Гвинтові зубчасті рейки проти прямих: осьова сила, на яку ніхто не витрачає кошти

Гвинтова зубчаста рейка, кут спіралі 19deg31'42".

Цільове ключове слово:спіральна стійка проти прямої стійки

Вторинний:осьова тяга гвинтової зубчастої рейки, шум рейки та шестерні, 19 градусів 31'42" кут спіралі

Мета опис:Коли гвинтові рейки перемагають прямі рейки, пороги швидкості, які їх виправдовують, і осьова сила тяги, яку вони створюють - приблизно 0,355 × тангенціальної сили під стандартним кутом спіралі.

Одного разу клієнт зателефонував щодо козлової стійки та шестерні, яка постійно руйнувала підшипники валу шестерні. Чотири місяці, три комплекти підшипників. Стійка була в порядку. Шестерня була в порядку. Коробка передач була хороша.

Вони визначили гвинтові зубчасті передачі для зниження рівня шуму та підібрали підшипники лише для радіального навантаження.

Під стандартним кутом спіралі спіральна рейка штовхає вбік на вал шестерні приблизно з 35% рушійної сили. На привід 10 кН, тобто 3,5 кН осьової тяги, підшипники ніколи не розраховувалися. Це найпоширеніша помилка зі спіральними стійками, і вона цілком передбачувана.

Ось повне порівняння, включаючи це число.

Кут спіралі не є довільним

У виробництві стелажів домінує один кут спіралі:19 градусів 31' 42".

Конвертовано: 19 + 31/60 + 42/3600 =19,52833 градус. Загальний діапазон підручників для косозубої зубчастої передачі становить від 15 градусів до 25 градусів, але виробництво зубчастих рейок збігається з цим єдиним значенням, тому зубчасті рейки та шестерні від різних джерел часто зачіпаються. Є причина такої дивно специфічної цифри: під цим кутом спіралі модуль перетворюється на ціле-числове круговий крок, тому довжини стійки виходять у круглих числах.

Часто - не завжди. Детальніше про це нижче.

Те, що спіраль насправді купує вам

Постійно згадуються чотири переваги перед прямими стійками:

Рисунок 1. Осьова тяга, створена гвинтовою стійкою під стандартним кутом спіралі 19deg31'42".

Більш тихий біг, особливо на високих швидкостях

Вищий коефіцієнт контакту - більше зубів ефективно зачеплено -, що збільшує здатність до навантаження

Довжини в круглих числах: 500,0 мм і 1000,0 мм проти довжин прямої стійки, які завжди кратні π, наприклад . 502.65 мм і 1005,31 мм

"У більшості випадків вони коштують стільки ж, скільки прямі стійки!"

Відверто кажучи: гвинтові стійки міцніші і тихіші, ніж прямі стійки того ж розміру, але вони створюють зусилля тяги, і необхідно вживати заходів для їх протидії.

Третій пункт виглядає тривіальним і не є таким. Пряма стійка з модулем 4 має крок зубів π × 4=12.566 мм, тому ціла кількість зубів дає вам 502,65 мм або 1005,31 мм - ніколи не кругле число. Гвинтові стійки нарізаються таким чином, щоб вийшла довжина рівно 500 або 1000 мм. Коли ви укладаєте стелажі один до одного вздовж станини машини з круглими розмірами, ця різниця позбавляє від справжнього головного болю при проектуванні та складанні.

Чому навантаження вище, залежить від того, як просувається контакт. На прямій стійці кожен зуб зачеплюється по всій ширині лицьової частини одночасно, а потім від’єднується. Передача навантаження різка. На гвинтовій рейці контактна лінія проходить по діагоналі через бік, тому зачеплення відбувається поступово, і навантаження завжди несуть більше ніж один зуб. І зменшення шуму, і збільшення потужності походять від однієї геометрії.

Чесне застереження: жоден із перевірених нами джерел виробників не опублікував числове значення коефіцієнта контакту, відсоткове збільшення навантажувальної здатності чи зменшення шуму в дБ для гвинтових стійок проти прямих. Переваги постійно стверджуються та фізично обґрунтовані, але конкретні цифри не публікуються, і ми не збираємося їх вигадувати.

Осьова сила тяги

Кутові зуби штовхають шестерню вбік. Стандартне співвідношення:

Fa=Ft · tan

Де Fa — осьова тяга, Ft — тангенціальна рушійна сила, а — кут спіралі.

При=19.52833 градусах, загар =0.35468.

Таким чином, Fa ≈ 0,355 × Ft.

Рушійна сила 20 кН створює приблизно 7,1 кН осьової тяги на валу шестерні безперервно в напрямку, який змінюється, коли змінюється вісь.

Контраст із прямим зачепленням абсолютний: більший кут спіралі створює більшу осьову силу, тоді як на прямозубі зуби осьова сила не діє взагалі.

Це єдиний справжній недолік косозубої передачі: кут спіралі створює бічну силу, яка масштабується безпосередньо з тангенціальною рушійною силою.

Наслідок неминучий: підшипники валу шестерні мають бути вибрані та розраховані на таке силове навантаження, що збільшує вартість і ускладнює роботу приводу.

Три практичні наслідки:

Вибір підшипника.Шарикопідшипники радіальні мають обмежену осьову здатність. Радіально-упорні підшипники або пара конічних роликів справляються з комбінованими навантаженнями належним чином. Ось де помилився портал клієнта.

Потужність коробки передач.Планетарні редуктори для рейкових передач видають максимально допустиме осьове зусилля на вихідному валу. Перевірте це проти 0,355 × вашої розрахункової сили. Перевищення пошкоджує вихідний підшипник коробки передач, а не рейку, і така поломка коштує дорого.

Жорсткість кріплення.Тяга змінює напрямок щоразу, коли змінюється вісь. Кріплення, яке згинається під реверсивним осьовим навантаженням, відображатиметься як помилка позиції та, зрештою, як фритт на інтерфейсах.

Пороги швидкості

Опубліковані кластери наведення у вузькій смузі.

Зубчасті-зубчасті рейки у виробництві

Зчитування поперек: нижче 1 м/с, прямі стійки є розумним за замовчуванням. Від 1 до 2 м/с – це судження - шум-чутливе середовище штовхає до спіралі. Вище 2 м/с, гвинтоподібний.

Шум – не єдина проблема на швидкості. Різке зачеплення прямих зубів створює динамічне сплеск навантаження кожного разу, коли зустрічається пара зубів, і шип збільшується зі швидкістю. Шум і прискорене зношування зубів - два симптоми однієї причини.

Правило спарювання, яке ловить людей

Гвинтові рейки та гвинтові шестерні повинні бути узгоджені. При зачепленні косозубої рейки з косозубою передачею кут гвинтової лінії повинен бути рівним за значенням і протилежним за напрямком.

Протилежна рука. Права-стійка приймає ліву-шестерню.

Опубліковані діаграми спарювання для діапазонів біржових стелажів показують лише певні комбінації рук як допустимі, а все інше виключено. Контраст повчальний: за винятком гвинтових зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих коліс, за винятком гвинтових зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих зубчастих механізмів, однакового модуля.

Саме в тому винятку. Прямі стійки вибачають - будь-яка прямозуба шестерня правого модуля зачепиться. Гвинтові стійки вимагають узгодженого кута та протилежної сторони, і якщо ви з’єднуєте секції, «з’єднувальні калібрувальні стійки для гвинтових стійок повинні мати протилежну сторону від стійок».

Практичні поради випливають з цього:

Для тихого приводу з низьким-люфтом і тривалим терміном служби закуповуйте шестерню та зубчасту рейку від одного постачальника. Допуски мають величезне значення для косих зубів.

Разом із відповідним моментом, який варто пам’ятати: люфт створюється взаємодією кожного компонента в ланцюзі. Немає сенсу поєднувати коробку передач із дуже-низьким-зазором із великою шестернею чи рейкою нижчої якості.

Як виглядає справжня гвинтова стійка

У типовому діапазоні виробництва маркування бетону становить - 1045 сталь, кут спіралі 19 градусів 31'42", довжина 1000 мм:

Відповідна шестерня, що постачається разом із рейкою, для контролю допуску сітки

Той самий матеріал, така ж твердість, той самий кут спіралі. Різниця між Q6 і Q10 повністю полягає в тому, чи були зуби відшліфовані після загартування.

Примітки щодо встановлення, які застосовуються в будь-якому випадку

Стандартна інструкція зі встановлення:

«Невеликий люфт завжди повинен бути присутнім у сітці зубчастої рейки та шестерні. Рівень люфту має бути встановлений у високій точці лінії нахилу зубчастої рейки, що задасть мінімальне значення люфту та запобіжить будь-якому заклинюванню по всій довжині ходу зубчастої рейки».

Перевірте схему контакту, підсинивши зубці шестерні та повільно провівши в обох напрямках. «Ідеальна схема контакту була б зосереджена на лінії подачі та простягалася б по всій ширині обличчя».

У забрудненому середовищі встановлюйте «зубами донизу або захищайте, щоб запобігти забрудненню».

Робота всуху можлива, але "редуктор має бути більшим, щоб компенсувати підвищений знос, але термін експлуатації не може бути гарантований".

На монтажних і базових поверхнях:

Закріпіть стійки дюбель-штифтами; свердлильну стійку та основу одночасно.

"Лінії кроку стійок контролюються за допомогою нижньої поверхні як опорної точки. Якщо ви обробляєте нижні поверхні, це може вплинути на точність стійок".

«Щоб уникнути проблем із точністю передач, не зменшуйте ширину обличчя».

Останнє з’являється, коли комусь потрібно помістити стелаж у трохи вузьку кишеню, і він вирішує пошукати збоку. Не - ширина грані є вантажопідйомністю, а базові поверхні – це те, за чим вимірюється точність.

Резюме рішення

Пряма стійка, коли:швидкість нижче 1 м/с, шум не викликає занепокоєння, вам потрібні прості підшипники без осьового навантаження, або вам потрібно з’єднати наявні прямозубі шестерні.

Гвинтова стійка, коли:швидкість понад 2 м/с, шум має значення, вам потрібна максимальна місткість із заданого розміру стійки або вам потрібна кругла-кількість довжин для інтеграції ліжка -іваші підшипники та коробка передач можуть витримати 0,355 × футів тяги.

FAQ

Яку осьову силу створить моя спіральна стійка?

Приблизно 0,355 × тангенціальна сила при стандартному куті спіралі 19 градусів 31'42" від Fa=Ft · tan . Перевірте її відповідно до номінальної осі вихідного вала коробки передач і несучої здатності шестерні.

Чи можна використовувати пряму шестерню на гвинтовій рейці?

Ні. Кути спіралі мають збігатися за значенням і бути протилежними. Прямий-на-спіралі забезпечує контакт країв і швидкий вихід з ладу.

Гвинтові стійки дорожчі?

У більшості випадків сама стійка коштує стільки ж. Додаткова вартість припадає на підшипники та коробку передач, які мають поглинати тягу.

Чому довжини гвинтової стійки округлені, а довжини прямої стійки – ні?

Довжина прямої рейки є цілим числом зубів, помноженим на π × модуль, тому вона має такі значення, як 1005,31 мм. Гвинтові стійки виготовляються довжиною 500 або 1000 мм.

Чи зменшує гвинтова передача люфт?

Не властиво, але ефективний люфт під навантаженням може бути меншим, оскільки більше зубів мають спільний контакт. Фактичний люфт усе ще залежить від міжцентрової відстані та вирівнювання кріплення.

Tianjin OuNaiDa Transmissions Technology постачає прямі та гвинтові зубчасті рейки з відповідними шестернями, обрізаними або відшліфованими після загартування. Купуючи зубчасту рейку в одного джерела, ви уникаєте накопичення-допусків, які спричиняють більшість проблем зі спіральною сіткою - надішліть нам свою швидкість, навантаження та орієнтацію, і ми запропонуємо відповідний набір.