Τα πλεονεκτήματα των οδοντωτών τροχών με ελικοειδή δόντια είναι:

Transcript

1 Οδοντώσεις 1. Ποιος είναι ο λειτουργικός σκοπός των οδοντώσεων (σελ. 227) Λειτουργικός σκοπός των οδοντώσεων είναι η μετάδοση κίνησης σε περιπτώσεις ατράκτων με γεωμετρικούς άξονες παράλληλους, τεμνόμενους (υπό οποιαδήποτε γωνία) και ασύμβατους. Εκτός από τη μετάδοση της κίνησης μπορούμε να πετύχουμε και μετατροπή βασικών χαρακτηριστικών της, δηλαδή των στροφών και της ροπής του κινούμενου άξονα σε σχέση με αυτές του κινητήριου. Ενώ στην περίπτωση οδοντωτού τροχού - κανόνα μετατρέπεται η περιστροφική κίνηση σε ευθύγραμμη ή το αντίθετο. 2. Ποιες είναι οι χρήσεις των οδοντώσεων (σελ ) Οι οδοντώσεις χρησιμοποιούνται στα κιβώτια ταχυτήτων των αυτοκινήτων και των εργαλειομηχανών, στο διαφορικό, το τιμόνι, τον εκκεντροφόρο και άλλους βοηθητικούς μηχανισμούς των αυτοκινήτων, στους μειωτήρες (διατάξεις μετατροπής στροφών ροπής ), στις συνεργασίες κινητήριων μηχανών εργομηχανών που δεν συμπίπτουν οι γεωμετρικοί άξονες των ατράκτων τους καθώς και σε άλλες περιπτώσεις μετάδοσης που δεν απέχουν πολύ οι συνεργαζόμενες άτρακτοι. Είναι κατάλληλες για απαιτήσεις μεγάλων ροπών, πολλών στροφών, ακρίβειας στην σχέση μετάδοσης, σχετικά χαμηλού θορύβου και μεγάλης διάρκειας ζωής με ελάχιστη συντήρηση. 3. Ποια είναι τα πλεονεκτήματα των γραναζιών με ελικοειδή δόντια και που οφείλονται; (σελ. 229) Τα πλεονεκτήματα των οδοντωτών τροχών με ελικοειδή δόντια είναι: Ομαλή και ασφαλής λειτουργία Χαμηλά επίπεδα θορύβου Είναι κατάλληλοι για περισσότερες στροφές και μεγαλύτερες δυνάμεις Τα παραπάνω πλεονεκτήματα οφείλονται : Στο γεγονός ότι η εμπλοκή κάθε δοντιού είναι σταδιακή όχι μόνο κατά την έννοια του ύψος αλλά και κατά την έννοια του μήκος του Στο ότι έχουν μεγαλύτερο βαθμό επικάλυψης από τους τροχούς με ίσια δόντια. Στο γεγονός ότι για το ίδιο πάχος τροχού τα λοξά δόντια έχουν μεγαλύτερο μήκος από τα ίσια και κατά συνέπεια μεγαλύτερη εργαζόμενη διατομή για την παραλαβή των δυνάμεων 4. Ποια είναι τα μειονεκτήματα των γραναζιών με ελικοειδή δόντια και πως αντιμετωπίζονται; (σελ. 229) Τα μειονεκτήματα των οδοντωτών τροχών με ελικοειδή δόντια είναι: Πιο δαπανηροί κατασκευαστικά Λόγω της μορφής τους, η περιφερειακή δύναμη που ασκεί το κάθε δόντι στο αντίστοιχό του δεν είναι ασύμβατα κάθετη στον άξονα του τροχού αλλά πλάγια, με αποτέλεσμα να αναπτύσσονται κατά τη μετάδοση αξονικές δυνάμεις, που αν είναι σημαντικές, απαιτούν για την παραλαβή τους αντίστοιχα έδρανα. Το μειονέκτημα αυτό εξαλείφεται με τη χρήση των γωνιωδών δοντιών, που κατασκευάζονται μεν δυσκολότερα, αλλά οι αξονικές δυνάμεις αλληλοεξουδετερώνονται. 1

2 Ερωτήσεις Επανάληψης - Στοιχεία Μηχανών Χατζής Δημήτρης 5. Ποια είναι τα υλικά κατασκευής των οδοντώσεων (σελ. 231) Ως υλικά κατασκευής για τις οδοντώσεις χρησιμοποιούνται: Χυτοσίδηρος: ιδιαίτερα ο σκληρός έχει μεγάλη αντοχή στην διάβρωση και στις φθορές από σκόνες, άμμο κτλ. και γι αυτό τον προτιμάμε για εργασίες σε περιβάλλον με τέτοια στοιχεία ή υγρασία. Δεν είναι κατάλληλος για μεγάλες ταχύτητες και μεγάλες απαιτήσεις κατασκευαστικής ακρίβειας. Χάλυβας: Είναι πιο κατάλληλος για μεγάλες ταχύτητες και ακριβείς διαστάσεις, αλλά σε περιβάλλοντα με ρύπους και υγρασία χρειάζεται προστασία και λίπανση. Όταν καταπονείται σε κρουστικά φορτία υφίσταται επιφανειακή βαφή και σκλήρυνση (ενανθράκωση) μέχρι βάθους 1mm περίπου, ώστε να διατηρήσει εσωτερικά την ελαστικότητά του. Κράματα του αλουμινίου: όταν επιβάλλεται η κατασκευή να έχει μικρό βάρος. Κοινοί και φωσφορούχοι ορείχαλκοι. Κεραμικά και συνθετικές ρητίνες: όταν οι τροχοί εργάζονται σε διαβρωτικό και οξειδωτικό περιβάλλον. Πλαστικά όταν οι τροχοί εργάζονται σε διαβρωτικό και οξειδωτικό περιβάλλον. Εργάζονται με σχετικά χαμηλό θόρυβο, έχουν όμως περιορισμένη μηχανική αντοχή. 6. Με ποιες μεθόδους κατασκευάζονται οι οδοντώσεις; (σελ 231,232) Οι οδοντώσεις κατασκευάζονται με τις εξής μεθόδους : 2 Με χύτευση μαζί με τον τροχό: για μεγάλα δόντια και μικρές απαιτήσεις κατασκευαστικής ακρίβειας. Τα χυτά δόντια είναι ακατάλληλα για περιφερειακές ταχύτητες μεγαλύτερες από 2 m/s. Στους γραναζοκόπτες, με τη μέθοδο της αφαίρεσης υλικού. Είναι εξειδικευμένα μηχανήματα που απαιτούν πολλές ρυθμίσεις και έμπειρο και εκπαιδευμένο προσωπικό για το χειρισμό τους. Ως εργαλεία χρησιμοποιούν κοπτικές κοχλιωτές φρέζες, οδοντοτροχούς και κοπτικά κτένια. Σε κοινή φρεζομηχανή με τη βοήθεια διαιρέτη, για περιορισμένο αριθμό κομματιών. Τα κοπτικά εργαλεία στην περίπτωση αυτή είναι δισκοειδείς φρέζες ή ειδικά «κονδύλια». 7. Τι ονομάζουμε MODUL; Ποια ανάγκη οδήγησε στην καθιέρωσή του; (σελ.234) MODUL (m) ονομάζουμε το λόγο του βήματος t της οδόντωσης προς τον άρρητο αριθμό π (3,14). Αν d ο είναι η αρχική διάμετρος, z ο αριθμός των δοντιών και t το βήμα του γραναζιού, τότε για το μήκος της αρχικής περιφέρειας θα ισχύει η σχέση: π d ο = z t. Επομένως d ο = z (t /π). Ο z είναι φυσικός αριθμός και ο π είναι άρρητος, δηλαδή έχει απεριόριστο αριθμό δεκαδικών ψηφίων. Αυτό οδηγεί σε άρρητη τιμή και τη διάμετρο, με συνέπεια δύσκολους υπολογισμούς και δυσκολία στην τυποποίηση, ειδικά αν οι κατασκευαστές επέλεγαν διαφορετική ακρίβεια προσέγγισης. Για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα συμφωνήθηκε διεθνώς ο λόγος t /π να πάρει ορισμένες ρητές τιμές (σε mm) και να ονομαστεί διαμετρικό βήμα ή MODUL. Έτσι είναι m = t / π, d ο = z m και m = d ο / z. 8. Σε ποιες περιπτώσεις χρησιμοποιείται το ζεύγος ατέρμονα και κορώνας; (σελ.238) Το ζεύγος ατέρμονα - κορώνας χρησιμοποιείται συχνά σε μειωτήρες, όπου ο ατέρμονας είναι κινητήριος, επειδή η σχέση μετάδοσης είναι πολλαπλάσια αυτής που μπορούμε να έχουμε με γρανάζια (όπου πρακτικά δεν μπορεί να ξεπεράσει το 1/6 και σπάνια το 1/8).

3 9. Τι γνωρίζετε για την λίπανση των γραναζιών; (σελ. 239) Η λίπανση εξαρτάται από το περιβάλλον εργασίας και από την περιφερειακή ταχύτητα των γραναζιών. Η λίπανση εξασφαλίζει αθόρυβη λειτουργία και μεγάλη διάρκεια ζωής. Για περιφερειακές ταχύτητες μέχρι περίπου 4 m/s μπορεί να χρησιμοποιηθεί γράσο. Για μεγαλύτερες ταχύτητες απαιτείται εμβάπτιση σε ορυκτέλαιο. Για ταχύτητες από 10 m/s αποτελεσματικότερος είναι ο ψεκασμός του λιπαντικού πάνω στα δόντια. 10. Ποιες είναι οι βασικές διαστάσεις ενός οδοντωτού τροχού με παράλληλη οδόντωση; (σελ 232,233) Στους παράλληλους οδοντωτούς τροχούς διακρίνουμε τις παρακάτω βασικές διαστάσεις: Την περιφέρεια κεφαλών που περνάει από τις κορυφές των δοντιών και την αντίστοιχη διάμετρο d k που είναι η μεγαλύτερη διάμετρος του τροχού Την περιφέρεια ποδιών που περνάει από τη βάση των δοντιών και την αντίστοιχη διάμετρο d f που είναι η μικρότερη διάμετρος της οδόντωσης Την αρχική περιφέρεια που περνάει λίγο ψηλότερο από το μέσο του ύψους του δοντιού και την αντίστοιχη διάμετρο do Το βήμα της οδόντωσης t το οποίο είναι η απόσταση μεταξύ δύο αντίστοιχων σημείων δύο διαδοχικών δοντιών που μετριέται πάνω στην αρχική περιφέρεια Το ύψος κεφαλής h k και το ύψος ποδιού h f που είναι οι αποστάσεις των αντίστοιχων περιφερειών από την αρχική μετρημένες σε ακτίνα. Το άθροισμα τους είναι το ύψος του δοντιού h Το πάχος δοντιού s και το διάκενο w, που μετριούνται ως τόξα πάνω στην αρχική περιφέρεια. Το άθροισμα του ισούται με το βήμα. Το διάκενο είναι λίγο μεγαλύτερο από το πάχος και το ύψος ποδιού λίγο μεγαλύτερο από το ύψος κεφαλής ώστε να υπάρχει χάρη και ευχέρεια στη συνεργασία των δύο τροχών Το μήκος του δοντιού b Ο αριθμός των δοντιών z του οδοντωτού τροχού. 11. Ποιες είναι οι βασικές διαστάσεις ενός οδοντωτού τροχού με παράλληλη οδόντωση συναρτήσει του modul m; (σελ 236,235) Στους παράλληλους οδοντωτούς τροχούς διακρίνουμε τις παρακάτω βασικές διαστάσεις: Το ύψος κεφαλής h k και το ύψος ποδιού h f και το άθροισμα τους που είναι το ύψος του δοντιού h. h k =m, h f =1.17m, h=2.17m Το πάχος δοντιού s και το διάκενο w. Για χυτά ακατέργαστα δόντια είναι s=(18/40) t, ενώ για κατεργασμένα σε εργαλειομηχανές δόντια s=(39/80) t Το μήκος του δοντιού b. b=(6~16)m Διάμετρο κεφαλής d k. d k =m(z+2) Αρχική διάμετρο d o. d o =mz Βήμα οδόντωσης t. t=mπ 12. Ποια είδη βήματος και modul έχουμε στα γρανάζια με ελικοειδή οδόντωση; Ποιο χρησιμοποιείται για τη χάραξη της; (σελ 236) Στους ελικοειδείς οδοντωτούς τροχούς διακρίνουμε δύο βήματα : το μετωπικό (t s ) που μετριέται σε επίπεδο κάθετο στον άξονα του τροχού και το κάθετο (t n ) που μετριέται σε επίπεδο κάθετο στο ίχνος του δοντιού. Αντίστοιχα υπάρχουν το μετωπικό και το κάθετο modul για τη χάραξη των ελικοειδών οδοντώσεων χρησιμοποιείται το κάθετο modul 3

4 Ερωτήσεις Επανάληψης - Στοιχεία Μηχανών Χατζής Δημήτρης 13. Ποια είδη modul έχουμε στα κωνικά γρανάζια; Ποιο χρησιμοποιείται για τη χάραξη τους; (σελ 236) Στους κωνικούς οδοντωτούς τροχούς, αφού ο κόλουρος κώνος έχει δυο διαμέτρους, διακρίνουμε τη μεγάλη ή εξωτερική d a και τη μικρή ή εσωτερική d ε αρχική διάμετρο. Επομένως θα υπάρχουν και δύο διαμετρικά βήματα (modul). Εκείνο που τυποποιείται είναι το μεγάλο και στη συνέχεια προσδιορίζονται τα υπόλοιπα στοιχεία της οδόντωσης με σχέσεις αντίστοιχες των παράλληλων τροχών 14. Τι είναι το circular pitch και τι το diametrical pitch; (σελ 235) Για οδοντώσεις που κατασκευάζονται σε χώρες που χρησιμοποιούν το αγγλοσαξονικό σύστημα μονάδων, η τυποποίηση βασίζεται στο αντίστοιχο με το modul μέγεθος, το circual pitch (c p ) που ισούται επίσης με t/π (c p =t/π) και μετριέται σε ίντσες Υπάρχει επίσης και το αντίστροφο του c p μέγεθος, το diametrical pitch (D p ) που μας δείχνει πόσα δόντια αντιστοιχούν σε μήκος 1 της αρχικής διαμέτρου (D p =z/d o ) 15. Ποιες είναι οι βασικές κατηγορίες μετάδοσης κίνησης με οδοντώσεις; Ποιοι τύποι γραναζιών αντιστοιχούν σε κάθε κατηγορία (σελ 229,230) Υπάρχουν τρεις βασικές κατηγορίες μετάδοσης κίνησης με οδοντώσει, αυτές είναι: 4 Γεωμετρικοί άξονες των ατράκτων παράλληλες. Στην περίπτωση αυτή οι τροχοί είναι κυλινδρικοί και τα ίχνη των δοντιών τους μπορεί να είναι ευθύγραμμα (ίσια δόντια) ή ελικοειδή (λοξά δόντια). Γεωμετρικοί άξονες των ατράκτων τεμνόμενοι. Χρησιμοποιούνται κωνικοί τροχοί, που μπορεί να έχουν ίσια δόντια ή ελικοειδή δόντια. Η οδόντωση διαμορφώνεται στην περιφερειακή επιφάνεια κόλουρου κώνου. Γεωμετρικοί άξονες των ατράκτων ασύμβατοι. Χρησιμοποιούνται ελικοειδείς οδοντωτοί τροχοί ή ζεύγος ατέρμονα κοχλία- οδοντωτού τροχού (κορώνας). Το ζεύγος ατέρμονακορώνας είναι πιο κατάλληλο σε περιπτώσεις μεγάλων σχέσεων μετάδοσης, έχει όμως μεγάλες απώλειες λόγω τριβών. Στην περίπτωση των ασύμβατα κάθετων αξόνων μπορούν να χρησιμοποιηθούν και κωνικά γρανάζια με ελικοειδή δόντια. Τέλος μια ειδική μορφή οδοντοκίνησης είναι το ζεύγος γραναζιού οδοντωτού κανόνα, όπου έχουμε μετατροπή τα περιστροφικής κίνησης σε ευθύγραμμη και το αντίστροφο. Και εδώ τα δόντια μπορεί να είναι ευθύγραμμα ή ελικοειδή. 16. Να περιγράψετε τα εξαρτήματα που φέρουν οδόντωση (σελ ) Τα εξαρτήματα που φέρουν οδόντωση είναι συνήθως : Ο οδοντωτός τροχός είναι συνήθως ένας ολόσωμος κύλινδρος ή δίσκος ή τροχός με βραχίονες. Πολλές φορές ο δίσκος έχει τρύπες για μείωση του βάρους του γραναζιού. Στο κέντρο του γραναζιού υπάρχει η πλήμνη (ομφαλός σύνδεσης με την άτρακτο), που έχει κατάλληλο αυλάκι για τη σφήνα, και στην περιφέρειά του η οδόντωση. Ο κωνικό οδοντωτός τροχός είναι ένας κόλουρος κώνος που στο κέντρο του έχει πλήμνη για τη σύνδεση με το άξονα. Φέρει ευθύγραμμη ή ελικοειδή οδόντωση Ο οδοντωτός κανόνας είναι μία ράβδος, συνήθως ορθογωνικής αρχικής διατομής, η οποία φέρει οδόντωση στην επιφάνεια εργασίας της. Ο ατέρμονας κοχλίας είναι ένας κύλινδρος που στην παράπλευρη επιφάνειά του έχει χαραχθεί ελίκωση με μία ή δύο συνήθως αρχές (όπως στους κοχλίες).

5 17. Ποιος είναι ο ελάχιστος αριθμός δοντιών ενός γραναζιού και γιατί; (σελ 239) Ο ελάχιστος αριθμός δοντιών ενός γραναζιού δεν πρέπει να είναι μικρότερος από 18, με ειδικές χαράξεις μπορεί να γίνει 14 ή τουλάχιστον 12. αυτό συμβαίνει γιατί η χάραξη με τη μέθοδο της εξελιγμένης δίνει για μικρό z, αδύνατες βάσεις δοντιών, θόρυβο και φθορές κατά τη λειτουργία, επειδή υπάρχει τάση εισχώρησης της κορυφής του δοντιού στη βάση εκείνου με το οποίο συνεργάζεται (φαινόμενο υποκοπής) 18. Πως επηρεάζει τη σχέση μετάδοσης η ποιότητα κατασκευής της οδόντωσης; (σελ 239) Όταν η ποιότητα κατασκευής είναι υψηλή και η ακρίβεια διαστάσεων μεγάλη, προτιμάμε σχέσεις μετάδοσης ½, 1 / 3, ¼ γιατί αφού i=z 1 /z 2, ο z 2 είναι ακέραιο πολλαπλάσιο του z 1 και έτσι κατά τη λειτουργία έχουμε συνεργασία των δοντιών του μεγάλο τροχού πάντα με τα ίδια δόντια του μικρού. Έτσι τα δόντια με τον καιρό «ταιριάζουν» και η εμπλοκή γίνεται ευκολότερα. Αντίθετα αν πρόκειται για γρανάζια κακής ποιότητας κατασκευής π.χ. χυτά και με ακατέργαστα δόντια, προτιμάμε σχέσεις της μορφής 2 / 3, 2 / 5, 3 / 5 κλπ, ώστε να έχουμε εναλλαγή στη συνεργασία και τυχόν φθορές να κατανέμονται σε πολλά δόντια. 5