ZOBNIŠKA GONILA. enostavna sestava gonila, velika obratovalna varnost, enostavno vzdrževanje, majhna velikost gonila, dober izkoristek.

Transcript

1 ZOBNIŠKA GONILA valjaste zobniške dvojice z ravnimi in poševnimi zobmi stožčaste zobniške dvojice polžaste zobniške dvojice PREDNOSTI enostavna sestava gonila, velika obratovalna varnost, enostavno vzdrževanje, majhna velikost gonila, dober izkoristek. SLABOSTI tog prenos sile, spreminjanje vrtilnih hitrosti (nenatančnost ozobja, spreminjanje vzmetne konstante), glasnost (razen vijačna gonila), potreba po prigraditvi elastične sklopke ali dodatne jermenske stopnje.

2 Primernost glede na pogonski stroj

3 Primernost glede na delovni stroj

4 kinematična kroga kinematična valja kinematična os r 2 r 1 a r 2 kinematična os a r 1 kinematična valja kinematična kroga a) zunanja valjasta zobniška dvojica b) notranja valjasta zobniška dvojica kinematični valj kinematični krog r 1 kinematična ravnina kinematična os kinematična premica c) gonilo z zobnico kinematični krog 1 v = v w1 w2 ω 1,n 1 r w1 v = r ω = d π n w1 w1 1 w1 1 v = r ω = d π w2 w2 2 w2 n 2 a ω 2,n 2 ω1 n1 dw2 i = = = = ω n d 2 2 w1 r r w2 w1 kinematični krog 2 r w2 Kotaljenje kinematičnih krogov brez drsenja a = r + r w 1 w 2 r w1 r w2 a = 1 + i a i = 1+ i

5 levi bok leva linija boka desna linija boka desni bok kinematični valj levo desno Oznake valjastih zobnikov z ravnimi zobmi π d1= z1 p π d2 = z2 p p d d 1 2 z1 ω1 n1 dw2 rw 2 = z i = = = = = ω n d r = m π m = p π d w1 w1 p = z = m z π z z 2 1 Dimenzije zob zobnikov so ponavadi izražene v deležih modula ozobja: Parameter Enačba Običajne vrednosti višina glave zoba ha = h m ha = m koeficient višine glave zoba h h = 1 (splošna strojegradnja) višina korena zoba h = h + c h f = 1,2 m (priporočilo ISO 1,25 m) f a temenski razstop c = ( 01, K03, ) m c = 0,2 m (priporočilo ISO 0,25 m) p π ločna debelina zoba na razdelbnem krogu brez bočne zračnosti s = = m 2 2 p π ločna širina medzobja na razdelbnem krogu brez bočne zračnosti e = = m 2 2

6 p Prioritetni razredi I II III I II III I II III 1 3,5 3, , ,25 4,5 16 1, ,5 5,5 20 1,75 6 6, , , , , Tabela standarnih modulov v [mm] = m π m = p π d p = z = m z π 1 2 r1 = rw1in r2 = rw2 a r r m z z d = + = a d = ničelna medosna razdalja kinematična krožnica w1 skupna tangenta v točki X kinematična krožnica w 2 a) ubirna kota α 1, α 2 b) ubirni kot α Definicija ubirnih kotov

7 Osnovni zakon ozobja OX OX = r 1 y1 = r 2 y2 r w1 v v 1 = r y1 ω 1 2 = r y2 ω 2 O 1 T 1 X = v 1 O 2 T 2 X = v 2 r w2 vn1 OT 1 1 = v1 ry1 v ry ω 1 vn1 = OT 1 1= r r y1 y1 vn2 OT 2 2 = v2 ry 2 v ry ω 2 vn2 = OT 2 2= r r y y2 OT = ω OT OT = ω OT O 1 T 1 C = O 2 T 2 C v n1 = v n2 ω1 OT 2 2 ω1 OT 1 1 = ω2 OT 2 2 = = i ω OT OT 2 2 OT 1 1 OC 2 rw 2 = = = i OC r 1 w1 Skupna normala skozi trenutno dotikalno točko dveh zobnih bokov mora vedno potekati skozi kinematično točko C

8 w1, w2 - kinematična kroga xx 1 1= CX yy 1 1= CY zz = CZ 1 1 konstruiran protibok ubirnica normala na profil v x 1 znani profil Konstrukcija protiboka in ubirnice

9 začetek ubiranja konec ubiranja Aktivna dolžina ubirnice, ubirni lok in aktivna višina profila boka zoba pogon kinematična krožnica 1 kinematična krožnica 2 odgon Hitrosti v različnih ubirnih točkah evolventnega ozobja

10 Hitrost drsenja v g1 vzdolž ubirnice Poti drsenja evolventnih zobnih bokov

11 konec ubiranja gnani trenje gibanje d a1 d w2 d a2 začetek ubiranja d w1 pogonski prvotna oblika zobnih bokov razpoke področje največje obrabe ubirnica d w2 izboklina otopitev vrha zoba razpoke izdolbljenje d w1 Smeri gibanja ubirnih točk po zobnih bokih in smeri sil trenja ter vpliv drsenja na obrabo zobnih bokov

12 Sile na gnani zobnik v ubirni točki Y O 1 α y ω 1 zobnik 1 F b = T1 OT 1 1 T 1 Y F b α y F b r w1 F r F b T r 1 cosα = 1 w y F t C F b T1 T2 = = = r cosα OT r w1 y 2 2 w2 T2 cosα y zobnik 2 r w2 T 2 T2 T 1 rw 2 = = i r w1 T = F r in T = F r 1 t w1 2 t w2 ω 2 α y F t T1 T2 = = = Fbcosα r r w1 w2 y O 2 F b Ft = cosα y F = F sin α = F tan α r b y t y

13 valilni krog tangenta ubirnica normala osnovni krog r b = Ortocikloida valilni krog tangenta ubirnica normala osnovni krog Epicikloida valilni krog tangenta ubirnica osnovni krog Hipocikloida normala

14 hipocikloida 2 delilni krog 1 temenski krog 1 valilni krog 1 pot glave zoba ubirnica epicikloida 2 temenski krog 2 epicikloida 1 hipocikloida 1 relativna pot glave zoba delilni krog 2 valilni krog 2 Konstrukcija cikloidnega ozobja Ubiranje cikloidnih bokov Ubiranje evolventnih bokov

15 kinematični krog 1 valilni krog 1 kinematična črta 2 valilni krog 2 Ubiranje cikloidnega zobnika z zobnico kinematični krog 1 epicikloida dobljena s kotaljenjem kinematičnega kroga 1 po kinematičnem krogu 2 kinematični krog 2 ekvidistanta cikloide Ubiranje cikloidnega zobnika z valjčki (palično ozobje) Ubiranje cikloidnih rotorjev črpalke

16 tangenta ubirnica premica normala osnovni krog Konstrukcija evolvente ekvidistantne evolvente tangenta evolventa tvorilka AC = CD = ρ ρ - radij ukrivljenosti evolvente v točki D osnovni krog Konstrukcija enotske evolvente

17 krog evolventa osnovni krog Osnovne veličine evolventnega profila

18 p =delitev na delilnem krogu p e =delitev vzdolž ubirnice p b =delitev na osnovnem krogu osnovni krog Nastanek evolventnega ozobja osnovni krog osnovni krog osnovni krog osnovni krog Nastanek evolventne zobniške dvojice

19 evolventa osnovni evolventa evolventa tvorilka krog Nastanek evolventnega profila zobnega boka a) osnovna konstrukcija evolvente b) odkotalitev srednje linije elementa orodja z navpičnim profilom po osnovnem krogu c) odkotalitev srednje linije elementa orodja s poševnim profilom po razdelnem krogu

20 osnovni krog 1 evolventa 2 osnovni krog 1 evolventa 2 evolventa 1 kinematična kroga=delilna kroga evolventa 1 kinematična kroga osnovni krog 1 OC= r 1 1 OC= r 2 2 OO = a = r + r 1 2 d 1 2 OC= r r 1 w1 1 OC= r r 2 w2 2 OO = a a 1 2 sprememba medosja d Neobčutljivost evolventnega ozobja na majhne spremembe medosnega razmika

21 nasprotni profil srednja linija osnovnega profila začetek radija ukrivljenosti temenske zračnosti ρ = cm + ρ sinα ρ f f cm = 1 sinα f Standardni osnovni profil

22 profil ubirajoče zobnice (nasprotni profil) temenska linija profila srednja linija profila uporabna višina zobnega boka kot zobnih bokov vznožna linija profila začetek uporabne višine zobnega boka zaokrožitev vznožnega dela zoba osnovne zobnice Standardni osnovni profil zob zobnice Posebni profili zob zobnice a) profil po ISO 53/1974 s korekturo profila zob (vrha in korena zob) b) profil zoba orodja s protuberanco (dodatek za brušenje)

23 osnovni profil zob Različni profili zob orodij za izdelavo zobnikov po DIN 3972 I - za končno izdelavo zob s kotalnim ali oblikovnim rezkanjem in skoblanjem; (A - predobdelava ozobja je izvedena z orodjem z osnovnim profilom III ali IV) II - za končno izdelavo zob s postopki odvalno kotalnega pehanja; 1/ 3 = 1 n n h fziii = 1, 25 mn in III - za predobdelavo zob z dodatkom za brušenje; h 0III,25 m + 0, 25 m ; IV - za predobdelavo zob z dodatkom za pehanje h,25 m + 0, m ; Indeksi: 0 za orodje z za izdelan zob a h a0 II fzii a0 I = h = 1, 167 m fzi 1/ 3 a0iii = 1 n 6 n h fziv = 1, 25 mn in h = h = 1, 25 m n n 1/ 3 III =,25 n q n 0 m sin α 1/ 3 IV =,6 n q n 0 m sin α 0 0

24 AE = q α = ubirna pot l dolžina ubiranja Ubirne razmere dolžina ubiranja l osnovni krog 1 kinematični krog w 1 srednja linija osnovnega profila kinematični krog w 2 ubirnica g α = aktivna dolžina ubirnice p e = delitev vzdolž ubirnice osnovni krog 2 Določitev profilne stopnje prekritja

25 izdelek - zobnik kinematični krog kinematična premica srednja linija zobnice (orodja) orodje v obliki zobnice podaljšana evolventa Prikaz načina izdelave evbolventnih zobnih bokov z orodjem v obliki zobnice korenski krog temenski krog kinematični krog srednja linija osnovnega profila kinematična premica Spodrezanje zobnega korena pri izdelavi

26 kinematični krog (delilni) kinematična premica ubirnica orodje v obliki zobnice Določitev mejnega števila zob profil standardnega ozobja kinematični krog kinematična premica premaknjena srednja linija profila premaknjen profil za preprečitev spodreza ubirnica Profilni premik za preprečitev spodrezanja zobnega korena

27 korenski krog osnovni krog kinematični krog kinematična premica premaknjena srednja linija profila Vpliv profilnega premika Zobniki s pozitivnim (V-plus) in negativnim (V-minus) profilnim premikom

28 ničelni zobnik V+ zobnik V- zobnik Vpliv profilnega premika na obliko evolventnega zoba

29 Vpliv premika profila osnovne zobnice na zobnik z 12 zobmi

30 meja zašiljenosti teoretična meja spodreza praktična meja spodreza Območje izvedljivih profilnih premikov

31 Zobniška dvojica (z 1 = 12 in z 2 = 25) z različnimi profilnimi premiki a) ničelna zobniška dvojica: x 1 = x 2 = 0; α w = α = 20 ; ε α = 1,28 b) V-ničelna zobniška dvojica: x 1 = x 2 = 0,5; α w = α = 20 ; ε α = 1,43 c) V zobniška dvojica: x 1 = x 2 = 0,5; α w = 25,15 ; α = 20 ; ε α = 1,19

32 kinematični krog1 ubirnica kinematični krog2 V-NIČELNI zobniški par V zobniški par

33 Medosni razmik V zobniškega para brez bočne zračnosti Z 2 =27 Z 2 =27 Z 1 =9 Z 1 =9 Z 2 =54 Z 2 =54 Z 1 =18 Z 1 =18 Vpliv profilnega premika na lastnosti zobniške dvojice

34 teoretični profil boka zoba korigiran zobni bok Korekcija profila a) temenskega in b) temenskega in korenskega dela Korekcija bočne linije zoba

35 pogon ω 1 ubirnica ω 2 odgon Sile na zobniškem paru z ravnim evolventnim ozobjem zobnik 1 pogonski zobnik 2 gnani Vpliv sile trenja med zobnimi boki

36 vijačnice razdelni valj Prikaz nastanka zobnika s poševnim evolventnim ozobjem linije dotika bočnic ubirna ploskev linija dotika zobnih bokov Ubiranje zobnikov s poševnim ozobjem

37 desna vijačnica zobnik 1 zobnik 2 p leva vijačnica Nagibni koti bočnic poševnih zob

38 Odvisnost posameznih veličin poševnega ozobja v normalnem in čelnem prereu

39 b b b-širina zobnika Ubirna pot in dolžine ubiranja zobnikov s poševnim ozobjem kinematični valj bočnica ubirni lok bočne linije g β Ubirni lok bočne linije

40 položaj zobnika 1 6 Vpliv bočne stopnje prekrivanja na obratovanje zobniške dvojice z ε α = 1,6

41 Veličine valjastih zobnikov s poševnim ozobjem z in brez profilnega premika ničelni zobnik V+ zobnik V- zobnik Debelina zob v čelnem preseku ničelnega, V+ in V- zobnika

42 Sile na zobnike s poševnim ozobjem

43 evolventa imenskega osnovnega kroga temenski krog imenski osnovni krog Odstopanje profila zoba imenska mera Presek A-A dejanska mera Odstopanje mere preko zob Načini merjenja mere preko zob

44 Merjenje debeline zob z merilnimi valjčki ali kroglicami Merjenje debeline zob z merilnimi prizmami

45 tolerančno polje ca najmanši odstopek debeline A wd največji odstopek debeline A wg A a t tolerančno polje da najmanši odstopek debeline A wd največji odstopek debeline A wg B tolerančno polje medosne razdalje Položaj tolerančnih polj valjaste zobniške dvojice

46 a - avtomobilska industrija b - industrija delovnih strojev c - zobniki brez posebnih zahtev glede bočnega razstopa c a b Priporočila za izbiro bočnega razstopa

47 Trajna trdnost zobnega korena σ Flim in zobnega boka σ Hlim Trajna trdost za Št. Skupina materialov Označba po SIST EN Označba po DIN Označba po ISO Toplotna obdelava Trdota zobnih bokov napetost v zobnem korenu σ F lim [N/mm 2 ] bočni tlak σ H lim [N/mm 2 ] Siva litina Nodularna litina Črna temprana litina Jeklena litina Navadna jekla Jekla za poboljšanje Jekla za poboljšanje - površinsko ali indukcijsko kaljena Jekla za poboljšanje in cementiranje - nitrirana Jekla za cementiranje EN-GJL-200 EN-GJL-250 EN-GJL-350 EN-GJS EN-GJS EN-GJS EN-GJMB EN-GJMB GE260 GE300 E295 E335 E360 C45 C60 34Cr4 41Cr4 34CrMo4 42CrMo4 34CrNiMo6 C45 41Cr4 42CrMo4 16MnCr5 42CrMo4 42CrMo4 16MnCr5 31CrMo9 34Cr4 C15 16MnCr5 20MnCr5 15CrNi6 18CrNi8 18CrNiMo7-8 GG-20 GG-25 GG-35 GGG-40 GGG-60 GGG-80 GTS GTS GS-52 GS-60 St50-2 St 60-2 St 70-2 C45 C60 34Cr4 41Cr4 34CrMo4 42CrMo4 34CrNiMo6 C45 41Cr 4 42CrMo4 16MnCr5 42CrMo4 42CrMo4 16MnCr5 31CrMoV9 34Cr4 C15 16MnCr5 20MnCr5 15CrNi6 18CrNi8 17CrNiMo B35-10 P Fe490-2 Fe590-2 Fe690-2 C45 C60 34Cr4 41Cr4 34CrMo4 42CrMo4 36CrNiMo6 C45 41Cr4 42CrMo4 16MnCr5 42CrMo4 42CrMo4 16MnCr5-34Cr4 C15 16MnCr5 20MnCr CrNiMo7 Normalizirano Poboljšano Poboljšano Poboljšano Poboljšano Poboljšano Poboljšano Površinsko kaljeno po obodu, vključno koren zoba Nitrirano v kopeli Nitrirano v kopeli Nitrirano v plinu Nitrirano v plinu Nitrirano v plinu Karbonitrirano Cementirano in kaljeno 180 HB 220 HB 230 HB 180 HB 250 HB 320 HB 150 HB 220 HB 160 HB 180 HB 160 HB 190 HB 210 HB 190 HV HV HV HV HV HV HV HV HV HV HV HV HV HV HV HV HV HV HV HV HV HV