Zobratu veidi

1. Ievads

Daudzu veidu zobrati ir neskaitāmu mehānisko sistēmu būtiska sastāvdaļa, atrodami visur, sākot no automašīnām līdz rūpnieciskām iekārtām un pat ikdienas patēriņa elektronikai.

Tie darbojas, pārraidot rotācijas spēku starp mašīnas sastāvdaļām, ļauj precīzi kontrolēt kustību, ātrums, un griezes momentu.

Pārnesumi ir būtiski, lai mašīnas darbotos vienmērīgi un efektīvi, ar dažādiem pārnesumu tipiem, kas piemēroti dažādiem lietojumiem.

2. Kas ir Gear?

Zobrats ir mehāniska zobrata sastāvdaļa, kas savienojas ar citu zobaino daļu, bieži vien cits pārnesums, lai pārraidītu griezes momentu un kustību. Pārnesumi var palielināt griezes momentu, upurējot ātrumu, vai arī tie var palielināt ātrumu uz griezes momenta rēķina.

Zobratu efektivitāte un funkcionalitāte ir atkarīga no to formas, lielums, materiāls, un kā viņi mijiedarbojas viens ar otru.

3. Dažādi zobratu parametri

Pārnesumu parametru izpratne ir ļoti svarīga, lai izstrādātu efektīvas un uzticamas pārnesumu sistēmas. Šie parametri ietekmē zobratu tīklu, cik lielu slodzi viņi spēj izturēt, un to vispārējā veiktspēja dažādās lietojumprogrammās. Šeit ir galveno parametru pārskats:

1. Zobu skaits

Zobu skaits uz zobrata ir būtisks parametrs, kas ietekmē tā pārnesuma attiecību un veiktspēju. Tas nosaka pārnesuma spēju savienoties ar citu pārnesumu un ietekmē ātrumu un griezes momentu.

• Pārnesumu attiecība: Attiecība starp zobu skaitu diviem savienojošajiem zobratiem nosaka ātruma un griezes momenta attiecību.
  Piemēram, pārnesums ar 20 zobi savilkoties ar zobratu ar 40 zobiem ir pārnesuma attiecība 1:2, tas nozīmē, ka lielākais pārnesums griezīsies ar pusi mazāku ātrumu nekā mazāks, bet ar divkāršu griezes momentu.

2. Viss dziļums

Viss dziļums attiecas uz zobrata zoba kopējo dziļumu, kas ietver gan papildinājumu, gan dedendu. Tas ir ļoti svarīgi, lai nodrošinātu pareizu saķeri ar blakus esošajiem zobratiem.

• Papildinājums: Zobrata zoba augstums virs soļa apļa.
• Jādod: Zoba dziļums zem piķa apļa.

Viss dziļums ir būtisks, lai noteiktu zobrata stiprumu un vietu, kas nepieciešama, lai zobrata zobi varētu saķerties bez traucējumiem.

3. Piķa aplis

Soļa aplis ir iedomāts aplis, kas ripo, neslīdot uz savienojošā zobrata soļa apļa. Ir ļoti svarīgi nodrošināt, kā zobrati mijiedarbojas un sadarbojas viens ar otru.

• Soļa diametrs: Soļa apļa diametrs. To izmanto, lai aprēķinātu pārnesuma attiecību un nodrošinātu, ka zobrati sakrīt pareizi.

4. Sakņu aplis

Saknes aplis ir aplis, kas iet caur zobrata zobu rievām. Tas nosaka zobrata minimālo diametru un ir svarīgi, lai izprastu zobrata izturību un izturību.

• Saknes diametrs: Apļa diametrs, kas savieno zobu pamatnes.

5. Ārpus apļa

Ārējais aplis, vai ārējais diametrs, ir aplis, kas iet caur zobrata zobu galiem. Tas ir būtiski, lai noteiktu pārnesuma kopējo izmēru un klīrensu.

• Ārējais diametrs: Diametrs, ko mēra no viena zoba gala līdz pretējā zoba galam.

6. Soļa diametrs

Soļa diametrs ir soļa apļa diametrs, un tas ir būtisks parametrs, lai aprēķinātu pārnesuma attiecību un nodrošinātu pareizu saķeri starp pārnesumiem.

• Formula: Soļa diametrs = zobu skaits / Diametrālais solis (imperatora vienībām) vai Soļa diametrs = (Zobu skaits * Modulis) (metriskajām vienībām).

7. Apļveida piķis

Apļveida solis ir attālums starp atbilstošajiem punktiem blakus esošajos zobos, mērot gar soļa apli. Ir svarīgi nodrošināt pareizu zobrata sietu un izlīdzināšanu.

• Formula: Apļveida solis = π * Soļa diametrs / Zobu skaits.

8. Modulis

Modulis ir zobu izmēra mērs, definēta kā soļa diametra attiecība pret zobu skaitu. To izmanto metriskajā sistēmā, lai standartizētu pārnesumu izmērus.

• Formula: Modulis = soļa diametrs / Zobu skaits.

9. Diametrālais solis

Diametrālais solis ir zobu skaits uz soļa diametra collu. To izmanto imperatora sistēmā, lai standartizētu zobratu izmērus, un tas ir moduļa apgrieztā vērtība.

• Formula: Diametra solis = zobu skaits / Soļa diametrs.

10. Apļveida biezums

Apļveida biezums ir zobrata zoba biezums, ko mēra gar soļa apli. Tas ietekmē pārnesuma izturību un jaudas pārvades efektivitāti.

• Formula: Apļveida biezums = Circular Pitch / 2.

4. Kā Gears darbojas?

Zobrati ir mehāniskas ierīces, parasti apļveida, ar zobiem to malās, ko izmanto, lai pārnestu rotācijas spēku un griezes momentu mašīnās.

Darbojas pa pāriem, zobrati ieslēdz zobus, lai novērstu slīdēšanu. Apļveida pārnesumos, rotācijas ātrums un griezes moments paliek nemainīgi, savukārt neapļveida zobrati rada mainīgas ātruma un griezes momenta attiecības.

Lai uzturētu nemainīgu ātrumu un griezes momentu, precīza zobrata profila veidošana ir būtiska. Kad mazāks pārnesums, vai zobratu, vada sistēmu, tas samazina ātrumu un palielina griezes momentu.

Tieši pretēji, ja zobrats atrodas uz piedziņas vārpstas, ātrums palielinās, kamēr griezes moments samazinās.

Vārpstām, kas notur zobratus, jābūt pareizi izvietotām, un tās var novietot paralēli, neparalēli, krustojas, vai nekrustojas konfigurācijas. Šīs vārpstas darbojas kā sviras, kas pārraida rotāciju un enerģiju starp zobratiem.

Pārnesumu sistēmu galvenie rezultāti ietver:

• Palieliniet ātrumu: Pārnesumu pārī, kur vienam ir 40 zobi un otrs 20, mazākais pārnesums griežas divreiz ātrāk, lai saglabātu sinhronizāciju, kā rezultātā palielinās ātrums, bet samazinās griezes moments.
• Palieliniet spēku: Mazāks zobrats ar mazāku zobu skaitu samazina ātrumu, bet palielina spēku, kam nepieciešams lielāks griezes moments, lai grieztos.
• Mainīt virzienu: Kad sakrīt divi zobrati, tie griežas pretējos virzienos. Lai efektīvi mainītu rotācijas virzienu vai leņķus, tiek izmantoti specializēti zobrati.

5. Kāds ir zobratu dizains?

Rūpnieciskajos lietojumos tiek izmantoti dažādi pārnesumi, katrs paredzēts īpašiem mērķiem. Galvenie raksturlielumi, kas atšķiras starp šiem pārnesumiem, ietver:

• Zobrata forma
• Zobu dizains un konfigurācija
• Zobratu asu konfigurācija

Zobrata forma

Zobrati var būt cilindriski (stimuls, spirālveida) vai konusveida (slīpums) pamatojoties uz to pielietojumu. Forma ietekmē to, cik labi zobrati savienojas, spēka daudzumu, ko viņi spēj izturēt, un cik daudz trokšņa tie rada.

Spur zobrati, piemēram, ir skaļi lielā ātrumā, savukārt spirālveida zobrati nodrošina klusāku un vienmērīgāku darbību, pateicoties leņķiskajiem zobiem.

Zobu dizains un konfigurācija

Zobu zobratiem var būt dažādi zobu profili, katrs piemērots konkrētiem uzdevumiem. Taisni zobi (cilindriskie zobrati) labi darbojas vienkāršiem, zema ātruma lietojumprogrammas, kamēr spirālveida vai spirālveida zobi (spirālveida, konusveida zobrati) nodrošina vienmērīgāku ieslēgšanos un lielāku efektivitāti pie lielāka ātruma.

Zobratu asu konfigurācija

• Paralēli: Paralēlās konfigurācijās, vārpstas ir izlīdzinātas tajā pašā plaknē, un dzenošais un dzenošais zobrats griežas pretējos virzienos. Šis iestatījums parasti nodrošina augstu kustības pārsūtīšanas efektivitāti. Piemēri ir spirālveida zobrati un zobstieņa un zobratu sistēmas.
• Krustojoties: Krustojošām konfigurācijām, vārpstas krustojas punktā tajā pašā plaknē, nodrošinot augstu pārraides efektivitāti, kas ir līdzīga paralēliem iestatījumiem. Konisko zobrati ir lielisks šāda veida piemērs.
• Ne-paralēli un nekrustojas: Konfigurācijās, kur vārpstas nav ne paralēlas, ne krustošanās, tas nozīmē, ka tie nav ne saskaņoti, ne vienā plaknē, transmisijas efektivitāte mēdz būt zemāka. Tārpu zobrati ir šīs kategorijas piemērs.

6. Kādi materiāli tiek izmantoti Gears?

Materiāls, ko izmanto zobratu ražošanā, būtiski ietekmē to veiktspēju, izturība, un piemērotība īpašiem lietojumiem. Dažādi materiāli piedāvā dažādas stiprības pakāpes, nodilums pretestība, un izturība pret koroziju.

Zemāk ir daži no zobratu ražošanā visbiežāk izmantotajiem materiāliem:

Velmēts tērauds

Velmēto tēraudu parasti izmanto zobratiem tā augstās izturības un stingrības dēļ. To ražo, karsti vai auksti velmējot tēraudu, izmantojot virkni veltņu, uzlabojot tā struktūru un uzlabojot tās mehāniskās īpašības.

Zobratus, kas izgatavoti no velmēta tērauda, ​​bieži izmanto lieljaudas lietojumos, piemēram, automobiļu transmisijas un rūpnieciskās iekārtas, kur izturība un triecienizturība ir izšķiroša nozīme.

Auksti velmēts tērauds

Auksti velmētais tērauds tiek pakļauts procesam, kurā tērauds pēc velmēšanas tiek atdzesēts, kas uzlabo tā izturību un virsmas apdari. Šis process nodrošina labāku izmēru precizitāti un vienmērīgāku apdari nekā karsti velmēts tērauds.

Auksti velmēta tērauda zobratus bieži izmanto precīzās iekārtās, kurām nepieciešama stingra pielaide, piemēram, pulksteņi un smalki instrumenti, kā arī automobiļu un rūpnieciskiem lietojumiem.

Instrumentu tērauda sakausējumi

Instrumentu tērauda sakausējumi ir pazīstami ar savu cietību, nodilums pretestība, un spēja izturēt augstu temperatūru. Tie ir ideāli piemēroti zobratu izgatavošanai, kas ir pakļauti ārkārtējām slodzēm un triecieniem.

Šie sakausējumi parasti satur augstu oglekļa līmeni, hroms, un citi elementi, piemēram, vanādijs vai volframs, kas uzlabo to izturību un izturību. Instrumentu tērauda zobrati tiek izmantoti tādos lietojumos kā griezējinstrumenti un rūpnieciskās iekārtas.

Dzelzs sakausējumi

Dzelzs sakausējumi, tostarp čuguns un kaļamais čuguns, tiek plaši izmantoti zobratu ražošanā. Čuguna zobrati nodrošina labu nodilumizturību, vibrācijas slāpēšana, un apstrādājamību, padarot tos piemērotus lieliem, zema ātruma zobrati, ko izmanto tādās lietojumprogrammās kā konveijera sistēmas un smagas iekārtas.

Kaļamais čuguns nodrošina labāku izturību nekā čuguns, nodrošinot līdzsvaru starp izturību un triecienizturību.

Nerūsējošais tērauds

Nerūsējošais tērauds ir iecienīts zobratiem, kuriem nepieciešama augsta izturība pret koroziju un izturība. Tas satur hromu, kas veido aizsargājošu oksīda slāni uz virsmas, rūsas un korozijas novēršana.

Nerūsējošā tērauda zobratus bieži izmanto pārtikas pārstrādes iekārtās, jūras pielietojums, un vidi, kur atrodas mitrums vai ķīmiskas vielas.

Vara sakausējumi

Vara sakausējumi, piemēram, misiņš un bronza, tiek izmantoti pārnesumos ar zemu berzi, izturība pret koroziju, un apstrādes vienkāršība ir būtiska.

Šie zobrati parasti ir sastopami lietojumos, kuros nepieciešama klusāka darbība un mazāks nodilums, piemēram, tārpu zobrati, gultņi, un bukses.

Vara sakausējumi tiek novērtēti arī to elektrovadītspējas dēļ, padarot tos piemērotus dažām specializētām elektriskām ierīcēm.

Alumīnija sakausējumi

Alumīnija sakausējumi ir viegls un izturīgs pret koroziju, padarot tos piemērotus pārnesumiem, ko izmanto zemas slodzes apstākļos, ātrgaitas lietojumprogrammas.

Zobrati, kas izgatavoti no alumīnija, parasti ir sastopami kosmosā, robotika, un automobiļu rūpniecībā, kur svara samazināšana ir prioritāte.

Lai gan ne tik stiprs kā tērauds, alumīnija sakausējumus var apstrādāt vai pārklāt, lai uzlabotu to izturību un nodilumizturību.

Plastmasas zobrati

Plastmasas zobrati ir viegli, izturīgs pret koroziju, un piedāvā gludu, klusa darbība.

Parasti izgatavots no tādiem materiāliem kā neilons, acetāls, vai polikarbonāts, plastmasas zobratus bieži izmanto lietojumos, kuros nepieciešams zems trokšņa līmenis un zema berze, piemēram, printeri, sadzīves tehnika, un mazās mašīnas.

Lai gan tie nevar izturēt tik lielu slodzi kā metāla zobrati, plastmasas zobrati ir ideāli piemēroti mazjaudas ierīcēm, rentablus risinājumus.

7. Zobratu veidi

Zobratus klasificē pēc to zobu formas, vārpstas konfigurācija, un konkrēts mērķis. Izpratne par dažādajiem pārnesumu veidiem ir būtiska, lai izvēlētos piemērotu pārnesumu, lai nodrošinātu efektīvu spēka pārvadi mehāniskās konstrukcijās.

Pamatojoties uz zoba formu

1. Spur Gears

• • Ārējie stūres zobrati: Visizplatītākais rīku veids, ar taisniem zobiem, kas ir paralēli zobrata asij. Šie zobrati tiek izmantoti jaudas pārvadīšanai starp paralēlām vārpstām, un tie ir pazīstami ar savu efektivitāti un vienkāršību.
  • Iekšējie stūres zobrati: Līdzīgi ārējiem cilindriskajiem zobratiem, zobi tiek izgriezti uz zobrata gredzena iekšējās virsmas. Tos izmanto lietojumprogrammās, kur nepieciešams ietaupīt vietu, piemēram, planētu pārnesumu sistēmas.

2. Spirālveida zobrati

• • Viena spirāle: Šiem zobratiem ir slīpi zobi, kas nodrošina vienmērīgāku un klusāku darbību nekā cilindriskie zobrati. Zobu leņķis nodrošina pakāpenisku saķeri, trokšņa un stresa samazināšana darbības laikā.
  • Dubultā spirāle: Zināms arī kā siļķu zobrati, tiem ir divi pretējo spirālveida zobu komplekti. Dizains atceļ aksiālo vilci, padarot tos piemērotus smagajai tehnikai ar lielu slodzi.
  • Skrūvju zobrati: Līdzīgi kā spirālveida zobrati, tos izmanto lietojumos, kur nepieciešamas neparalēlas vārpstas. Tie ir paredzēti, lai pārraidītu griezes momentu starp divām nekrustojas vārpstām.

3. Konusveida zobrati

• • Taisni zobrati: Konisko zobrati ar taisniem zobiem tiek izmantoti, lai pārraidītu kustību starp krustojošām vārpstām, parasti 90 grādu leņķī. Tie ir efektīvi, taču slodzes laikā var būt trokšņaini.
  • Spirālveida zobrati: Tiem ir izliekti zobi, kas piedāvā vienmērīgāku darbību un lielāku kravnesību nekā taisnie konusveida zobrati. Tie ir ideāli piemēroti liela ātruma lietojumprogrammām.
  • Mitra zobrati: Konisko zobratu veids, kur pārnesuma attiecība ir 1:1, parasti izmanto lietojumos, kuros nepieciešams vienāds ātrums, bet virziena maiņa.
  • Hypoid Gears: Šiem zobratiem ir nobīdes asis, kas nodrošina lielāku griezes momenta pārraidi un klusāku darbību. Tie parasti ir atrodami automobiļu diferenciāļos.
  • Nulles zobrati: Hibrīds starp taisniem un spirālveida konusveida zobratiem, piedāvājot kompromisu starp vienmērīgu darbību un ražošanas vienkāršību.
  • Crown konusveida zobrati: Konusveida zobrats, kurā zobi ir perpendikulāri zobrata priekšpusei, piedāvā unikālas leņķiskās konfigurācijas.

4. Siļķu zobrati
   Siļķu zobratiem ir “V” formas zobu raksts, un tie ir pazīstami ar savu spēju izturēt lielas slodzes, neradot ievērojamu aksiālo vilci. Šos zobratus bieži izmanto lielās rūpnieciskās iekārtās un kuģos.

1. 4. Zobrata zobrati
      Lineāra zobratu sistēma, kur zobrats (apļveida pārnesums) acis ar lineāro zobratu (plaukts) lai rotācijas kustību pārvērstu lineārā kustībā, tiek plaši izmantots stūres sistēmās un dzelzceļos.

4. Worm Gears
   Tārpu zobrati sastāv no tārpa (skrūvei līdzīgs zobrats) un tārpa ritenis. Tie nodrošina lielu griezes momenta samazinājumu kompaktās telpās un tiek izmantoti konveijeru sistēmās un liftos.

   

Īpaši zobratu veidi

1. Iekšējie pārnesumi
   Iekšējiem zobratiem apļveida gredzena iekšpusē ir izgriezti zobi. Tie bieži tiek savienoti pārī ar ārējiem cilindriskajiem zobratiem planētu pārnesumu sistēmās, lai panāktu augstu griezes momentu un telpas efektivitāti.
2. Diferenciālie zobrati
   Izmanto galvenokārt automobiļu sistēmās, diferenciāļa pārnesumi ļauj riteņiem griezties dažādos ātrumos, vienlaikus saglabājot griezes momenta sadalījumu, būtiska vienmērīgai pagriezienu izbraukšanai.
3. Planētu zobrati
   Planētu zobrati sastāv no centrālā saules zobrata, planētu zobrati, un ārējais gredzens (iekšējais pārnesums). Šis dizains piedāvā augstu griezes momenta blīvumu un tiek plaši izmantots automātiskajās pārnesumkārbās un rūpnieciskajās iekārtās.

   

4. Zobrati
   Ķēdes piedziņās tiek izmantoti zobrati, ar zobiem, kas paredzēti savienošanai ar ķēdi vai jostu. Tie parasti ir atrodami velosipēdos, motocikli, un konveijera sistēmas.
5. Spline Gears
   Šiem zobratiem visā garumā ir rievas vai zobi, un tos izmanto mehāniskās sakabes, ļaujot pārnest griezes momentu, vienlaikus pieļaujot kustību pa asi.
6. Neilona zobrati
   Neilona zobrati ir viegli un izturīgi pret koroziju, piedāvājot gludu, klusa darbība. Tos parasti izmanto mazos, mazjaudas lietojumprogrammas, piemēram, printeri un sadzīves tehnika.

   

7. Aizmugures zobrati
   Atrodams automobiļu diferenciāļos, aizmugurējie pārnesumi nodrošina liela griezes momenta pārraidi, un tie ir būtiski, lai nodrošinātu pareizu riteņu ātrumu transportlīdzekļa pagriezienu laikā.
8. Mazie zobrati
   Mazie zobrati tiek izmantoti lietojumos, kur nepieciešami kompakti izmēri un precīza kustības vadība, piemēram, pulksteņos, instrumenti, un mazās tehnikas.

8. Apsvērumi zobratu projektēšanā

Pārnesuma konstrukciju ietekmē vairāki faktori, nodrošinot, ka izvēlētais pārnesums atbilst veiktspējai, maksāt, un izturības prasības:

• Budžets: Augstas veiktspējas materiāli, piemēram, nerūsējošais tērauds un instrumentu tērauds, ir dārgāki nekā parastie metāli, piemēram, čuguns.
• Kosmosa ierobežojumi: Kompaktās lietojumprogrammās bieži tiek izmantoti planētu zobrati, kas piedāvā lielu griezes momenta pārvadi nelielā platībā.
• Transmisijas vajadzības: Ātrgaitas lietojumprogrammas var dot priekšroku spirālveida vai konusveida zobratiem vienmērīgai darbībai, zemā ātrumā, liela griezes momenta uzdevumos bieži tiek izmantoti tārpu vai cilindrisko zobrati.
• Pakalpojuma nosacījumi: Skarba vide, piemēram, tiem, kas saistīti ar mitrumu vai ķīmiskām vielām, var būt nepieciešami korozijizturīgi materiāli, piemēram, nerūsējošais tērauds vai neilons.

9. Gears pielietojumi

Pārnesumus izmanto daudzās nozarēs, lai kontrolētu ātrumu, griezes moments, un kustības virzienu. Galvenās lietojumprogrammas ietver:

• Automobiļu stūres sistēmas: Zobrata zobrati pārvērš rotācijas kustību lineārā kustībā, ļauj precīzi kontrolēt stūrēšanu.
• Pārnesumkārbas: Atrasts automašīnās, rūpnieciskās iekārtas, un vēja turbīnas, ātrumkārbas regulē ātrumu un griezes momentu.
• Avi kosmosa: Pārnesumus izmanto lidojuma vadības sistēmās un dzinējos, lai nodrošinātu gludumu, efektīva jaudas pārvade.
• Lauksaimniecības tehnika: Traktori un kombaini izmanto pārnesumus, lai pārvaldītu dzinēja jaudu un darbinātu agregātus.

Diagramma katram rīku lietojuma veidam

Pārnesumu veidi	Zobratu nosaukumi	Tipiski produkti
Spur	Spur zobrats	Pulksteņi Vilcieni Lidmašīna Veļas mašīnas Elektrostacijas
Spirālveida	Viens spirālveida pārnesums Dubultais spirālveida zobrats Siļķu rīks Skrūves zobrats	Autobūves Pulksteņi Laistīšanas sistēmas Sadzīves instrumenti
Slīpi	Taisns konusveida zobrats Spirālveida konusveida zobrats Leņķiskais zobrats Spirālveida konusveida zobrats Hipoīds pārnesums Nulles pārnesums Kroņa rīks	Sūkņi Vilcieni Lidmašīna Elektrostacijas
Tārps	Tārpu pārnesums	Lifti Autobūves
Rack Gear	Rack and Pinion	Svars Vilcieni