Врсте зупчаника

1. Увођење

Многе врсте зупчаника су критични део безбројних механичких система, свуда, од аутомобила до индустријских машина, па чак и свакодневне потрошачке електронике.

Они раде тако што преносе ротационе силе између компоненти машине, омогућавајући прецизну контролу кретања, брзина, и обртни момент.

Зупчаници су неопходни за несметан и ефикасан рад машина, са различитим типовима зупчаника који су погодни за различите примене.

2. Шта је Геар?

Зупчаник је зупчаста механичка компонента која се спаја са другим зупчастим делом, често другу брзину, за пренос обртног момента и кретања. Зупчаници могу повећати обртни момент жртвовањем брзине, или могу повећати брзину на рачун обртног момента.

Ефикасност и функционалност зупчаника зависе од њиховог облика, величина, материјал, и како они међусобно делују.

3. Различити параметри зупчаника

Разумевање параметара зупчаника је кључно за пројектовање ефикасних и поузданих система зупчаника. Ови параметри утичу на то како се зупчаници спајају, колико оптерећења могу да поднесу, и њихове укупне перформансе у различитим применама. Ево прегледа кључних параметара:

1. Број зуба

Број зубаца на зупчанику је основни параметар који утиче на његов преносни однос и перформансе. Одређује способност зупчаника да се повеже са другим зупчаником и утиче на брзину и излазни обртни момент.

• Геар Ратио: Однос између броја зуба на два зупчаника који се спајају одређује однос брзине и момента.
  На пример, зупчаник са 20 зупци се мешају са зупчаником са 40 зуби има преносни однос од 1:2, што значи да ће се већи зупчаник окретати упола брже од мањег зупчаника, али са двоструким обртним моментом.

2. Цела дубина

Цела дубина се односи на укупну дубину зуба зупчаника, који обухвата и додатак и дедендум. То је кључно за обезбеђивање правилног спајања са суседним зупчаницима.

• Додатак: Висина зупчаника зупчаника изнад граничног круга.
• Да се ​​да: Дубина зуба испод кружног тока.

Цела дубина је неопходна за одређивање снаге зупчаника и простора потребног да се зупци зупчаника споје без сметњи.

3. Питцх Цирцле

Кружни круг је замишљени круг који се котрља без клизања по кружном кругу зупчаника за парење. Од кључне је важности да се осигура како зупчаници међусобно делују и спајају се.

• Пречник нагиба: Пречник дела круга. Користи се за израчунавање степена преноса и за осигурање да се зупчаници правилно спајају.

4. Роот Цирцле

Коренски круг је круг који пролази кроз дно жлебова зубаца зупчаника. Одређује минимални пречник зупчаника и важан је за разумевање снаге и издржљивости зупчаника.

• Пречник корена: Пречник круга који спаја основе зубаца.

5. Оутсиде Цирцле

Спољни круг, или спољни пречник, је круг који пролази кроз врхове зубаца зупчаника. Од суштинског је значаја за одређивање укупне величине и зазора зупчаника.

• Спољни пречник: Пречник мерен од врха једног зуба до врха супротног зуба.

6. Пречник нагиба

Пречник корака је пречник круга корака и критичан је параметар за израчунавање односа преноса и обезбеђивање правилног спајања између зупчаника.

• Формула: Пречник корака = број зубаца / Диаметрал Питцх (за царске јединице) или Пречник нагиба = (Број зуба * Модул) (за метричке јединице).

7. Цирцулар Питцх

Кружни корак је растојање између одговарајућих тачака на суседним зубима, мерено дуж кружног тока. Важно је осигурати правилну мрежу и поравнање зупчаника.

• Формула: Кружни корак = π * Пречник нагиба / Број зуба.

8. Модул

Модул је мера величине зуба, дефинисан као однос пречника корака према броју зубаца. Користи се у метричком систему за стандардизацију величина зупчаника.

• Формула: Модул = пречник корака / Број зуба.

9. Диаметрал Питцх

Пречник корака је број зубаца по инчу пречника корака. Користи се у империјалном систему за стандардизацију величина зупчаника и инверзан је модулу.

• Формула: Пречник нагиба = број зубаца / Пречник нагиба.

10. Цирцулар Тхицкнесс

Кружна дебљина је дебљина зуба зупчаника мерена дуж кружног дела. То утиче на снагу зупчаника и ефикасност преноса снаге.

• Формула: Цирцулар Тхицкнесс = Цирцулар Питцх / 2.

4. Како ради Геарс?

Зупчаници су механички уређаји, типично кружни, са зупцима на ивицама који се користе за пренос ротационе силе и обртног момента у машинама.

Рад у паровима, зупчаници захватају своје зубе да би спречили клизање. У кружним зупчаницима, брзина ротације и обртни момент остају константни, док некружни зупчаници стварају променљиве односе брзине и обртног момента.

За одржавање константне брзине и обртног момента, прецизно обликовање профила зупчаника је неопходно. Када је мањи зупчаник, или зупчаник, покреће систем, смањује брзину и повећава обртни момент.

И обрнуто, ако је зупчаник на гоњеном вратилу, брзина се повећава док се обртни момент смањује.

Осовине које држе зупчанике морају бити правилно распоређене и могу се поставити паралелно, непаралелне, укрштање, или конфигурације које се не укрштају. Ове осовине функционишу као полуге за пренос ротације и енергије између зупчаника.

Кључни резултати система зупчаника укључују:

• Повећајте брзину: У пару зупчаника где један има 40 зуби и друго 20, мањи зупчаник се окреће двоструко брже да би одржао синхронизацију, што резултира већом брзином али смањеним обртним моментом.
• Повећајте снагу: Мањи зупчаник са мање зуба смањује брзину, али повећава силу, који захтевају већи обртни момент за ротацију.
• Цханге Дирецтион: Када се два зупчаника споје, ротирају у супротним смеровима. За ефикасну промену смера или углова ротације користе се специјализовани зупчаници.

5. Шта је дизајн зупчаника?

Индустријске апликације користе различите зупчанике, сваки дизајниран за посебне сврхе. Главне карактеристике које се разликују међу овим зупчаницима укључују:

• Облик зупчаника
• Дизајн и конфигурација зуба
• Конфигурација осовине зупчаника

Геар Схапе

Зупчаници могу бити цилиндрични (спур, спирални) или конусни (бевел) на основу њихове примене. Облик утиче на то колико добро се зупчаници спајају, количину силе коју могу да поднесу, и колико буке стварају.

Спур геарс, на пример, су гласни при великим брзинама, док спирални зупчаници нуде тише и углађеније перформансе због зубаца под углом.

Дизајн и конфигурација зуба

Зупчаници могу имати различите профиле зубаца, сваки је погодан за специфичне задатке. Прави зуби (цилиндрични зупчаници) раде добро за једноставно, апликације мале брзине, док спирални или спирални зуби (спирални, конусни зупчаници) обезбедити глаткије укључивање и већу ефикасност при већим брзинама.

Конфигурација осовине зупчаника

• Паралелно: У паралелним конфигурацијама, осовине су поређане у истој равни, а погонски и гоњени зупчаници ротирају у супротним смеровима. Ово подешавање обично нуди високу ефикасност у преносу покрета. Примери укључују спиралне зупчанике и системе зупчаника.
• Укрштање: За конфигурације које се укрштају, осовине се укрштају у тачки унутар исте равни, обезбеђујући високу ефикасност преноса сличну паралелним подешавањима. Конусни зупчаници су одличан пример овог типа.
• Непаралелни и неукрштајући: У конфигурацијама где осовине нису ни паралелне нити секу, што значи да нису ни поравнати ни на истој равни, ефикасност преноса има тенденцију да буде нижа. Пужни зупчаници представљају пример ове категорије.

6. Који се материјали користе у зупчаницима?

Материјал који се користи за производњу зупчаника значајно утиче на њихове перформансе, издржљивост, и погодност за специфичне примене. Различити материјали нуде различите степене чврстоће, отпорност на хабање, и отпорност на корозију.

Испод су неки од материјала који се најчешће користе у производњи зупчаника:

Роллед Стеел

Ваљани челик се обично користи за зупчанике због своје високе чврстоће и жилавости. Производи се топлим или хладним ваљањем челика кроз низ ваљака, пречишћавање његове структуре и побољшање његових механичких својстава.

Зупчаници направљени од ваљаног челика се често користе у апликацијама за тешке услове рада, као што су аутомобилски мењачи и индустријске машине, где су издржљивост и отпорност на удар од пресудног значаја.

Хладно ваљани челик

Хладно ваљани челик пролази кроз процес у коме се челик хлади након ваљања, што побољшава његову чврстоћу и завршну обраду. Овај процес обезбеђује бољу тачност димензија и глаткију завршну обраду од топло ваљаног челика.

Зупчаници од хладно ваљаног челика се често користе у прецизној опреми која захтева чврсте толеранције, као што су сатови и фини инструменти, као и аутомобилске и индустријске примене.

Легуре алатног челика

Легуре алатног челика су познате по својој тврдоћи, отпорност на хабање, и способност да издрже високе температуре. Идеални су за прављење зупчаника који су подложни екстремним оптерећењима и ударима.

Ове легуре обично садрже високе нивое угљеника, хром, и други елементи попут ванадијума или волфрама, који повећавају њихову снагу и издржљивост. Зупчаници од алатног челика се користе у апликацијама као што су алати за сечење и индустријске машине.

легуре гвожђа

Легуре гвожђа, укључујући ливено гвожђе и нодуларно гвожђе, се широко користе у производњи зупчаника. Зупчаници од ливеног гвожђа нуде добру отпорност на хабање, пригушивање вибрација, и обрада, чинећи их погодним за велике, зупчаници мале брзине који се користе у апликацијама као што су транспортни системи и тешке машине.

Нодуларно гвожђе нуди бољу жилавост од ливеног гвожђа, обезбеђујући равнотежу између снаге и отпорности на ударце.

Нехрђајући челик

Нерђајући челик је фаворизован за зупчанике који захтевају високу отпорност на корозију и издржљивост. Садржи хром, који на површини формира заштитни слој оксида, спречавање рђе и корозије.

Зупчаници од нерђајућег челика се често користе у опреми за прераду хране, Марине апликације, и окружења у којима је присутна влага или хемикалије.

легуре бакра

Легуре бакра, као што су месинг и бронза, се користе у зупчаницима где је мало трење, отпорност на корозију, и лакоћа обраде су од суштинског значаја.

Ови зупчаници се обично налазе у апликацијама које захтевају тиши рад и мање хабање, као што су пужни зупчаници, лежајеви, и чауре.

Легуре бакра су такође цењене због своје електричне проводљивости, што их чини погодним за неке специјализоване електричне уређаје.

Алуминијумске легуре

Легуре алуминијума су лагани и отпорни на корозију, што их чини погодним за зупчанике који се користе при ниском оптерећењу, апликације велике брзине.

Зупчаници направљени од алуминијума се обично налазе у ваздухопловству, роботика, и аутомобилске индустрије, где је смањење тежине приоритет.

Иако није јак као челик, легуре алуминијума се могу третирати или премазати како би се побољшала њихова чврстоћа и отпорност на хабање.

Пластиц Геарс

Пластични зупчаници су лагани, отпоран на корозију, и нуде глатке, тихи рад.

Обично се прави од материјала као што је најлон, ацетал, или поликарбонат, пластични зупчаници се често користе у апликацијама које захтевају ниску буку и ниско трење, као што су штампачи, Кућански апарати, и мале машине.

Иако не могу да поднесу толико оптерећење као метални зупчаници, пластични зупчаници су идеални за мале снаге, исплатива решења.

7. Врсте зупчаника

Зупчаници су класификовани према облику зуба, конфигурација осовине, и специфичне намене. Разумевање различитих типова зупчаника је од суштинског значаја за одабир одговарајућег зупчаника како би се обезбедио ефикасан пренос силе у механичким конструкцијама.

На основу облика зуба

1. Спур Геарс

• • Ектернал Спур Геарс: Најчешћи тип опреме, са равним зупцима који су паралелни са осом зупчаника. Ови зупчаници се користе за пренос снаге између паралелних вратила и познати су по својој ефикасности и једноставности.
  • Интернал Спур Геарс: Слично спољашњим зупчаницима, зупци су урезани на унутрашњој површини зупчаника. Користе се у апликацијама где је неопходна уштеда простора, као што су планетарни системи зупчаника.

2. спирални зупчаници

• • Сингле Хелицал: Ови зупчаници имају угаоне зубе, који обезбеђују глаткији и тиши рад од цилиндричних зупчаника. Угао зуба омогућава постепено захватање, смањење буке и стреса током рада.
  • Доубле Хелицал: Такође познат као зупчаници рибље кости, ови имају два сета супротних спиралних зуба. Дизајн поништава аксијални потисак, што их чини погодним за тешке машине са великим оптерећењем.
  • Сцрев Геарс: Слично спиралним зупчаницима, користе се у апликацијама где су потребне непаралелне осовине. Дизајнирани су за пренос обртног момента између две осовине која се не укрштају.

3. Бевел Геарс

• • Страигхт Геарс: За пренос кретања између осовина које се укрштају користе се конусни зупчаници са равним зупцима, обично под углом од 90 степени. Они су ефикасни, али могу бити бучни под оптерећењем.
  • Спирал Геарс: Ови имају закривљене зубе, који нуде лакши рад и већу носивост од правих конусних зупчаника. Идеални су за апликације велике брзине.
  • Митре Геарс: Врста конусног зупчаника где је преносни однос 1:1, обично се користи у апликацијама које захтевају једнаку брзину, али промену смера.
  • Хипоид Геарс: Ови зупчаници имају померене осе, омогућавајући већи пренос обртног момента и тиши рад. Обично се налазе у аутомобилским диференцијалима.
  • Зерол Геарс: Хибрид између равних и спиралних конусних зупчаника, нудећи компромис између глатког рада и лакоће производње.
  • Цровн Бевел Геарс: Конусни зупчаник где су зупци окомити на лице зупчаника, нудећи јединствене угаоне конфигурације.

4. Херрингбоне Геарс
   Зупчаници рибље кости имају узорак зубаца у облику слова „В“ и познати су по својој способности да подносе тешка оптерећења без стварања значајног аксијалног потиска. Ови зупчаници се често користе у великим индустријским машинама и бродовима.

1. 4. Зупчаници зупчаника
      Систем линеарног зупчаника где је зупчаник (кружни зупчаник) спаја са линеарним зупчаником (рацк) за претварање ротационог кретања у линеарно кретање, се широко користи у системима управљања и железници.

4. Ворм Геарс
   Пужни зупчаници се састоје од пужа (зупчаник налик на вијак) и пужни точак. Они обезбеђују велико смањење обртног момента у компактним просторима и користе се у транспортним системима и лифтовима.

   

Посебне врсте зупчаника

1. Интернал Геарс
   Унутрашњи зупчаници имају изрезане зубе на унутрашњој страни кружног прстена. Често су упарени са спољним зупчаницима у планетарним системима зупчаника како би се постигао висок обртни момент и просторна ефикасност.
2. Дифферентиал Геарс
   Користи се првенствено у аутомобилским системима, диференцијални зупчаници омогућавају точковима да се ротирају различитим брзинама уз задржавање расподеле обртног момента, неопходан за глатко скретање у кривинама.
3. Планетари Геарс
   Планетарни зупчаници се састоје од централног сунчаног зупчаника, планетарни зупчаници, и спољни прстен (унутрашња опрема). Овај дизајн нуди високу густину обртног момента и широко се користи у аутоматским мењачима и индустријској опреми.

   

4. Ланчаници
   Ланчаници се користе у ланчаним погонима, са зупцима дизајнираним да захвате ланац или каиш. Обично се налазе у бициклима, мотоцикли, и транспортних система.
5. Сплине Геарс
   Ови зупчаници имају жљебове или зупце дуж своје дужине и користе се у механичким спојницама, омогућавајући пренос обртног момента док дозвољавају кретање дуж осе.
6. Нилон Геарс
   Најлонски зупчаници су лагани и отпорни на корозију, нудећи глатку, тихи рад. Обично се користе у малим, апликације мале снаге као што су штампачи и кућни апарати.

   

7. Задњи зупчаници
   Налази се у аутомобилским диференцијалима, задњи зупчаници управљају преносом великог обртног момента и неопходни су за обезбеђивање одговарајуће брзине точкова током окретања возила.
8. Смалл Геарс
   Мали зупчаници се користе у апликацијама где је потребна компактна величина и прецизна контрола кретања, као на пример у сатовима, инструменти, и мале машинерије.

8. Разматрања у дизајну зупчаника

На дизајн зупчаника утиче неколико фактора, обезбеђујући да изабрана опрема задовољава перформансе, трошак, и захтеви за трајност:

• Буџет: Материјали високих перформанси, као што су нерђајући челик и алатни челик, скупљи су од основних метала попут ливеног гвожђа.
• Ограничења простора: Компактне апликације често користе планетарне зупчанике, који нуде велики пренос обртног момента у малој површини.
• Трансмиссион Неедс: Апликације велике брзине могу фаворизовати спиралне или конусне зупчанике за глатке перформансе, док је мала брзина, задаци са високим обртним моментом често користе пужне или цилиндричне зупчанике.
• Услови услуге: Тешка окружења, попут оних који укључују влагу или хемикалије, може захтевати материјале отпорне на корозију као што су нерђајући челик или најлон.

9. Примене Геарс

Зупчаници се користе у бројним индустријама за контролу брзине, обртни момент, и смер кретања. Кључне апликације укључују:

• Системи управљања аутомобилима: Зупчаници зупчаника и зупчаника претварају ротационо кретање у линеарно кретање, омогућавајући прецизну контролу над управљањем.
• Мењачи: Налази се у аутомобилима, Индустријске машинерије, и ветротурбине, мењачи подешавају брзину и обртни момент.
• Ваздухопловство: Зупчаници се користе у системима контроле лета и моторима за глаткоћу, ефикасан пренос снаге.
• Пољопривредне машине: Трактори и комбајни користе зупчанике за управљање снагом мотора и погонским уређајима.

Табела за сваку врсту примене опреме

Врсте опреме	Називи зупчаника	Типични производи
Спур	Спур геар	Сатови Возови Авион Машине за веш Електране
спирални	Једноструки спирални зупчаник Двоструки спирални зупчаник Опрема од рибље кости Сцрев геар	Аутомотиве Сатови Системи за заливање Алати за домаћинство
Бевел	Равни конусни зупчаник Спирални конусни зупчаник Митре геар Зупчасти зупчаник Хипоидна опрема Зеро геар Крунска опрема	Пумпе Возови Авион Електране
Црв	Пужни зупчаник	Лифтови Аутомотиве
Рацк Геар	Рацк анд Пинион	Вага за вагање Возови