Vijačni menjalnik

Polžasti zobniki a vključite počasi in postopoma, začnite na skrajnem koncu zoba in zadržite stik, dokler se celoten zobnik ne zavrti v polnem zaskoku. Kot vijačnice vijačnega zobnika znotraj menjalnika je običajno 15 do 30 stopinj. Razmerje vijačnega zobnika je običajno 3:2 do 10:1. Posledično se lahko vijačni menjalnik uporablja za prenos ogromnih potiskov. Polni zobniki so mazani in podprti s posebnimi ležaji. Njegova zasnova vključuje spiralne zobnike s poševnimi zobmi, ki zagotavljajo gladko in tiho delovanje, hkrati pa zmanjšujejo zračnost. Ta vrsta menjalnika se zaradi svoje visoke učinkovitosti in zanesljivosti pogosto uporablja v različnih aplikacijah, vključno z avtomobili, industrijskimi stroji in sistemi za prenos moči.

Menjalnik s spiralnim zobnikom

Kaj je spiralni menjalnik?

Kaj je vijačni menjalnik? Spiralni menjalnik je podoben paru papirnatih čelnih zobnikov, vendar se dva sklopa gredi križata pod različnimi koti. Sredinska razdalja vsakega niza vijačnih zobnikov ni celo število, zato je pomembno zagotoviti, da sta oba niza gredi enake dolžine. To je pomembno za aplikacije, kjer se upošteva hrup. Upoštevajte tudi, da so spiralni zobniki na splošno tihi in gladki.

Čelni menjalniki imajo številne prednosti pred drugimi vrstami menjalnikov. Zobni menjalnik ima lahko več zob, ki vstopajo v isto smer, kar jim omogoča, da zagotavljajo dosleden stik v daljšem časovnem obdobju. Koaksialni vijačni menjalniki se pogosto uporabljajo v težkih aplikacijah. Njihova učinkovitost in kakovost sta neprimerljivi z drugimi vrstami menjalnikov.

Značilnosti spiralnega menjalnika

Vijačne zobnike je mogoče prilagoditi za spreminjanje kota vrtenja za 90 stopinj, če so nameščeni na pravokotne gredi. Spiralni zobnik je vsestranski tip zobnika. Njegova kotna konfiguracija mu omogoča, da prenese navor do 750 Nm. Še posebej je uporaben za rotacijske aplikacije, kjer je kot vrtenja kritičen. Medtem ko se spiralno gonilo uporablja predvsem pri gibanju naprej, se lahko uporablja tudi za prenose v nizkem dosegu. Ker pa je nizka hitrost počasna, ne povzroča neprijetnega cviljenja.

Vijačni zobniki so bolj vzdržljivi kot čelni zobniki in zahtevajo manj notranjih delov. Posledično so tudi lažji od čelnih zobnikov. Zobni menjalnik je lahko izdelan iz manj delov in ima manjšo težo. Edina pomanjkljivost je zapletenost proizvodnega procesa, ki poveča ceno vijačnega menjalnika na del. Kljub temu je vijačni menjalnik običajno tih in stabilnejši od čelnega zobnika.

Vijačni menjalnik

Vrste vijačnih menjalnikov

Obstaja več vrst vijačnih menjalnikov, kot so linijski vijačni menjalnik, polžasti vijačni menjalnik, vijačni , vijačni motor menjalnik tek. Razlikujejo se po učinkovitosti in hrupnosti. Spiralni zobniki proizvajajo aksialni potisk, kar pomeni, da menjalnik potrebuje potisne ležaje, da sprejme to silo. Nasprotno pa čelni zobniki ne proizvajajo aksialnega potiska, čeprav se ne zajedajo tako gladko. Nekateri vijačni zobniki zahtevajo hladilnike olja, drugi pa ne. V primerjavi s čelnimi zobniki povzročajo vijačni zobniki manj hrupa, zaradi česar so idealni za osebna vozila in domačo uporabo.
Oblika glavnega zoba vijačnega menjalnika predstavlja fiksno razmerje hitrosti, tudi če sredinske reže niso popolnoma nastavljene. Ta zahteva se včasih imenuje temeljno pravilo prestavljanja. Vijačne zobnike imajo to prednost, da so podobni papirnatim čelnim zobnikom, saj se morajo premikati v nasprotnih smereh. Tipi vijačnih menjalnikov so levi ali desni, odvisno od tega, ali so nameščeni na vzporednih gredeh.

Uporaba spiralnega menjalnika

Ko razmišljate o uporabi vijačnega menjalnika, je bistveno upoštevati več dejavnikov. Velikost, teža in profil zobnikov se morajo ujemati z delovno obremenitvijo in okoljem aplikacije. Upoštevati je treba kot vijačnice in z njim povezano središčno vrzel. Poleg tega mora biti aplikacija tiha, saj lahko hrupno ali klavstrofobično okolje negativno vpliva na delovanje orodja. Dejanska vrednost naklona se lahko razlikuje glede na kot vijačnice, zato je bila za ta namen razvita posebna metodologija.

Druga pomembna značilnost vijačnih menjalnikov je njihova učinkovitost. Razmerje med zobmi zobnikov in skupno površino omogoča večje skupno kontaktno razmerje. Pravilno zasnovan vijačni menjalnik ima tudi manj hrupa in tresljajev kot čelni zobniki. Če spiralni zobnik ni pravilno zasnovan, je lahko veliko hrupnejši od čelnega zobnika. Da bi dobili popolno vijačno gonilo za vašo aplikacijo, nudimo inženirske in programske rešitve za optimalno delovanje menjalnika.

Ti tipi vijačnih menjalnikov se uporabljajo v panogah, kjer sta pomembni hitrost in učinkovitost. Nekatere industrije, ki uporabljajo vijačne zobnike, so tekstilna, plastična, gumarska, sladkorna, papirna in cementna industrija. Druge aplikacije vključujejo transporterji, drobilniki in mešalniki. Nekatere druge običajne vrste vijačnih zobnikov se uporabljajo v kompresorji in puhala. Spiralni zobnik se uporablja tudi v metalurška industrija, kjer visok navor, ki ga ustvari rotor, ustvari tišji in energetsko učinkovitejši stroj.

Uporaba spiralnega menjalnika
Uporaba spiralnega menjalnika
Uporaba spiralnega menjalnika
Uporaba spiralnega menjalnika

Zasnova spiralnega menjalnika

Zasnova vijačnega menjalnika ima številne prednosti. Prvič, zagotavlja odstranitev potiska. To je mogoče, ker so zobniki razporejeni pod kotom glede na vrtilno os. Ta oblika ima lahko dve različni gredi, od katerih je ena usmerjena na desno stran menjalnika. Kot vijačnice se poveča, ko se poveča moč, ki jo prenašajo zobniki. Zato mora biti ohišje vijačnega menjalnika sposobno prenesti te dodatne sile. Poleg tega je zasnova vijačnega menjalnika večja in težja od običajnih menjalnikov.

Z vidika konstrukcije in delovanja so vijačni menjalniki dobra možnost za prenosne sisteme. Zaradi gladkega delovanja se običajno uporabljajo v avtomobilski industriji. To je mogoče, ker vsebujejo posebne pod kotom zarezane zobe. Ko se zobnik popolnoma zaskoči, se ti zobniki postopoma dotikajo drug drugega. To ustvarja veliko količino potiska. Je tudi tišji od običajnih čelnih zobnikov. Njegova modularna zasnova zagotavlja tudi prednosti v smislu inženiringa in zmogljivosti. Menjalnike s spiralnimi zobniki je mogoče izdelati ekonomično, hkrati pa ohraniti najvišje standarde celovitosti komponent.

Helikopterji so še en primer vijačnega menjalnika. Dve polovici vijačnega zobnika morata zanihati druga glede na drugo, da se pravilno ujemata. Enako velja za čelne zobnike. Tudi radialne polovice morajo biti vzporedne. Poleg tega morajo biti vijačni zobniki simetrični v aksialni smeri. Ta vrsta menjalnika zahteva bolj zapleteno začetje.

Vijačni reduktor
Vijačni reduktor
Vijačni reduktor

Polžasti menjalnik proti spiralnemu menjalniku

Primerjava med polžastim in vijačnim menjalnikom je ključni del pri določanju najboljše rešitve za vašo aplikacijo. Medtem ko so polžasti reduktorji na splošno učinkovitejši od vijačnih, je polžasti menjalnik učinkovitejši zaradi večje sredinske reže. Na primer, običajna enota z 2.6-palčno sredinsko režo postopoma izgublja učinkovitost, ko se razmerje povečuje, medtem ko višja sredinska reža naredi polžasti menjalnik učinkovitejši, dokler ni doseženo razmerje 10:1.

Tako polžni kot vijačni menjalniki so učinkoviti pri manjših količinah HP. Na primer, vijačni menjalnik stane približno 840 USD manj kot polžasti menjalnik. Vendar pa je polžasti menjalnik je učinkovitejši od vijačnega menjalnika za večje zmogljivosti. Učinkovitost upada, ko se razmerje poveča, čeprav bo večja poraba HP zahtevala višja prestavna razmerja.

Vijačne menjalnike

Planetarni menjalnik proti spiralnemu menjalniku

O planetarni menjalnik na primer ni primeren za aplikacije pod pravim kotom, pogone žerjavov ob pristaniščih in pogone portalov. Ta vrsta menjalnika bi bila v teh aplikacijah preveč vsiljiva. Po drugi strani pa je vijačni menjalnik ožji od planetnega menjalnika in je primeren za te aplikacije. Obe vrsti imata prednosti in slabosti.

Največja prednost planetnega gonila je njegova učinkovitost. Izgube so nizke, le 3 % na stopnjo. Učinkovitost je tako visoka, da se prenese 97 odstotkov vnesene energije. Zaradi enakomerne porazdelitve mase je tudi planetno gonilo bolj tog. Planetno gonilo prenaša navor, uporabljen radialno. Vendar pa vijačni zobnik zahteva, da uporabnik kupi zamenjavo za celoten sistem, vijačnega menjalnika pa ni mogoče popraviti, če pride do težave.

Planetarni menjalnik je lahko izjemno lahek, kar je pomembno pri nizkih hitrostih. Pogosto so do 60 % lažji od običajnih tipov, kar pomeni manjše podporne strukture. Planetarji so pogosto izbrani zaradi njihove zmožnosti zmanjšanja, kompaktne velikosti in uravnotežene teže. V nasprotju s tem ima običajen menjalnik gred, ki ni poravnana z glavnino menjalnika in povzroča previs in neuravnoteženo težo.

Nasprotno pa zobni obroč ustvarja aksialne sile na koncu prenosa. Po drugi strani spiralni zobniki ne ustvarjajo osnih sil. Spiralni zobniki imajo ničelni kot vijačnice, kar pomeni, da ne ustvarjajo nobenih aksialnih sil v očesu. Aksialna sila ustvarja navor na obeh straneh zobnika. Planetov obročni zobnik se zaplete s soncem in ustvari »rotacijsko gibanje povečanega navora, ki se prenese na izhod. Velikost aksialne sile je približno enaka premeru koraka zobnika.

Vijačni reduktor

Učinkovitost spiralnega menjalnika

Učinkovitost vijačnega menjalnika temelji na izhodnem navoru, deljenem z vhodnim navorom. To razmerje je enako skupnemu zmanjšanju prestav v menjalniku in je število vrtljajev, ki jih mora motor narediti, da zavrti matico. Po drugi strani pa spiralni zobniki proizvajajo veliko potiska vzdolž osi zobnika. Prav tako so nagnjeni k večjemu drsnemu trenju med zobmi zobnikov, kar je mogoče odpraviti z dodatkom aditivov mazivu menjalnika.

Medtem ko bi konvencionalno mnenje kazalo, da je vijačni menjalnik učinkovitejši od polžastega gonila, nedavne raziskave kažejo, da polžasti menjalniki začenjajo zapolnjevati vrzel v učinkovitosti, zlasti ko gre za aplikacije z nizko porabo energije. Zaradi novih zasnov polžastih menjalnikov in izboljšanega mazanja so polžasti menjalniki bolj konkurenčni vijačnim menjalnikom. V večini primerov so polžasti zobniki cenejši, vendar so vijačni menjalniki učinkovitejši.

Poleg tega, da so hitrejši in učinkovitejši, spiralni zobniki proizvajajo aksialno potisno silo, ki je poravnana z gredmi. Kot vijačnice vijačnega orodja se poveča, ko se poveča moč, ki jo prenaša. To zahteva, da je ohišje vijačnega menjalnika oblikovano tako, da sprejme potisno obremenitev. Kot rezultat, vijačni menjalnik poveča tako velikost kot težo. Ti dejavniki določajo učinkovitost vijačnih menjalnikov.