Personalizat Roți dințate elicoidale
CNC Tăiat și Șlefuit

O roată dințată elicoidală este o roată cilindrică ale cărei dinți sunt tăiați la un unghi — unghiului de înclinare — față de axa de rotație a roții, în loc de paralel ca în cazul unei roți dantelate drepte. Această formă înclinată a dinților înseamnă că mai mulți dinți se angajează simultan, producând un model de contact gradual și suprapus. Rezultatul este funcționare mai silențioasă, capacitate de încărcare mai mare și transmisie mai lină comparativ cu roțile dantelate drepte, în schimbul unei forțe de împingere axială care trebuie gestionată de rulmenți de împingere. Roțile elicoidale sunt tipul dominant de roți dințate în cutiile de viteze auto, reductoare industriale și transmisii de putere de mare viteză.

An roată dințată elicoidală internă (numit și roată elicoidală sau roată elicoidală inelară) are dinți elicoidali tăiați pe interiorul unui inel gol, mai degrabă decât pe exteriorul unui cilindru. Se îmbină cu un pinion elicoidal extern care se află în interiorul inelului. Pinionul și inelul se roteasc în aceeași direcție, permițând proiecte de reducție foarte compacte — motiv pentru care roțile elicoidale interne sunt fundamentul cutiilor de viteze planetare, a butucurilor de roți integrate și a reductorilor de viteză elicoidali în linie cu raport mare. Roțile elicoidale interne nu pot fi filetate cu hob și trebuie fabricate prin formarea dințată, broșare sau EDM cu fir, ceea ce le face mai scumpe decât roțile elicoidale externe, dar irreplaceabile pentru sisteme compacte, cu raport mare.

Roțile elicoidale sunt utilizate oriunde este nevoie de transmisie de putere lină, silențioasă și de înaltă viteză între axe paralele. Aplicațiile principale includ: cutii de viteze auto și sisteme EPS; reductori de viteză elicoidali în linie pentru transportoare și transmisii industriale; motoare cu roți elicoidale și motoare cu angrenaj elicoidal; pompe cu angrenaj elicoidal pentru sisteme hidraulice și de ungere; actuatori aerospațiali; servo-motoare pentru roboți (roți servo elicoidali); și sisteme de șină și pinion elicoidali pentru axe liniare ale mașinilor-unelte. Roțile elicoidale încrucișate transmit mișcare între axe neparalele, non-intersectante.

Angrenaje elicoidale transmit puterea între băi de axe paralele folosind dinți înclinați pe un corp cilindric. Angrenaje conice — inclusiv roți elicoidali conici — transmit putere între bătuși intersectate, de obicei la 90°, folosind dinți pe un corp conic. Un angrenaj elicoidal conic combină ambele: corp conic pentru schimbarea unghiului axei plus dinți elicoizi (curbați) pentru o angajare mai lină. În terminologia cutiei de viteze, un reductor de angrenaje conice elicoidale or unitate de angrenaje conice elicoidale folosește o etapă conică pentru schimbarea unghiului drept și o etapă elicoidală pentru reducerea principală a vitezei.

Clasicul angrenaj elicoidal vs angrenaj drept (sau angrenaj drept vs angrenaj elicoidal) comparație: Angrenajele elicoidale sunt mai bune pentru operare la viteze mari, zgomot redus, sarcină mare și transmisie lină — motiv pentru care cutiile de viteze auto și reductoarele industriale inline elicoidale le folosesc. Angrenajele drept sunt mai bune pentru simplitate, lipsa forței axiale, cost mai mic și poziționare precisă la viteze moderate. Pentru majoritatea transmisiilor de putere continue la viteze peste ~3 m/s viteză de pas, alegeți elicoidal. Pentru instrumente, transmisii de indexare și mașini la viteză redusă, angrenajele drept sunt alegerea practică.

Pentru același modul și lățime a feței, angrenajele elicoidale sunt cu 20–40% mai rezistente la îndoire și oboseală superficială decât angrenajele drept (tăiere dreaptă). Acest lucru se datorează faptului că dinții elicoidali au o linie de contact mai lungă (mecansimul diagonal distribuie sarcina pe o suprafață mai mare a dinților) și un raport de contact mai mare. În cazul angrenajelor drepte vs elicoidale dezbatere: dinamul helicoidal câștigă la rezistență și zgomot; dinamul drept câștigă la simplitate și fără forță axială. Sunt dinamele drepte mai rezistente decât cele helicoidale? Nu — dinamele helicoidale suportă o încărcare mai mare la aceeași dimensiune a dinamei.

Dinamele helicoidale sunt mai bune decât dinamele drepte în majoritatea aplicațiilor de transmisie de putere în funcționare continuă: mai silențioase (cel mai mare avantaj al dinamelor helicoidale față de cele drepte), mai rezistente, mai line și capabile de viteze mai mari. avantajele dinamelor helicoidale față de cele drepte include, de asemenea, un raport de contact mai mare și capacitatea de a suporta mai mult cuplu pe unitate de dimensiune. Totuși, un dezavantaj al dinamelor helicoidale este forța de tracțiune axială, care necesită rulmenți capabili să suporte forța de tracțiune și adaugă costuri sistemului. Pentru aplicații cu viteză redusă, sarcină mică sau indexare de precizie, dinamele drepte rămân alegerea mai simplă și mai ieftină.

Dinamele helicoidale costă cu 10–30% mai mult decât dinamele drepte echivalente din același modul și material. Suplimentul provine din: configurarea mai complexă a scobitorii (cap de scobitoare înclinat), uzura mai mare a sculei din cauza traseului de tăiere helicoidal, și necesitatea rulmenților de tracțiune în ansamblu. Totuși, pentru producția de volum mare folosind scobirea CNC a dinamelor helicoidale, diferența de cost pe piesă se reduce semnificativ. Dinamele helicoidale personalizate pentru volume mici costă mai mult din cauza timpului de configurare. La HXC, oferim prețuri competitive pentru dinamele helicoidale și cotații pentru diname helicoidale de la prototip (1 bucată) până la producție en gros, fără taxă de scule.

Da — dinamele helicoidale de obicei supraviețuiesc dinamelor drepte în aplicații comparabile din două motive: în primul rând, distribuția încărcăturii de contact reduce stresul de contact (presiunea Hertziană) pe flancurile dinamei, încetinind oboseala de pitting; în al doilea rând, angajarea treptată a dinamei reduce încărcăturile dinamice și stresurile de impact care cauzează crăpături de oboseală în rădăcina dinamei dreapte. În cutiile de viteze auto, trecerea de la diname drepte la diname helicoidale în secolul al XX-lea a fost impulsionată parțial de durabilitate, precum și de zgomot. Cu lubrifiere corespunzătoare și un unghi de helix corect, dinamele helicoidale în condiții bune de funcționare pot dura întreaga viață a mașinii.

Principalele dezavantaje ale angrenajelor elicoidale: (1) Forță axială de avansare — unghiul helix generează o componentă de forță de-a lungul axului arborelui, necesitând rulmenți de forță sau o configurație dublu elicoidală (herringbone) pentru a o anula. (2) Costuri de fabricație mai mari comparativ cu angrenajele dantură dreptunghiulară. (3) Design mai complex — unghiul helix, pasul și sensul trebuie specificate și aliniate între angrenajele mate. (4) Eficiență ușor mai scăzută decât angrenajele dantură dreptunghiulară din cauza componentei de alunecare în contactul dinților elicoidali (deși diferența este mică — de obicei 0,5–1% pe contact). Avantajele angrenajelor elicoidale duble includ eliminarea forței axiale, la costul unei complexități de fabricație și mai mari.

A angrenaj elicoidal cu sens drept are dinți care se spiralează în sus și departe de privitor într-o direcție orară (ca o filetă standard); o angrenaj elicoidal cu sens stâng se spiralează în sens invers acelor de ceasornic. Pentru angrenajele elicoidale externe care se cuplează pe arbori paraleli, unul trebuie să fie cu sens stâng și celălalt cu sens drept — același sens nu va cupla. Pentru angrenajele elicoidale încrucișate (arbori neparaleli), ambele angrenaje folosesc același sens. Sensul trebuie întotdeauna specificat în desen alături de unghiul helix. HXC furnizează angrenaje elicoidale cu sens stâng și drept ca perechi compatibile, cu verificare a sensului la fiecare raport de inspecție CMM. Sensul afectează, de asemenea, direcția forței axiale — util în proiectarea aranjamentelor de rulmenți de forță.

Dinamele helicoidale sunt mult mai silențioase decât angrenajele dantură dreptunghiulară, mai ales la viteze mari. Dinții înclinați creează o angajare graduală, suprapusă, în loc de impactul simultan al întregului dinte ca la angrenajele dantură dreptunghiulară. Zgomotul crește din cauza: erorilor de precizie ale unghiului helix (grind la DIN 5–6 pentru funcționare silențioasă), aliniamentului incorect al rulmenților, lubrifierii insuficiente și uzurii flancurilor. La viteze foarte mari sau cu unghiuri helix mari, vibrațiile axiale pot deveni o sursă de zgomot. Angrenajele elicoidale duble sunt cele mai silențioase deoarece forțele opuse ale helix-ului se anulează, eliminând oscilațiile axiale.

Da — roti dințate elicoidale pot fi conduse înapoi la fel ca și roti dințate drepte, deoarece unghiurile normale ale dinților lor creează o frecare scăzută în raport cu forța de antrenare. Acest lucru diferențiază roțile dințate elicoidale de roțile dințate melc, care sunt auto-blocante la unghiuri de avans mici. The roată dințată melc elicoidală (roată dințată elicoidală încrucișată) este un caz special: la rapoarte de reducție foarte mari și unghiuri de avans mici pe elementul melc, aceasta poate deveni auto-blocantă. Seturile standard de roți dințate elicoidale cu axe paralele — în reductoare sau cutii de viteze cu roți dințate elicoidale în linie — sunt întotdeauna reversibile și pot fi conduse înapoi liber.

Da — roti dințate elicoidale din oțel necesită lubrifiere pentru o funcționare eficientă și durabilă. Acțiunea de alunecare între dinții elicoidali (din cauza unghiului helixului) este mai mare decât în cazul roților dințate drepte, generând mai multă căldură. Vâscozitatea uleiului de ungere trebuie aleasă în funcție de viteza liniei de pitch, sarcină și temperatura de funcționare — de obicei ISO VG 150–320 pentru reductoare industriale cu roți dințate elicoidale. Excepția o reprezintă roți dințate elicoidale din plastic (POM, Nailon): acestea sunt adesea utilizate uscate deoarece suprafața din polymer cu frecare redusă și sarcinile de contact mai mici fac lubrifierea inutilă sau chiar dăunătoare. În cazul roților dințate elicoidale miniaturale pentru instrumente, o aplicare ușoară de grăsime este adesea suficientă.

Cel mai bun material depinde de aplicație. Pentru reductoare de roți dințate elicoidale pentru automotive și industrie: 20CrMnTi (călit, HRC 58–62) este cel mai rezistent material pentru roți dințate elicoidale sub sarcină ciclică mare. Pentru industria grea: 42CrMo4 călite prin întărire profundă. Pentru aeronautică ușoară: Al 7075-T6 or Titaniu gradul 5. Pentru pompe cu angrenaj elicoidal și alimentație/medical: Oțel inoxidabil SUS316L. Pentru automatizare cu zgomot redus: roți dințate elicoidale din plastic POM. Pentru medii cu temperaturi ridicate: roți dințate elicoidale miniaturale din PEEK. Stocăm și certificăm toate aceste materiale cu certificate complete de fabrică.

Pentru rezistența maximă la oboseală de suprafață și de îndoire, oțel 20CrMnTi tratat prin carburare la adâncimea de 0.8–1.2 mm, HRC de suprafață 58–62, HRC de nucleu 30–45, este alegerea standard pentru roți dințate elicoidale de înaltă performanță în cutiile de viteze auto. ascuțit conform standardului DIN 4 atinge cea mai mare duritate a suprafeței, dar este mai friabil. Pentru roți dințate elicoidale pentru aviație, unde greutatea contează,. oțel de instrument M2 oferă cea mai bună rezistență specifică. Pentru roți dințate elicoidale din plastic, Titaniu gradul 5 PEEK GF30, oferă cea mai mare rezistență raportată la greutate printre polimerii de inginerie. Optimumul.

unghiului de helix pentru roțile dințate elicoidale echilibrează reducerea zgomotului, capacitatea de încărcare și tracțiunea axială. În practică: intervalul de 15°–25° este cel mai comun pentru cutiile de viteze industriale și auto — aceasta oferă o îmbunătățire semnificativă a raportului de contact și a zgomotului față de roțile dințate danturate dreptunghiulare, menținând tracțiunea axială gestionabilă. Unghiuri helix de 30°–45° (folosit în cutii de viteze pentru turbine de mare viteză) maximizează netezimea, dar necesită rulmenți de forță sau o configurație dublă helix. Roți dințate elicoidale standard din furnizori de catalog, de obicei folosesc unghiuri helix de 15° sau 19,5° pentru interschimbabilitate. Pentru roți dințate elicoidale personalizate, inginerii noștri recomandă 20° ca valoare implicită, cu excepția cazului în care aplicația dvs. necesită altceva.

Regula celor 17 dinți afirmă că un roți dințate cu dinți drepți și unghi de presiune de 20° trebuie să aibă cel puțin 17 dinți pentru a evita subțierea. Pentru roți dințate elicoidale, numărul efectiv de dinți este numărul virtual de dinți (dinții reali ÷ cos³ψ, unde ψ este unghiul helix), care este întotdeauna mai mare decât numărul real. Aceasta înseamnă că o roată dințată elicoidală poate avea mai puțini dinți fizici decât 17 fără a suferi subțiere, unul dintre avantajele roților dințate elicoidale față de cele drepte pentru reducciones compacte, cu raport înalt, într-un singur etaj. De exemplu, o pinion elicoidal cu 14 dinți reali la un unghi helix de 20° are un număr virtual de dinți de aproximativ 16,8, sigur peste limita de subțiere. Pentru numere foarte mici de dinți, inginerii noștri aplică deplasarea profilului pentru a elimina complet subțierea.