Коронация:исправление снижения шума и перекоса шестерен

Шумные зубчатые передачи долгое время были обычной проблемой для разработчиков редукторов. В связи с потребностями в редукторах меньшего размера, передающими больше мощности при более высоких оборотах, и в связи с существующими требованиями повышения эффективности инженеры по редукторам всегда ищут новые способы снижения вибрации и ограничения шума без увеличения затрат.

Некоторые популярные решения проблемы шумной передачи включают увеличение шестерни для уменьшения подреза; по возможности использовать фенол, делрин или другие шумопоглощающие продукты; или переход на косозубую зубчатую передачу. Другие методы включают ужесточение спецификаций для обеспечения более высокого качества передачи или изменение характеристик звукопоглощения коробки передач. Иногда эксперименты с передаточными числами могут ограничить усиление гармонической частоты, что в противном случае может заставить коробку передач усиливать шум, как тонко настроенная стереосистема. Инженер может также изучить требования к материалам и твердости, чтобы можно было внести изменения, чтобы минимизировать искажения при термообработке или, возможно, полностью исключить необходимость термической обработки. Особое внимание также необходимо уделить геометрии шестерни, чтобы обеспечить максимальный контакт.

Рисунок 1.

Другой подход к проблеме шума зубчатых колес, который дает хорошие результаты, - это корончатость или зазубривание зубьев. Этот метод предполагает изменение толщины хорды зуба вдоль его оси. Эта модификация устраняет концевой подшипник, предлагая контактный подшипник в центре шестерни.

Вторым преимуществом корончатого подхода к нарезанию зубчатых колес является минимизация проблем несоосности, вызванных неточной обработкой отливки, корпуса, вала, редукторов или шейки подшипников. Воронка также может уменьшить проблемы с выводами в самих шестернях, которые вызывают неравномерный износ шестерен и заедание из-за эксцентриситета и ошибок положения. Очевидно, что шестерня с центральным контактом меньше подвержена влиянию несоответствия при изготовлении или конструкции; кроме того, вы можете снизить требования к люфту и позволить шестерням изнашиваться, а не изнашиваться.

Рисунок 2

Бритье - это операция чистовой обработки вторичной зубчатой ​​передачи, выполняемая после грубой обработки зубьев или придания формы для создания желаемой коронки. Бритье коронки давно стало популярным методом, особенно при производстве зубчатых колес с крупным шагом. В связи с недавней эволюцией зубчатого оборудования, способного нарезать коронку во время стрижки, необходимость в бритье только для получения коронки отпала.

Два варианта метода стрижки коронки позволяют получить шестерню для компенсации отклонения свинца или несоосности.

Один подход позволяет получить корону за счет раскачивания стола во время возвратно-поступательного движения фрезы и фрезы. С помощью этого метода легко изменить степень коронки. Другой подход - это глубокое кормление, при котором бритвенный нож должен быть подогнан под желаемую коронку. Как правило, корм погружается быстрее, но этот метод может привести к большему износу фрезы. Конечно, поменять заводную головку сложнее, если вы стартуете с качественными шестернями. Стружка улучшает качество профиля и снижает погрешность зуба шестерни за счет режущего и полировального действия фрез.

Рисунок 3

Форму коронки на зубьях шестерни можно изготовить несколькими другими способами. Один из методов заключается в формировании шестерни с помощью коронного кулачка в обратном механизме формирователя. Правильный радиус шестерни рассчитывается исходя из количества зубцов на боковой поверхности и угла прижатия шестерни. К сожалению, блоки, хотя и не сложные, обычно бывают дорогими.

С появлением зубчатых колес последнего поколения стали популярными два метода зубофрезерования. Оба метода создают коронки за счет увеличения и уменьшения межосевого расстояния фрезы до заготовки. Первый метод использует физическое копирование шаблона с помощью устройства гидрокопирования или механического слежения. Это позволяет при желании выполнять фрезерование конусом или даже создавать синусоидальную форму волны. В последнее время стал обычным явлением второй метод - фрезерование на станке с ЧПУ.

В зависимости от ограничений программного обеспечения, ЧПУ позволяет нарезать шестерни практически любой желаемой формы. Недостатком такого подхода является высокая стоимость оборудования, хотя окупаемость за последние годы значительно снизилась.

Новые формирователи с ЧПУ могут вырезать коронную шестерню или шлицы без необходимости покупать специальный кулачок для коронки. Например, на Gleason Pfauter P 300 ES нашей компании мы можем коронировать, вырезая небольшой правый и левый угол спирали по ширине лицевой стороны детали. Это оставляет диаметр корня прямым. У нас также есть Bourn &Koch Fellows MS 450 с осью U для управления откатом. Его можно запрограммировать на перемещение фрезерного шпинделя внутрь и наружу во время цикла перемещения для коронки зуба за счет более глубокого прорезания на концах ширины торца и более мелкого в верхней точке коронки.

Рисунок 4.

Кто сегодня пользуется этой зуборезной технологией?

Пользователи сильно нагруженных шестерен уже довольно давно используют коронирование. Еще одна область, подходящая для использования коронации, - это производство гидравлических моторов качения. Здесь приложение предназначено строго для устранения несоосности, а не для снижения шума. Смежная область включает в себя высоконагруженные шестерни, используемые в исполнительных механизмах для рулевых поверхностей самолетов. Вообще говоря, более выгодно заводить шестерню, потому что она совершает больше оборотов в минуту и ​​может производить больше шума. В этом случае крайне важно компенсировать прогиб нагрузки.

К сожалению, немногие компании в Соединенных Штатах применяют эту технологию в коммерческих зубчатых передачах с мелким шагом. Однако немногие производители, попробовавшие его, остались очень довольны результатами. Некоторые пользователи сообщают об уменьшении шума в 5-10 раз, сопровождаемом меньшими вибрациями, износом и потребляемой мощностью.

Основными кандидатами на использование техники коронки являются производители небольших двигателей с дробной мощностью или те, кто имеет дело со прямозубыми или косозубыми шестернями, которые подвержены шуму или перекосу. Поскольку коронка на иностранном зубофрезерном оборудовании была доступна уже давно, этот метод в большей степени получил развитие в Европе.

Американские производители поступили бы мудро, если бы воспользовались доступностью такого рода технологий. Изучение коронки как решения проблем с шумом и несоосностью может дать реальное конкурентное преимущество как производителям зубчатых передач, так и пользователям.