Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ převody. Přednáška 3

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování. KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ převody. Přednáška 3"

Jaroslav Richard Marek
před 8 lety
Počet zobrazení:

1 Fakulta strojního inženýrství VUT v Brně Ústav konstruování KONSTRUOVÁNÍ STROJŮ převody Přednáška 3

2 Obsah Výroba oubených kol Systém oubení. Materiály oubených kol. Technologie používané pro výrobu oubených kol. Tepelné a chemicko tepelné pracování. Dokončovací operace. Lícování oubených kol. Převodové mechanismy s oubenými koly Oubené soukolí. Sériové řaení soukolí. Sériově-paralelní řaení soukolí. Planetové převodové mechanismy.

Dokončovací operace. Lícování oubených kol.

3 Výroba oubených kol It is much easier to design than to perform. SAMUEL JOHNSON

4 Systém oubení Systém oubení je definován úhlem áběru α = 0 a soustavou proporcí (součinitelů) popisujících ákladní profil ákladního oubeného hřebene. U tohoto hřebene evolventní profily boků ubů přecháejí v přímky a počet ubů neovlivňuje tvar boků. Všechny délkové roměry hřebenového nástroje jsou odvoeny e ákladního oubeného hřebene násobením modulem m. Základní profil ISO 53:974 Hřebenový nástroj součinitel výšky hlavy ubu h = a součinitel radiální vůle c = 0,5 součinitel výšky paty ubu h =,5 f součinitel poloměru aoblení r = 0,38 f π s = m; h = h m; h = h m; c = c m; r = r m a a f f f f Komerčně jsou běžně dostupné hřebenové nástroje s moduly ;,5;,5; ;,5; 3; 4; 5; 6; 8; 0; ; 6; 0; 5; 3; 40; 50 mm. Přednáška 3 - Výroba oubených kol

Všechny délkové roměry hřebenového nástroje jsou odvoeny e ákladního oubeného hřebene násobením modulem m.

5 Velikost ubů versus modul, resp. diametral pitch Přednáška 3 - Výroba oubených kol

6 Materiály oubených kol šedá (např. 4 45) a tvárná (např ) litina pro menší neproměnná namáhání a malé obvodové rychlosti uby mají malou pevnost v ohybu a špatně snášejí ráy dobrá odolnost proti vniku pittingu a proti adírání níkáhlučnost litinová kola se běžně kombinují s ocelovými pastorky oceli nejčastěji užívaný materiál pro méně namáhaná kola se používají oceli třídy kola oceli třídy se párují s pastorky ocelí třídy nebo 3 pro vyšší kroutící momenty se používají ušlechtěné oceli ( 060, 5 40) a oceli pro povrchové kalení ( 600, 050) kola namáhaná otěrem se vyrábějí cementační oceli ( 00) kola jejichž uby nele brousit se vyrábějí nitridační oceli (4 340) Přednáška 3 - Výroba oubených kol

níkáhlučnost litinová kola se běžně kombinují s ocelovými pastorky oceli nejčastěji užívaný materiál pro méně namáhaná kola se používají oceli třídy kola oceli třídy se párují

7 Materiály oubených kol plastické hmoty (např. nylon nebo polyformaldehyd) vhodné spíše pro kinematické převody níká únosnost v ohybu i dotyku špatná tepelná vodivost níká hmotnost, dobrá odolnost vůči koroi a chemickým vlivům necitlivost na nepřesnosti výroby kolo plastu se často kombinuje s kolem ocelovým či litinovým mosai a brony pro oubená kola kinematických převodů v jemné mechanice vykaují větší deformace ubů a tím i lepší roložení atížení často se kombinuje ocelový pastorek s bronovým kolem slinuté kovy pro kinematicképřevody průměr kol je omeen na přibližně 80 mm Přednáška 3 - Výroba oubených kol

vůči koroi a chemickým vlivům necitlivost na nepřesnosti výroby kolo plastu se často kombinuje s kolem ocelovým či litinovým mosai a brony pro oubená

8 Fréování dělícím působem Při dělícím působu se profily ubových meer oubeného kola vytvářejí tvarovou fréou postupně jedna ubová meera a druhou. Protože pro každou velikost oubení je apotřebí speciálního nástroje, jsou výrobní náklady vysoké. Technologie se používá ejména u kusové dílenské výroby pro kola s malou přesností výroby. Kotoučová fréa Fréka s dělícím přístrojem Čepová fréa h h α r α r Přednáška 3 - Výroba oubených kol

Protože pro každou velikost oubení je apotřebí speciálního nástroje, jsou výrobní náklady vysoké.

9 Odvalovací fréování Nástrojem je odvalovací fréa, která má tvar evolventního šneku a jejíž profil v normálové rovině je tvořen ákladním hřebenem. Oubení se vyrábí na odvalovacích frékách, kdy fréa s obráběným kolem představuje áběr šroubového soukolí. Tato technologie je vhodná pro výrobu čelních a šnekových oubených kol. Odvalovací fréka Odvalovací fréa odvalovací fréa obrobek otočný upínací stůl fréovací suport Přednáška 3 - Výroba oubených kol

Oubení se vyrábí na odvalovacích frékách, kdy fréa s obráběným kolem představuje áběr šroubového soukolí.

10 Odvalovací obrážení Odvalovací pohyb mei nástrojem a obrobkem je aložen na principu áběru ákladního hřebene s oubeným kolem (hřebenový nůž), resp. na vájemném odvalování dvou oubených kol (kotoučový nůž). Obrážení je vhodné pro výrobu čelních oubených kol s přímými, šikmými a šípovými uby s vnějším i vnitřním oubením. Obrážení kotoučovým nožem Obrážení Kotoučový hřebenovým nůž nožem kotoučový nůž obrobek otočný upínací stůl hřebenový nůž Přednáška 3 - Výroba oubených kol

Obrážení je vhodné pro výrobu čelních oubených kol s přímými, šikmými a šípovými uby s vnějším i vnitřním oubením.

11 Výroba oubených kol vstřikováním Při vstřikování se práškový termoplast ve vytápěné tlakové komoře vstřikovacího lisu spojí a odtud se ve stavu polotekutém vstříkne tlakem pístu úkým kanálkem do vychlaené formy. Vstřikování se používá k výrobě malých oubených kol s níkou přesností. Jeho výhodou je níká cena. Vstřikovací lis Oubené Kotoučový kolo uvnitř nůžformy obrobek otočný upínací stůl Přednáška 3 - Výroba oubených kol

formy. Vstřikování se používá k výrobě malých oubených kol s níkou přesností. Jeho výhodou je níká cena.

12 Tepelné a chemicko-tepelné pracování Povrchové kalení - Zjišťuje tvrdý, otěru vdorný povrch ubů při achování relativně měkčího a houževnatého jádra. Povrchovému kalení předcháí ušlechťování. Tvrdost povrchové oblasti ubů je HRC = 45 až 55. Cementování - Používá se u velmi namáhaných kol. Umožňuje dosažení načné tvrdosti povrchové vrstvy HRC = 60 až 63. Tloušťka cementované vrstvy δ se obvykle volí v ávislosti na modulu: δ = (0, 0,5) m δ = 0,5 m pro m pro m > 4 mm 4 mm Nevýhodou cementování jsou deformace oubení, které vedou k nutnosti ařadit dokončovací operace. Nitridování - Umožňuje dosáhnout minimálně stejné tvrdosti boků ubů jako cementování, tj. HRC = 60 až 65. Vhledem k malé tloušťce povrchové vrstvy je však její únosnost v dotyku nižší. Nitridování nevyvolává deformace a proto pravidla nevyžaduje dokončovací operace. Nitridovaná kola jsou vhodná pro přenos středních a větších atížení spíše klidného charakteru, a hlavně v případech, kdy se požaduje malé opotřebení boků ubů. Přednáška 3 - Výroba oubených kol

Tloušťka cementované vrstvy δ se obvykle volí v ávislosti na modulu: δ = (0, 0,5) m δ = 0,5 m pro m pro m > 4 mm 4 mm Nevýhodou cementování jsou deformace oubení, které vedou k nutnosti ařadit

13 Dokončovací operace Ševingování je dokončovací operace pro měkké oubení. Je aloženo na principu áběru dvou šikmoubých kol s mimoběžnými osami, přičemž materiál je odebírán pomocí radiálních řených drážek na nástroji a skluem mei nástrojem a obrobkem. Ševingování lepšuje přesnost o stupeň dle ISO. r Diskontinuální odvalovací broušení α α r l obrobek nástroj Broušení se používá jako dokončovací operace pro kalená oubená kola. Zuby čelních kol se brousí buď profilovým (dělícím) nebo odvalovacím broušením. Odvalovací broušení se používá v sériové a hromadné výrobě. Dosahovaná přesnost dle ISO je 4 až 7 třída přesnosti. Přednáška 3 - Výroba oubených kol

nástrojem a obrobkem. Ševingování lepšuje přesnost o stupeň dle ISO.

14 Lícování oubených kol Stupeň přesnosti oubení je dán souhrnem kinematické přesnosti, plynulosti chodu a dotykem ubů. ČSN - ISO, resp. DIN třídí oubená kola do stupňů přesnosti. Lícování dále tvoříboční vůle a úchylka vdálenosti os. výrobní náklady Výrobní náklady versus stupeň přesnosti 0 jednotková cena jednotková cena stupeň přesnosti AGMA hranice broušení hranice ševingování hranice fréování stupeň přesnosti ISO broušení ševingování fréování náklady jsou úměrné přesnosti Stupně přesnosti dle ISO nejvyšší dosažitelná přesnost - 3 vysoká přesnost 4-5 střední vyšší přesnost 6-7 střední přesnost 8-9 níká přesnost 0 - velmi níká přesnost Příklady použití letecké převody 4-5 průmyslové převody 6-7 automobilové převodovky 8-9 převody elektrických motorů 8-9 pomaluběžné převody 0 - Přednáška 3 - Výroba oubených kol

výrobní náklady Výrobní náklady versus stupeň přesnosti 0 jednotková cena jednotková cena stupeň přesnosti AGMA hranice broušení hranice ševingování hranice fréování stupeň přesnosti ISO broušení

15 Převodové mechanismy s oubenými koly Look long on an engine, it is sweet to the eyes. MACKNIGHT BLACK

16 Oubené soukolí Oubené soukolí je nejjednodušší formou převodového mechanismu a ákladní stavební jednotkou pro složitější mechanismy. Sestává dvojice oubených kol - menší se onačuje jako pastorek, větší jako kolo. Změnu otáčivého pohybu realiovanou soukolím charakteriuje převodové číslo u. Jediným oubeným soukolím le dosáhnout převodového čísla maximálně 0. Soukolí s vnějším áběrem pastorek kolo Soukolí s vnitřním áběrem ω r r r ω pastorek kolo r ω ω (+) ( ) u = ω ω r = r = u < př. do rychla u > př. do pomala ω ω u = = = r r Přednáška 3 - Převodové mechanismy

Změnu otáčivého pohybu realiovanou soukolím charakteriuje převodové číslo u.

17 Sériové řaení soukolí Při sériovém řaení soukolí je celkové převodové číslo u dáno poměrem počtu ubů prvního a posledního kola. Vložená kola nemají vliv na velikost převodového čísla, ale poue na smysl otáčení. Je-li počet vložených kol lichý, otáčí se hnací i hnaný hřídel v témže smyslu; je-li sudý, otáčejí se v opačném smyslu. Obvykle se nepoužívá více než jedno vložené kolo u = u u u u = u = vložené kolo Přednáška 3 - Převodové mechanismy

Je-li počet vložených kol lichý, otáčí se hnací i hnaný hřídel v témže smyslu; je-li sudý, otáčejí se v opačném

18 Sériově-paralelní řaení soukolí V případě sériově-paralelního řaení soukolí nese alespoň jeden hřídel dvě nebo více oubená kola. V ávislosti na velikosti převodového čísla u se používá převod dvoustupňový (6 u 40), třístupňový (40 u 00) nebo vícestupňový. Podle vájemné polohy vstupního a výstupního hřídele může být převod uspořádán paralelně nebo koaxiálně. 5 6 koaxiální uspořádání u = u u u u u = paralelní uspořádání Přednáška 3 - Převodové mechanismy

V ávislosti na velikosti převodového čísla u se používá převod dvoustupňový (6 u 40), třístupňový (40 u 00) nebo

19 Planetové převodové mechanismy Planetové mechanismy se skládají centrálního kola, korunového kola s vnitřním oubením a satelitů otočně uložených na unašeči. Satelity konají dva současné pohyby - otáčejí se na čepech unašeče a současně s ním i okolo centrální osy převodu. Výhodou planetových převodů je přenos velkých výkonů a realiace vysokých převodových čísel při relativně malých roměrech a níké hmotnosti převodového ústrojí. centrální kolo unašeč A satelit korunové kolo 3 4 B Bod A v = v v v 4 = v Bod B v = 0 r ω + r ω = r ω r ω r ω = ω = ω 4 r + r + rr ω = ω = r r + r + v v 34 4 = 0 + rω ω 34 ( ) ( ) 3 3 ω + r ω = ω = ω 3 r = ω + ω r = r r Přednáška 3 - Převodové mechanismy 4 = 0

Výhodou planetových převodů je přenos velkých výkonů a realiace vysokých převodových čísel při relativně malých roměrech a níké hmotnosti převodového ústrojí.

Podobné dokumenty

Tvorba technické dokumentace

Tvorba technické dokumentace Požadavky na ozubená kola Rovnoměrný přenos otáček, požadavek stálosti převodového poměru. Minimalizace ztrát. Volba profilu boku zubu. Materiály ozubených kol Šedá a tvárná