoidni konusni zupčanici: Ovi zupčanici slični su spiralnim konusnim zupčanicima, ali osovine nisu paralelne, što omogućuje veći prijenosni omjer na manjem prostoru. Obično se koriste u automobilskim aplikacijama.

• Zerol konusni zupčanik: Ovi zupčanici slični su ravnim konusnim zupčanicima, ali imaju zakrivljene zube. Obično se koriste u aplikacijama velike brzine i visoke preciznosti.
• Čeoni zupčanik: Ovi su zupčanici slični konusnim zupčanicima, ali su zubi zupčanika izrezani na ravnoj površini, a ne na stožastu. Obično se koriste u aplikacijama gdje je prostor ograničen.

Pužni prijenosnik

Pužni prijenosnik služi za prijenos rotacije s jednog vratila na drugo, kada su osi vratila ukrštene. Kut presjeka je u većini slučajeva 90º. Najčešći crvni prijenos (slika dolje) sastoji se od tzv Arhimedov crvtj. vijak s trapeznim navojem s profilnim kutom u aksijalnom presjeku jednakim zahvatu dvostrukog kuta (2α = 40°), i pužni kotač.

Pužni prijenosnik je vrsta zupčanika koji se sastoji od puža (osovina sa spiralnim navojem) koja zahvaća pužni prijenosnik (zupčanik sa zubima izrezanim u obliku spirale). Pužni zupčanik je obično čeoni zupčanik sa zubima usječenim pod kutom od 90 stupnjeva u odnosu na čelo zupčanika.

Glavna prednost korištenja pužnih zupčanika u odnosu na druge vrste zupčanika je njihova sposobnost prijenosa snage pri različitim brzinama, kao i njihov tih rad i mali zazor.

Osim toga, zupci za zahvat na ovim komponentama pomažu u samozaključavanju i glatkom radu dok eliminiraju bilo kakvu potrebu za podmazivanjem između dvije osovine – što smanjuje troškove održavanja.

Zupčasti zupčanik

Zupčanik sa zupčastom letvom i zupčanikom vrsta je linearnog pokretača koji koristi rotirajući zupčanik (zupčanik) za pretvaranje rotacijskog gibanja u linearno.

Sastoji se od linearne ravne poluge zupčanika (zvane letva) koja ima zube usječene duž jednog ruba i kružnog zupčanika (zupčanika) koji je u zahvatu sa zubima letve. Zupčanik je obično ravan ili blago zakrivljen komad metala ili plastike koji se kreće u ravnoj liniji, dok je zupčanik mali, kružni zupčanik koji rotira.

Kada se zupčanik okreće, pomiče se duž zupčaste letve, stvarajući pravocrtno kretanje i pružajući preciznu kontrolu za različite primjene.

Zupčanici sa zupčastom letvom i zupčanicima naširoko se koriste u industriji za uređaje kao što su dizala, transporteri, sustavi servo upravljanja, robotske ruke i mnogi drugi strojevi gdje je potrebno točno pozicioniranje.

Zavojni zupčanici

Spiralni zupčanici slični su čeličnim zupčanicima, ali su zubi zarezani pod kutom, što rezultira glatkijim radom i manje buke. To je zato što zubi zahvaćaju postupno, a ne odjednom, kao kod čeličnih zupčanika.

Spiralni zupčanici su vrsta zupčaničkog mehanizma koji se koristi za prijenos snage između rotirajućih osovina. Imaju zaobljene zube koji međusobno djeluju spiralno, što im omogućuje glatku i učinkovitu rotaciju.

Spiralni zupčanici omogućuju glatko kretanje zahvaljujući svojim zakrivljenim zubima koji se postupnije zahvaćaju nego kod drugih vrsta zupčastih mehanizama. To smanjuje razinu vibracija i buke, kao i trošenje samih dijelova.

Osim toga, spiralni zupčanici također mogu raditi pri puno većim brzinama od drugih vrsta sustava zupčanika zbog njihove povećane učinkovitosti pri prijenosu snage s jedne osovine na drugu.

Oni također nude veću čvrstoću i izdržljivost u usporedbi s dizajnom s cilindričnim ili kosim zupčanicima, što ih čini prikladnima za upotrebu u teškim primjenama kao što su industrijski strojevi i automobilske komponente.

Krunski zupčanik

Krunski zupčanik, koji se naziva i zupčanik zupčanika, vrsta je konusnog zupčanika koji ima zube koji su izrezani u kružnom uzorku po obodu zupčanika. Ima ravne zube, a svaki zub je izrezan u obliku koji podsjeća na krunu kralja.

Zubi krunskog zupčanika obično su izrezani pod kutom od 45 stupnjeva, a on obično zahvaća drugi konusni zupčanik, kao što je ravni ili spiralni konusni zupčanik.

Krunski zupčanici obično se koriste u primjenama gdje os rotacije treba promijeniti smjer, kao što su automobili, industrijska oprema i građevinski strojevi.

Dizajn krunskog zupčanika uključuje zupčanike koji se urezuju jedan u drugi, tvoreći unutarnji mrežni sustav koji omogućuje glatki rad bez ikakvog trenja ili habanja sastavnih dijelova. Jedinstveni dizajn također omogućuje ovoj vrsti opreme da može koristiti sve vrste izvora energije od ručnog rada do električne energije i energije iz motora.

Oprema riblje kosti

Zupčanik u obliku riblje kosti vrsta je dvostrukih spiralnih zupčanika koji se sastoji od dva spiralna zupčanika koji su zrcalna slika jedan drugoga i naslagani su jedan na drugi.

Zubi zupčanika u obliku riblje kosti izrezani su u obliku slova V, s jednom stranom slova V usmjerenom u jednom smjeru, a drugom stranom u suprotnom smjeru. To omogućuje glatkiji rad i manje buke u usporedbi s jednostrukim spiralnim zupčanicima.

Jedinstveni dizajn Herringbone Gear omogućuje glatkiji rad, povećanu izlaznu snagu i poboljšanu učinkovitost u odnosu na standardne zupčanike. Dva spiralna zuba sa svake strane zupčanika nagnuta su u suprotnim smjerovima, što znači da se zaprežu učinkovitije od tradicionalnih dizajna.

To dovodi do manjeg trošenja i habanja komponenti sustava zupčanika, što znači manje održavanja i duži životni vijek cijelog sustava.

Vijčani zupčanik

Vijčani zupčanik je vrsta zupčanika koji kombinira principe vijka i zupčanika. Sastoji se od spiralnog zupčanika koji je u zahvatu s navojem, što omogućuje pretvaranje rotacijskog gibanja u linearno. Također su poznati kao pužni vijak ili pužni vijak.

Najčešće korišteni tipovi pužnih prijenosnika su pužni prijenosnici s pužnim zupčanicima s dvostrukim omotačem.

Vijčani zupčanici s spiralnim vijcima nude visoku razinu učinkovitosti, dok pužni zupčanici s dvostrukim omotačem omogućuju savršeno spajanje dviju komponenti zbog svog jedinstvenog oblika.

Ove značajke čine ih idealnim za upotrebu u preciznim strojevima kao što su roboti ili CNC strojevi gdje je točnost ključna.

Gears Terminologija

Terminologija zupčanika odnosi se na specijalizirani vokabular i tehničke pojmove koji se koriste u području zupčanika i sustava zupčanika.

Ovi pojmovi se koriste za opisivanje različitih komponenti i karakteristika zupčanika, kao što su veličina, oblik i funkcija.

1. Uspon: Razmak između odgovarajućih točaka uzastopnih zubaca na zupčaniku, mjereno duž podeonog kruga.
2. Dionički krug: zamišljeni krug koji je jednako udaljen od vrhova zuba zupčanika. Podežni krug se koristi za određivanje koraka zupčanika i za izračunavanje veličine i položaja zubaca zupčanika.
3. Promjer zahvata: Promjer zahvata kruga.
4. Dodatak: radijalna udaljenost između podeone kružnice i vrha zuba zupčanika.
5. Dedendum: radijalna udaljenost između podeone kružnice i dna zuba zupčanika.
6. Lice zuba: Površina zuba zupčanika koja dolazi u kontakt s pripadajućim zupčanikom.
7. Bok zuba: Površina zuba zupčanika koja je uz čelo zuba.
8. Zazor: Količina zazora između zahvaćenih zupčanika.
9. Promjer korijena: Promjer baze zuba zupčanika, gdje se susreće s glavčinom zupčanika.
10. Kut pritiska: Kut između linije djelovanja i linije okomite na os zupčanika.
11. Modul: Mjera veličine zupčanika, jednaka promjeru koraka podijeljenom s brojem zubaca.
12. Omjer zupčanika: omjer broja zubaca na pogonskom zupčaniku i broja zubaca na pogonskom zupčaniku.
13. Zupčanik: Niz zupčanika koji prenose snagu i kretanje između dva ili više rotirajućih vratila.
14. Mreža zupčanika: Točka kontakta između zuba dvaju zupčanika koji se međusobno povezuju.
15. Kapacitet opterećenja: Maksimalno opterećenje koje zupčanik može prenijeti bez greške.

Kako se izrađuju zupčanici?
Postoji nekoliko načina za proizvodnju zupčanika, uključujući:

Postoji nekoliko načina za proizvodnju zupčanika, uključujući:
Glodanje: Proces u kojem se obradak zupčanika okreće uz rezač koji se naziva ploča za kuhanje, a koji je oblikovan poput profila zuba zupčanika.
Oblikovanje: Proces u kojem se obradak zupčanika okreće prema glodalu koje je oblikovano kao profil zuba zupčanika.
Glodanje: Proces u kojem se obradak zupčanika drži nepomično dok se rezilo okreće oko njega kako bi se uklonio materijal i oblikovao profil zuba zupčanika.
Brušenje: Proces u kojem se obradak zupčanika drži nepomično dok se brusni kotač okreće oko njega kako bi se uklonio materijal i oblikovao profil zuba zupčanika.
Provlačenje: Proces u kojem se izradak zupčanika gura kroz prorez, koji je alat s reznim zubima koji oblikuju profil zuba zupčanika.
Rezanje zupčanika: Proces u kojem se obradak zupčanika rotira, a nož se pomiče po obodu zupčanika kako bi se oblikovalo profil zuba.
Osim ovim metodama, zupčanici se mogu izrađivati ​​i lijevanjem, kovanjem ili 3D printanjem.

Open this in UX Builder to add and edit content