Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování
KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ mechanismy Přednáška 9
Převody s nestandardními ozubenými koly
Obsah Převody s nestandardními ozubenými koly •Základní rozdělení nestandardních ozubených převodů •Soukolí s nestandardním symetrickým evolventním ozubením - HCR •Soukolí s nestandardním nesymetrickým evolventním ozubením – HCR •Porovnání jednotlivých soukolí z hlediska kontaktní ůnosnosti •Vliv součinitele záběru profilu a kroku na hlučnost ozubeného převodu •Protuberantní úprava paty zubů •Modifikace tvarů zubů •Převody s neokrouhlými ozubenými koly •Převody s ozubením Novikovova •Excentrické převody s vysokým převodovým poměrem
Přednáška 9– Převody s nestandardními ozubenými koly
Základní rozdělení nestandardních ozubených převodů • převody s nestandardním evolventním ozubením • převody s ozubením Novikovova • převody s neokrouhlými ozubenými koly • převody excentrické s vysokým převodovým poměrem
Poznámka: Převody s nestandardním evolventním ozubením mohou mít ozubení: Jednoprofilové symetrické, základní profil nestandardní, společný pro obě kola Dvouprofilové symetrické, základní profil nestandardní, různý pro každé kolo, symetrický Dvouprofilové nesymetrické, základní profil nestandardní, různý pro každé kolo, nesymetrický Každé ozubení je možné realizovat jako HCRG (High contact ratio gear) – „dlouhé“ s vysokým součinitelem trvání záběru profilu (nejčastěji) εα = 2, nebo jako LCRG(Low contact ratio gear) – „krátké“ s nízkým součinitelem trvání záběru profilu (nejčastěji) εα = 1. Každé ozubení může být rovněž realizováno s protuberantní úpravou paty zubů nebo bez protuberantní úpravy paty zubů a s modifikacemi tvarů zubů. Přednáška 9 – Převody s nestandardními ozubenými koly
Soukolí s nestandardním symetrickým evolventním ozubením - HCR Pastorek: počet zubů z1= 30, εα = 2, αw = 19°39´52´´
Kolo: počet zubů z2 = 74 Pro srovnání standardní soukolí:
Pastorek: počet zubů z1=30, εα= 1.43, αw=23°37´23´´
Kolo: počet zubů z2 = 74 Přednáška 9 – Převody s nestandardními ozubenými koly
Soukolí s nestandardním nesymetrickým evolventním ozubením - HCR Pastorek: počet zubů z1= 30, Z pracovní strany: εα = 2, αw = 23°30´42´´ Z nepracovní strany: εα= 2,53, αw= 15°40´16´´
Kolo: počet zubů z2 = 74
Pro srovnání standardní soukolí:
Pastorek: počet zubů z1=30, εα= 1.43, αw=23°37´23´´
Kolo: počet zubů z2 = 74 Přednáška 9 – Převody s nestandardními ozubenými koly
Porovnání jednotlivých soukolí z hlediska kontaktní ůnosnosti
Přednáška 9 – Převody s nestandardními ozubenými koly
Vliv součinitele záběru profilu a kroku na hlučnost ozubeného převodu
Přednáška 9 – Převody s nestandardními ozubenými koly
Převody s ozubením - LCR Jedná se o ozubení, kde úhel záběru je αw = 28° a více. Součinitel záběru profilu je přibližně εα = 1. Jednotková výška hlavy zubů ha*= 0,8 – 1.
Přednáška 9 – Převody s nestandardními ozubenými koly
Protuberantní úprava paty zubů
Profil nástroje s protuberancí
Profil zubu ozubeného kola s protuberantní úpravou paty
U cementovaných a nitridocementovaných kol není žádoucí brousit patní přechod, protože se tím odstraní vrstva s tlakovým povrchovým pnutím, vzniklým tepelným zpracováním, což podstatně sníží únavovou ohybovou pevnost. Proto se tyto zuby hrubují nástroji s protuberancí a přídavek na dokončovací broušení se ponechává pouze na boku zubu. Usnadnění finálních operací (broušení, ševingovaní) a snížení vrubových účinku. Přednáška 9 – Převody s nestandardními ozubenými koly
Modifikace tvarů zubů Úmyslně vytvořené odchylky od teoretického tvaru boků zubů nazýváme modifikací boků zubů a kompenzujeme jimi nepříznivé účinky na záběr ozubených kol. Rozeznáváme celkem čtyři typy modifikací:
Přednáška 9 – Převody s nestandardními ozubenými koly
Převody s neokrouhlými ozubenými koly Neokrouhlá ozubená soukolí produkují periodicky proměnný převod. Mohou plnit funkci samostatného pohonu nebo být součástí kinematických řetězců různých převodových ústrojí a mechanismů libovolného typu s nepřetržitým nebo přerušovaným pohybem. Neokrouhlá kola lze zkonstruovat a vyrobit pro požadovaný průběh převodu i = f(φ)
Použití neokrouhlých kol přináší řadu výhod, např: • značné zjednodušení kinematických řetězců u strojů, kde je nutno vytvořit nerovnoměrný pohyb • jednoduchý mechanismus s malými setrvačnými hmotami • plynulá křivka změny úhlové rychlosti • přesně vyrobené soukolí neokrouhlých kol snižuje vibrace, hluk a rázy v pohonu
Přednáška 9 – Převody s nestandardními ozubenými koly
Převody s neokrouhlými ozubenými koly Schema převodu s neokrouhlými koly
Převod s neokrouhlými koly
Průběh převodové funkce neokrouhlých kol
Přednáška 9 – Převody s nestandardními ozubenými koly
Převody s ozubením Novikovova Jednoobloukové Novikovovo ozubení
Cílem Novikovova ozubení je odstranit některé nevýhody ozubení evolventního -nepříznivé kontaktní namáhání a skluzy Na obrázku je znázorněno ozubení jednoobloukové, kde zub pastorku má konkávní profil o poloměru ρt1 a zub kola má konvexní profil o poloměru ρt2 < ρt1.
Navikovovo ozubení musí být vytvořeno se šikmými zuby! Výhody: • podstatně nižší kontaktní napětí ve styku zubů než u evolventních kol • velmi dobré podmínky pro vytváření mazací olejové vrstvy • zlepšení mazání snižuje tření a výsledkem je dobrá účinnost • stykové plochy se rovnoměrně zaběhávají po celé délce zubů vlivem stejné rychlosti skluzu
Přednáška 9 – Převody s nestandardními ozubenými koly
Převody s ozubením Novikovova Nevýhody: • znažná hlučnost, zejména při vysoké frekvenci otáčení, náchylnost k rezonančnímu kmitání • výroba i kontrola je obtížnější • malý součinitel záběru • větší šířka kol • velká náročnost na přesnost výroby, montáže a je citlivé na deformace hřídelů
Přednáška 9 – Převody s nestandardními ozubenými koly
Excentrické převody s vysokým převodovým poměrem Pro dosažení vysokých převodových poměrů se používají speciální mechanické převody, tzv. excentrické. Obvykle mají v korunové kole uložené ozubené kolo otočně na excentru, poháněné hnací hřídelí. Hnací a hnaná hřídel jsou koaxiální. Z konstrukčního hlediska jsou to vlastně speciální konstrukce planetového převodu.
a)
b)
c)
a) princip planetového převodu b) princip cykloidálního převodu c) princip harmonického převodu Přednáška 9 – Převody s nestandardními ozubenými koly
