Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování
KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ převody
Přednáška 8
Šneková soukolí
http://www.survivingworldsteam.com/
Kdo sleduje dějiny filosofie a přírodních věd, zjistí, že největší objevy udělali lidé, kteří považovali za pravděpodobné to, co jiní vydávali za jisté. GEORG LICHTENBERG
Obsah Šneková soukolí
• Výhody a nevýhody. • Druhy šnekových soukolí. • Základní názvosloví soukolí s válcovým šnekem. • Geometrické charakteristiky šneku. • Druhy šneků podle tvaru boční křivky. • Výroba šnekových kol a šneků. • Silové poměry. • Účinnost. • Jednostupňová šneková převodovka.
Přednáška 8 - Šneková soukolí
Výhody a nevýhody Výhody šnekových soukolí
• Jedním soukolím je možné realizovat velká převodová čísla. Pro silové převody jsou běžná převodová čísla u = 10 ÷ 100, pro kinematické převody u = 500 ÷ 1000.
• Soukolí mohou přenášet velké výkony, P = 50 ÷ 60 kW. • Větší počet zubů v záběru. Tichý chod při libovolných otáčkách (nejtišší převod). • Možnost dosažení samosvornosti. • Malé rozměry, nízká hmotnost, kompaktní konstrukce. Nevýhody šnekových soukolí
• Velký skluz v ozubení vedoucí k vyšším ztrátám třením. • Nižší účinnost, η = 45 ÷ 90%. Účinnost klesá s rostoucím převodovým číslem. • Nutnost intenzivního chlazení. • Náročnější a dražší výroba ozubení. • Nižší životnost vinou opotřebení. Přednáška 8 - Šneková soukolí
Druhy šnekových soukolí
hf
ha
Šnekové soukolí s globoidním šnekem
df2 da2
dae2 d2
Šnekové soukolí s válcovým šnekem d2
a
b2
d1
h
b
px
z1.px
γ
Přednáška 8 - Šneková soukolí
Základní názvosloví soukolí s válcovým šnekem průměr roztečné kružnice d1 průměr patní kružnice df1
roztečný válec šroubovice
úhel sklonu zubu β osová rozteč px průměr roztečné kružnice d2
šnek
Boční plochu šneku tvoří šroubová plocha přímková. Základní řezy: - osový (index x), - normálný (index n), - čelní (index t).
šnekové kolo
úhel stoupání šroubovice γ stoupání šroubovice L
Průměr roztečné kružnice šneku q = 8 ÷ 13
d = m⋅q 1
q - součinitel průměru šneku Úhel stoupání šroubovice tg γ =
L m ⋅z z = = π⋅d d q x
1
1
1
1
Přednáška 8 - Šneková soukolí
Geometrické charakteristiky šneku Geometricky je šnek určen počtem zubů z1 (1 ÷ 10), průměrem roztečného válce d1, délkou roztečného válce b1, druhem ozubení a parametry základního profilu. Ozubení šneku se dělá zásadně bez korekce, tj. x1 = 0. Normálná pn, čelní pt a osová px rozteč normálný řez (index n) 2α n γ čelní (index t)
2αx
px
křivka z1.px
pt =
px p = n tg γ sin γ
Normálný mn, čelní mt a osový mx modul
mn = mx ⋅ cos γ;
da2
osový řez (index x)
df1
hf ha
pn
d1
pn = px ⋅ cos γ;
mt =
mx m = n tg γ sin γ
Úhel záběru v normálném αn, čelním αt a osovém αx řezu
tg αn = tg αx ⋅ cos γ;
tg αt =
tg αx tg αn = tg γ sin γ
Přednáška 8 - Šneková soukolí
Typy šneků ČSN 01 4750, resp. ISO/TR 10828 definuje profily šneků
• Typ A rovnoboký osový profil (spirální šnek). • Typ C konkávní osový profil vytvořený konvexním profilem kotoučové frézy nebo brousícího kotouče.
• Typ I evolventní šroubová plocha vytvořená tvořící přímkou v tečné rovině základního válce (evolventní šnek).
• Typ N přímkový profil v normálové rovině k šroubovici mezery závitu (obecný šnek).
• Typ K helikoid vytořenýpomocí dvojkuželového brousícího kotouče nebo frézovacího nástroje, který má konvexní profily v osové rovině.
Přednáška 8 - Šneková soukolí
Typ A – rovnoboký osový profil
Bok šneku je tvořen Archimédovou šroubovou plochou. Používá se při malých úhlech stoupání (γ ≤ 10°), a to v případech, kdy se boky zubů tepelně neupravují a nebrousí.
Přednáška 8 - Šneková soukolí
Typ I – evolventní šroubová plocha
Bok šneku je tvořen evolventní šroubovou plochou. Používá se při větším počtu zubů (z1 ≥ 4). Šnek připomíná šikmozubé kolo. Boky zubů lze brousit pomocí speciálních brusek. Přednáška 8 - Šneková soukolí
Typ N – přímkový profil v normálové rovině
Nejčastější druh šneku. Ozubení je vhodné pro šneky s větším úhlem stoupání a pro šneky s tepelně upravovanými boky zubů.
Přednáška 8 - Šneková soukolí
Výroba šnekových kol a šneků Ozubení šnekových kol se nejčastěji vyrábí odvalováním na odvalovacích frézkách. Nástrojem je odvalovací fréza, která pracuje radiálním nebo tangenciálním způsobem. Šneky se vyrábí tvarovými noži na soustruhu, kotoučovými nebo čepovými frézkami na frézkách, popř. odvalovacími kotoučovými noži nebo odvalovacími frézami. Odvalování ozubení šnekových kol tangenciálním způsobem
Soustružení šneku s evolventním ozubením a jeho broušení
Přednáška 8 - Šneková soukolí
Silové poměry na šneku osa šnekového kola je rovnoběžná s osou x osa šneku je rovnoběžná s osou z síla FN1 působí ve směru normály
Ft1 = FN1 ⋅ cos αn ⋅ sin γ
y
Fr1 = FN1 ⋅ sin αn Fa1 = FN1 ⋅ cos αn ⋅ cos γ
Fr1 FN1
αx
αn
γ
fFN1sinγ Ft1
γ x
Fa1 z
n
šroubovice roztečný válec
fFN1cosγ
fFN1
Ft1 = − Fa2 Fr1 = − Fr2 Fa1 = − Ft2 Přednáška 8 - Šneková soukolí
Silové poměry r2
Obvodová síla
Fr2
Ft1 = P Ft2
Fr1
Ft1 = FN1 (cos αn ⋅ sin γ + f ⋅ cos γ )
r1
Fa1
γ vk v1
Fa2
γ
Fa1
ρ
Fn1
fFN1
Fn2 Ft2
P
Fr1
FN1 αn
P Fn1
Fr2
v2
Ft1 cos αn ⋅ sin γ + f ⋅ cos γ
Radiální síla Fr1 = FN1 ⋅ sin αn
Ft1
F1
Normálová síla
FN1 =
F2 fFN2
T1 2T1 = r1 d1
Axiální síla Fn2
Fa1 = FN1 (cos αn ⋅ cos γ − f ⋅ sin γ ) FN2
Přednáška 8 - Šneková soukolí
Účinnost Třecí síla
Účinnost ozubení
Fa1 = FN1 (cos αn ⋅ cos γ − f ⋅ sin γ )
Ft1 = FN1 (cos αn ⋅ sin γ + f ⋅ cos γ )
− Ft2 = FN1 (cos αn ⋅ cos γ − f ⋅ sin γ )
Ft1 = Ft2
− f ⋅ Ft2 = f ⋅ FN1 (cos αn ⋅ cos γ − f ⋅ sin γ )
FT = f ⋅ FN1 =
cos αn ⋅ sin γ + f ⋅ cos γ f ⋅ sin γ − cos αn ⋅ cos γ
Ft2 = − FN1 (cos αn ⋅ cos γ − f ⋅ sin γ )
f ⋅ Ft2 f ⋅ sin γ − cos αn ⋅ cos γ
η=
η=
Ft1 (s třením ) Ft1 (bez tření )
cos αn − f ⋅ tg γ cos αn + f ⋅ cotg γ
standardní materiál vysoce kvalitní materiál
γ
1
2,5
5
10
15
20
30
η
25
46
62
77
83
86
89
Přednáška 8 - Šneková soukolí
Účinnost
Přednáška 8 - Šneková soukolí
Jednostupňová šneková převodovka ložisko víko
zátka
těsnění
konec hřídele těsnění konec hřídele
šnekové kolo ložisko žebrování
víko patky šroub Přednáška 8 - Šneková soukolí
