Зупчаник — разлика између измена
Садржај обрисан Садржај додат
м Враћене измене 77.243.31.43 (разговор) на последњу измену корисника 24.135.182.88 ознака: враћање |
Нема описа измене |
||
Ред 1:
Зупчаник
Из Wикипедије, слободне енциклопедије
Иди на навигацијуИди на претрагу
Челни зупчаници у захвату
Механизам из Антикитере (главни дио).
Унутарње озубљење.
Челник с равним зубима.
Челници с косим (хеликоидним) зубима
Горе: парална вратила
Доље: окомита вратила
Челници са стреластим зубима
Стожници са закривљеним зубима
Пужни пријеносник
Пужни пријеносник
Механизам са зупчастом летвом
Планетни пријеносник
Главни дијелови зупчаника.
Еволвентно озубљење за лијеви погонски зупчаник и десни гоњени. Плава линија приказује захватну линију, која је код еволвентног озубљења правац.
Зупчаник је стројни дио у облику котача с равномјерно распоређеним зубима. Зупчаници се углавном користе за пријенос гибања (ротације) и снаге (окретног момента) примјеном силе на зубима другог зупчаника. Зупчаници преносе окретно гибање с једног вратила на друго помоћу везе обликом, коју чини захват зуби. Зупчаним пријеносницима није према томе потребан посебан пријеносни дио као код ременског пријеноса или ланчаног пријеноса. Ако се у спрези налазе два или више зупчаника, говори се о зупчаном пријеноснику. Разликују се пријеносници са сталним пријеносним омјером (нпр. између погонског и радног строја), мјењачи брзина, код којих се довођењем у захват различитих зупчаника, пријеносни омјер може мијењати (нпр. код моторних возила и алатних стројева), раздјелни пријеносници за истодобни погон више вратила (нпр. вишевретене бушаће главе).
Према међусобном положају оси вратила и облика озубљења, зупчанике дијелимо на:
челнике - код паралелних вратила
озубнице - (зубне летве) теоријски бесконачно дугачки челник развијен у равнину; за промјену окретног гибања у правоцртно
стожнике - као вратила која се сијеку, најчешће под кутем Σ = 90°; зупчаници имају облик крњег стошца
вијчанике (вијчане зупчанике) - код мимосмјерних вратила; у тлоцртном погледу вратила се мимоилазе
пужеве и пужна кола - код мимосмјерних вратила; најчешће под правим кутем.
Према току уздужних линија бокова разликују се (ДИН 968):
челници с равним, степенастим, косим, стреластим и лучним зубима
стожници с равним, косим, закривљеним еволвентним и закривљеним лучним зубима
Садржај/Садржај
1 Предности и недостаци
2 Повијест
3 Врсте зупчаника
3.1 Вањско и унутарње озубљење
3.2 Челници с равним зубима
3.3 Челници с косим (хеликоидним) зубима
3.4 Челници са стреластим зубима
3.5 Стожници с равним или косим зубима
3.6 Стожници са закривљеним зубима
3.7 Пужни пријеносник
3.8 Механизам са зупчастом летвом
3.9 Планетни пријеносник
4 Појмови везани за зупчанике
4.1 Појмови везани за зупчанике с косим зубима
4.2 Појмови везани за зупчанике с пужним пријеносом
5 Носивост зупчаника
5.1 Носивост коријена зуба
5.2 Носивост бокова зуби
5.3 Носивост у односу на зарибавање и трошење
6 Извори
Предности и недостаци
Предности: [1]
висок ступањ искориштења (≥ 0,98),
велика трајност и издржљивост,
мале димензије, и
могу се употребљавати за пријенос од најмањих до највећих снага, те од најмање до највеће брзине вртње.
Недостаци:
најскупљи од механичких пријеносника (изузев пужних пријеносника),
вибрације и шумови због крутог пријеноса окретног момента, и
захтијева се врло точна обрада
Повијест
Најранији запис о зупчанику потјече од Херона из године 50. Најстарији пронађени зупчани пријеносник је механизам из Антикитере, који је служио за мјерење положаја небеских тијела, а сматра се да потјече око 100. до 150. пр. Кр.
Врсте зупчаника
Вањско и унутарње озубљење
Пријеносни омјер (ознака:Р) је однос брзине вртње НА или кутне брзине ωА малог зупчаника према брзини вртње НБ или кутној брзини ωБ великог зупчаника. Према најновијим ИСО прописима треба пријеносном омјеру додати негативни предзнак ако је смјер вртње једног зупчаника супротан смјеру вртње другог зупчаника:
{\дисплаyстyле Р={\фрац {\омега _{А}}{\омега _{Б}}}={\фрац {Н_{Б}}{Н_{А}}}.}{\дисплаyстyле Р={\фрац {\омега _{А}}{\омега _{Б}}}={\фрац {Н_{Б}}{Н_{А}}}.}
Да би пријеносни омјер остао у сваком дијелу окретног гибања сталан, потребно је да бокови зуба имају одређен облик. Бокови зуба у захвату морају за цијело вријеме трајања захвата да буду у међусобном додиру и да ваљајући се један по другом остварују гибање. Будући да су бокови зупчаника закривљени, они се, гледајући само у равнини цртања, додирују у појединим точкама. Према законима кинематике два тијела, која се крећу различитим брзинама, остају у додиру само онда када њихове компоненте брзина окомите на тангенте тренутних точака додира (нормалне компоненте) имају исти смјер и ако су медусобно једнаке.
Линије по којима се зупчаници међусобно ваљају називамо кинематске кружнице. Двије кинематске кружнице додирују се међусобно у кинематском полу, који лежи на спојници центара спрегнутих зупчаника. Озубница или озубљена летва је вијенац челника с бесконачно великом кинематском кружницом. Кинематска кружница је према томе правац (просторно гледано то је заправо кинематска плоха!). Таква се озубљена називају озубљења с равним боковима (плоснато озубљење). Код еволвентног озубљења постаје у том случају и темељна кружница бесконачно велика, а исто тако и полумјер закривљења бокова, па и они постају правци. То је посебна предност, јер се с једноставним алатима с равним боковима може озубити сваки зупчаник с вањским озубљењем. Због тога употребљава се профил озубнице као стандардни профил (ИСО 53, ДИН 878) за све зупчанике. Зупчаници с вањским озубљењем морају се спрезати са стандардним профилом. Кут захватне линије (кут додирнице профила) стандардизиран је с α = 20º. Кинематска линија стандардног профила назива се средња линија профила. [2]
С повећањем кинематске кружнице може се ићи и даље у негативно подручје, па зупчаник с вањским озубљењем прелази преко зубне летве (озубнице) на зупчаник с унутарњим озубљењем.
Челници с равним зубима
Челници с равним зубима у једном ступњу пријеноса може остварити пријеносни омјер око 8. Вратила су им у правилу паралелна. С два ступња пријеноса могуће је остварити пријеносни однос 45, а с три ступња пријеноса до 200. Изводе се за снаге до око 20 000 кW и улазне бројеве окретаја до 100 000 окретај/минута, односно, ободне брзине до 200 м/с. Искористивост им се креће по ступњу пријеноса и до 99,5%, зависно од изведбе и величине. Код малих снага мирноћа хода постиже се и уградњом једног челника у пару од умјетних материјала.
Челници с косим (хеликоидним) зубима
Челници с косим (хеликоидним) зубима у једном ступњу пријеноса може остварити пријеносни омјер око 20. Вратила могу бити паралелна или окомита. С два ступња пријеноса могуће је остварити пријеносни однос 60, а с три ступња пријеноса до 300. Мирнији ход постиже се примјеном челника с косим зубима (већи ступањ прекривања), али се с повећањем кута косине зуба повећава и аксијална сила, што поставља додатне захтјеве за лежаје.
Ако спојимо све додирне точке зупчаника, у којима се додирују бокови, добивамо захватну линију (додирницу профила). Просторно гледано, добивамо површину захвата. Захватна линија је апсолутна путања додирне точке. С друге стране, додирна точка путује и уздуж бока. На тај начин бокови представљају релативну путању додирне точке. Једном заданом боку припада посве одређен супротан бок и захватна линија. Обрнуто, заданој захватној линији припада одређен пар бокова.
Због својих предности као што су релативно једноставна израда зупчаника и неосјетљивост пријеносног омјера на мање промјене осног размака, профил бока зуба зупчаника се најчешће израђује у облику еволвенте. Код еволвентног озубљења кут захвата константан, као и промјери темељних кругова, а захват бокова одвија се по том правцу који се зато назива додирница или захватна линија, а захватни кут се назива јоши кут додирнице.
Челници са стреластим зубима
Челници са стреластим зубима се користе када је аксијална сила велика и да не би дошло до великог бочног помицања између два челника. Недостатак је врло скупа израда.
Стожници с равним или косим зубима
Гледано просторно, еволвентни бок челника с равним зубима настаје ваљањем равнине по плашту ваљка. Код стожника добит ћемо еволвентни бок ваљањем равнине по стожцу око заједничког центра. Тада су све точке еволвенте једнако удаљене од врха темељног стожца. Добивена еволвента лежи, према томе, на површини кугле. Она је, за разлику од еволвенте кружнице, еволвента кугле или сферна еволвента.
Стожници с равним или косим зубима примјењују се с укрштеним вратилима за пријеносне омјере до 6. За пријеносне омјере веће од 1,2, пријеносник с паром стожника скупљи је од пријеносника с паром челника, а за пријеносни омјер већи од 2,7 скупљи је и од комбинираног пријеносника с паром челника и паром стожника. Стога се ријетко употребљавају за редукцију и мултипликацију окретног момента, а чешће за промјену тока снаге. У погледу оптеретивости приближно вриједе исти подаци као код челничког озубљења. За веће захтјеве озубљују се косо и спирално, те топлински обрађују.
Стожници са закривљеним зубима
Стожници са закривљеним зубима примјењују се с укрштеним вратилима за пријеносне омјере до 10. Они раде мирније од стожника с равним или косим зубима, због додатног ступња спрезања бочних линија, а и с мање удара. Бокови једног зупчаника имају десни, а другог лијеви успон.
Пужни пријеносник
Пужни пријеносник је вијчаник с осима које се сијеку најчешће под кутем од 90º. Погонски дио пријеносника је пуж или пужни вијак, који може бити једновојни или вишевојни, ваљкаста или глобоидна облика, а гоњени дио је пужно коло. Они имају способност остваривања веома великог пријеносног односа у једном ступњу (и до 100), али им с порастом пријеносног односа пада ступањ искориштења (код и = 100 око 45%). За разлику од већине зупчастих пријеносника, пужни пријеносници веома тихо раде, а имају и способност (донекле) пригушења вибрација. За веће пријеносне односе неке изведбе доста су јефтиније од комбинираних пријеносника с челницима и стожницима (до размака оси 100 мм). Раде се изведбе до 1000 кW с излазним моментом до 2500 Нм, те до 30 000 окретај/мин и ободне брзине 70 м/с.
Механизам са зупчастом летвом
Механизам са зупчастом летвом има озубљена летву (озубница) чији је зупчаник с бесконачанин полумјером. Профил озубнице је стандардни профил за челнике и стожнике. Бокови зуба озубнице су равни. Она је стандардизирана према ИСО 53 (1998.).
Планетни пријеносник
Планетни пријеносник омогућава велике пријеносне омјере и преноси велике снаге, јер се снага дијели на више зупчаника (планета) и више захвата. Недостатак им је сложена израда, уградња и одржавање.
Појмови везани за зупчанике
Пријеносни омјер (ознака:Р) је однос брзине вртње НА или кутне брзине ωА малог зупчаника према брзини вртње НБ или кутној брзини ωБ великог зупчаника. Према најновијим ИСО прописима треба пријеносном омјеру додати негативни предзнак ако је смјер вртње једног зупчаника супротан смјеру вртње другог зупчаника: [3]
{\дисплаyстyле Р={\фрац {\омега _{А}}{\омега _{Б}}}={\фрац {Н_{Б}}{Н_{А}}}.}{\дисплаyстyле Р={\фрац {\омега _{А}}{\омега _{Б}}}={\фрац {Н_{Б}}{Н_{А}}}.}
Модул (ознака: м): то је основна мјера величине зуба и он је стандардизиран и распоређен у 3 реда. Приоритет имају модули 1. реда. (м = п / π = д / Н);
Број зубију зупчаника (ознака: Н): укупан број зубију једног зупчаника;
Корак (ознака: п): лучна мјера узастопних лијевих, односно десних бокова (ако је без индекса онда је то корак на диобеној кружници). Због поједностављења прорачуна и израде, усвојено је да је корак вишекратник броја π (п = м π = д π / Н);
Диобена кружница: то је темељна величина за прорачун димензија зупчаника. То је она замишљена кружница на којој је испуњено п = м π;
Диобени промјер (ознака: д): то је рачунска величина, која се на зупчанику не може мјерити, а дефиниран је тако да је опсег диобене кружнице једнак умношку корака п и броја зуби Н (д = м Н).
Кинематске кружнице су кружнице по којима се зупчаници међусобно ваљају. Двије кинематске кружнице додирују се међусобно у кинематском полу, који лежи на спојници центара спрегнутих зупчаника;
Темељна кружница је кружница од које почиње еволвента на зубу;
Захватна линија: њу добивамо ако спојимо све додирне точке зупчаника, у којима се додирују бокови. Просторно гледано, добивамо површину захвата. Захватна линија је апсолутна путања додирне точке. Код еволвентног озубљења захватна линија је правац. Код циклоидног озубљења захватна линија је лук;
Кут захватне линије: стандардизиран је с α = 20º и код еволвентног озубљења је константан. То је кут тангенте у точки додира и спојнице оси вртње;
Висина тјемена зуба (ознака: а): радијална удаљеност од диобене кружнице до вањског дијела (тјемена) зуба. Код нормалних зуба вриједи: а = м;
Висина подножја зуба (ознака: б): радијална удаљеност од диобене кружнице до унутарњег дијела (коријена) зуба;
Висина зуба (ознака: хт): зброј висине тјемена зуба и висине подножја зуба (хт = а + б);
Промјер тјемене кружнице (ознака: До): вањски промјер зупчаника;
Промјер подножне кружнице: промјер између два супротна коријена зуба;
Тјемена зрачност: зрачност између врха зуба једног зупчаника и коријена зуба другог зупчаника. Обично износи 0,2 м;
Дебљина зуба: м π / 2 = п / 2;
Ширина узубине: м π / 2 = п / 2;
Минимални број зуби: узима се да је 14 (теоретски 17) код равног озубљења, да не дође до подрезивања. Ако је број зуба зупчаника мали, алат улази у подножје зуба подрезујући га.
Подрезивање: то је скидање материјала у коријену зуба уколико постоји могућност да врх већег зупчаника додирује мањи зупчаник. Подрезаност се може смањити повећањем броја зуби малог зупчаника. Исто тако, повећањем кута захватне линије може се избјећи подрезивање.
НУЛТИ зупчаници су они код којих средња линија основног (стандардног) профила тангира диобене кружнице (у кинематском полу). Код НУЛТИХ зупчаника разлика између диобене и кинематске кружнице је НУЛА.
НУЛТИ размак оси: = м / 2 (НА + НБ); гдје је НА – број зубију малог зупчаника, НБ – број зубију великог зупчаника, м – модул зупчаника;
Помак профила: за разлику од циклоидног озубљења, еволвентно озубљење је неосјетљиво на повећање осног размака. Једино се тиме мијења кут захватне линије, постаје већи и назива се погонски кут захватне линије. Помак профила је заправо повећање размака оси, а тиме и размицање једног зупчаника од другог, па се тјемена и бочна зрачност повећавају;
В-минус зупчаници: настаје код негативног помака профила, ако се смањи тјемени промјер кола, а алат за одређену величину помакне изратку;
В-плус зупчаници: настаје код позитивног помака профила, ако се повећа тјемени промјер кола, а алат за одређену величину одмакне од изратка;
Ступањ прекривања: због постизања континуираног окретног гибања, без евентуалних прекида, мора нови пар зуби ући у захват прије него што пар зуби, који је у захвату, изађе из захвата. То значи да мора постојати прекривање;
Заједничка висина зуби: то је сума висина зуби мјерена од кинематских кружница обају зупчаника;
Појмови везани за зупчанике с косим зубима
Кут нагиба бока зуба (ознака: ψ): то је кут закошења бока челника с косим зубима према оси вртње;
Нормални модул (ознака: мн): то је модул који се односи на нормални профил;
Чеони модул (ознака: мт): мт = мн / цос ψ
Појмови везани за зупчанике с пужним пријеносом
Број зуба пужа: то је број израђених зуба у равнини окомитој на ос вртње.
Фактор облика пужа: то је однос средњег промјера и модула
Носивост зупчаника
Носивост коријена зуба
Сила која се преноси зубима с хватиштем које се помиче, овисно о тренутној точки додира зупчаног пара, оптерећује зубе на савијање. Највеће напрезање у коријену зуба настаје онда када сила дјелује на тјемену зуба и кад се у захвату налази само један пар зуби. Тлачно напрезање од савијања је веће него влачно. Ипак напрезање на влак од савијања је мјеродавно за лом зуба. С обзиром да је зуб за вријеме једнога окретаја само краће вријеме стварно оптерећен,овдје се ради о титрајном оптерећењу које може довести до лома због замора материјала. Само ако су промјене смјера вртње честе, или ако се ради о међузупчаницима који су истодобно у захвату с два зупчаника, од којих је један погонски, а други гоњени коријен зуба је оптерећен измјенично промјењиво.
Носивост бокова зуби
При пријеносу снаге бокови зуби се међусобно релативно гибају. При овом гибању долази до појаве контактног (Хертзовог) притиска на додирним површинама. Због овог притиска, овисно о стању храпавости површине, те о чврстоћи бокова, капљице мазива бивају утиснуте у микропукотине и долази до разарања површине. Тијеком рада, ове се рупице повећавају, површина зуба се све више оштећује, долази до грешака геометрије, те на крају до лома зуба. Појава рупичења је најизраженија у подручју око диобеног (кинематског) промјера, јер су ту највећи контактни притисци.
Носивост у односу на зарибавање и трошење
Код неповољних комбинација оптерећења, брзина клизања, фактора трења бокова, каквоће површине обраде и температуре уља, може доћи до прекида уљнога филма, а тиме и до металнога додира бокова. Повећаним трењем металних површина долази до појачаног загријавања и до храпављења. Надвишења настала храпављењем заварују се, а одмах након тога кидају се заварена мјеста. Због тога бивају оба бока оштећена и наборана. Носивост увјетована оптерећењем на зарибавање називамо носивост у односу на зарибавање.
До трошења бокова долази када зупчаници раде у подручју сухог или мјешовитог трења. Прекомјерно трошење може довести до тога да зупчаници постану неупотребљиви. Носивост увјетована оптерећењем на трошење називамо носивошћу у односу на трошење.
== Илустрације ==
| |||