Індивідуальний Гелікальні зубчасті передачі
CNC нарізані та оброблені

Спіральне зубчасте колесо — це циліндричне зубчасте колесо, зуби якого вирізані під кутом — кут гвинтового профілю — до осі обертання колеса, а не паралельно, як у прямозубому колесі. Ця форма зуба під кутом означає, що кілька зубів взаємодіють одночасно, створюючи поступовий, перекриваючий контакт. Результат — тихіша робота, вища вантажопідйомність і плавніша передача в порівнянні з прямозубими зубчастими колесами, за рахунок осьової сили, яку потрібно обробляти підшипниками. Спіральні зубчасті колеса є домінуючим типом зубчастих коліс у автомобільних трансмісіях, промислових редукторах та високошвидкісній передачі потужності.

An внутрішня гвинтова шестерня (також називається гвинтовий зубчастий вінець або кільцева гвинтова шестерня) має гвинтові зуби, вирізані з внутрішньої сторони порожнистого кільця, а не з зовнішньої сторони циліндра. Вона зчіплюється з зовнішньою гвинтовою шестірнею, яка розташована всередині кільця. Шестерня і кільце обертаються в одному напрямку, що дозволяє створювати дуже компактні редукторні конструкції — саме тому внутрішні гвинтові шестерні є основою планетарних редукторів, інтегрованих колісних вузлів і високошвидкісних лінійних гвинтових редукторів. Внутрішні гвинтові шестерні не можна нарізати методом обкатки, їх виготовляють методом зубонарізання, протягування або електроерозійної обробки, що робить їх дорожчими за зовнішні гвинтові шестерні, але незамінними для компактних, високошвидкісних систем.

Спіральні зубчасті колеса використовуються там, де необхідна плавна, тиха, високошвидкісна передача потужності між паралельними валами. Основні застосування включають: автомобільні трансмісії та системи EPS; прямі спіральні редуктори для конвеєрів та промислових приводів; спіральні зубчасті мотори і спіральні зубчасті електродвигуни; спіральні зубчасті насоси для гідравлічних і мастильних систем; авіаційні актуатори; роботизовані серво-зубчасті редуктори (спіральні серво-зубчасті колеса); та спіральні зубчасті рейки та шестерні для лінійних осей верстатів. Перехрещені спіральні зубчасті колеса передають рух між непаралельними, неперетинаючими валами.

Гвинтові передачі передавати потужність між паралельними валами використовуючи кутові зуби на циліндричному тілі. Конусні зубчасті колеса — включаючи гвинтові конічні шестерні — передавати потужність між перехресними валами, зазвичай під кутом 90°, використовуючи зуби на конічному тілі. А гвинтовий схилений шестерень поєднує обидва: конічне тіло для зміни кута валу плюс гвинтові (криві) зуби для більш плавного зчеплення. У термінології редукторів, конічний гвинтовий редуктор or одиниця гвинтової конічної шестерні використовує конічну стадію для повороту під прямим кутом і гвинтову стадію для основного зменшення швидкості.

Класичне гвинтова шестерня проти прямозубої шестерні (або прямозуба шестерня проти гвинтової шестерні) порівняння: Гвинтові шестерні кращі для високошвидкісної роботи, низького шуму, високих навантажень та плавної передачі — саме тому автомобільні трансмісії та промислові прямозубі редуктори використовують їх. Прямозубі колеса кращі для простоти, нульового осьового тиску, нижчої вартості та точного позиціонування на помірних швидкостях. Для більшості безперервних передачі потужності на швидкостях вище ~3 м/с швидкості подачі, вибирайте спіральні. Для приладів, індексуючих приводів та низькошвидкісних машин прямозубі колеса є практичним вибором.

Для одного й того ж модуля та ширини обличчя, спіральні колеса на 20–40% міцніші в згинанні та поверхневій втомі, ніж прямозубі (прямозубі) колеса. Це пов'язано з тим, що спіральні зуби мають довшу лінію контакту (діагональне зчеплення розподіляє навантаження на більшу площу зуба) і вищий коефіцієнт контакту. У прямозубі проти спіральних коліс дебатах: спіральні виграють за міцністю та шумом; прямозубі виграють за простотою та відсутністю осьового тиску. Чи є прямозубі колеса міцнішими за спіральні? Ні — спіральні колеса витримують більше навантаження при однаковому розмірі зуба.

Спіральні колеса є кращими за прямозубі колеса в більшості застосувань безперервної передачі потужності: тихіші (найбільша перевага спіральних коліс над прямозубими), міцніші, плавніші та здатні до вищих швидкостей. Переваги спіральних коліс над прямозубими також включають вищий коефіцієнт контакту та здатність витримувати більше крутного моменту на одиницю розміру. Однак єдиним недоліком спіральних коліс є осьова сила тиску, яка вимагає підшипників, здатних витримувати тиск, і збільшує вартість системи. Для низькошвидкісних, низьконавантажених або точних індексуючих застосувань прямозубі колеса залишаються простішим і дешевшим вибором.

Спіральні колеса коштують на 10–30% більше, ніж еквівалентні прямозубі колеса однакового модуля та матеріалу. Премія виникає через: більш складну установку для нарізання (кутова головка нарізки), вищий знос інструментів через спіральний шлях різання та необхідність підшипників для тиску в складі. Однак для виробництва великої кількості за допомогою CNC нарізання спіральних коліс різниця в ціні на одиницю значно зменшується. Спеціальні спіральні колеса для малих обсягів коштують дорожче через час налаштування. У HXC ми пропонуємо конкурентоспроможні ціни на спіральні колеса від прототипу (1 шт.) до виробництва великої кількості без плати за інструменти.

Так — гвинтові зубчасті колеса зазвичай триваліші за прямозубі колеса в порівнянних застосуваннях з двох причин: по-перше, розподілене контактне навантаження зменшує контактний стрес (Герцевий тиск) на бокових гранях зубців, уповільнюючи втомне руйнування; по-друге, поступове зчеплення зубців зменшує динамічні навантаження та ударні стреси, які викликають тріщини в коренях прямозубих коліс. У автомобільних трансмісіях перехід від прямозубих до гвинтових коліс у 20 столітті частково був зумовлений довговічністю, а також шумом. При належному змащенні та правильному куті спіралі гвинтові зубчасті колеса в хороших робочих умовах можуть прослужити все життя машини.

Основні недоліки гвинтових зубчастих коліс: (1) Осевий тиск — кут спіралі генерує компонент сили вздовж осі валу, що вимагає підшипників осьового тиску або подвійної гвинтової (зубчастої) конфігурації для його скасування. (2) Вищі витрати на виробництво в порівнянні з прямозубими колесами. (3) Складніший дизайн — кут спіралі, крок і напрямок повинні бути вказані та узгоджені між зчепленими колесами. (4) Коефіцієнт корисної дії трохи нижчий, ніж у прямозубих коліс через ковзний компонент у контакті зубців гвинтових коліс (хоча різниця невелика — зазвичай 0,5–1,% на зчеплення). Переваги подвійних гвинтових коліс включають усунення осьового тиску за рахунок ще більшої складності виробництва.

A правостороння гвинтова шестерня має зуби, які закручуються вгору і від спостерігача за годинниковою стрілкою (як стандартна різьба гвинта); лівостороння гвинтова шестерня закручується проти годинникової стрілки. Для зовнішніх гвинтових шестерень, що зчіплюються на паралельних валах, одна повинна бути лівосторонньою, а інша — правосторонньою — однаковий напрямок не зчепиться. Для перехресних гвинтових шестерень (непаралельні вали) обидві шестерні мають однаковий напрямок. Напрямок завжди потрібно вказувати на кресленні поруч з кутом нахилу. HXC постачає ліво- та правосторонні гвинтові шестерні у парі, з перевіркою напрямку на кожному звіті CMM. Напрямок також впливає на напрям осьового зусилля — це корисно при проектуванні опорних підшипників.

Спіральні колеса є значно тихіші за прямозубі колеса, особливо на високих швидкостях. Кутові зубці створюють поступове, перекриваюче зчеплення, а не одночасний удар всіх зубців прямозубих коліс. Шум збільшується з: помилками точності кута спіралі (шліфування до DIN 5–6 для тихої роботи), невірним вирівнюванням підшипників, недостатнім змащенням та зношеними гранями. На дуже високих швидкостях або з великими кутами спіралі осьова вібрація може стати джерелом шуму. Подвійні гвинтові колеса є найтихішими, оскільки протилежні сили спіралі скасовують, усуваючи осьову коливальність.

Так — гвинтові зубчасті колеса можуть бути зворотною передачею так само, як і прямозубі колеса, оскільки кути нормалей зубів створюють низьке тертя відносно рушійної сили. Це відрізняє спіральні колеса від черв'ячних, які самозамкові при низьких кутках ведення. спіральне черв'ячне колесо (перехрещене спіральне колесо) є особливим випадком: при дуже високих передавальних відношеннях і низьких кутах ведення на черв'ячному елементі воно може стати самозамковим. Стандартні набори спіральних коліс з паралельними осями — в лінійних спіральних редукторах або коробках передач — завжди оборотні і можуть вільно обертатися назад.

Так — сталеві спіральні колеса потребують змащення для ефективної та тривалої роботи. Рух між спіральними зубами (з кута спіралі) є більшим, ніж у прямозубих колесах, що генерує більше тепла. В'язкість масла для передач повинна вибиратися на основі швидкості по лінії кроку, навантаження та робочої температури — зазвичай ISO VG 150–320 для промислових спіральних редукторів. Винятком є пластмасових циліндричних спіралей (POM, Нейлон): їх часто експлуатують без змащення, оскільки низькотертяна полімерна поверхня та нижчі контактні навантаження роблять змащення непотрібним або навіть шкідливим. У мініатюрних спіральних колесах для приладів легке нанесення мастила часто є достатнім.

Найкращий матеріал залежить від застосування. Для автомобільних та промислових спіральних редукторів: 20CrMnTi (з загартованого корпусу, HRC 58–62) є найміцнішим матеріалом для спіральних коліс під високим циклічним навантаженням. Для важких промислових: 42CrMo4 через загартування. Для легких аерокосмічних: Al 7075-T6 or титану 5-го класу.. Для спіральні зубчасті насоси та харчової/медичної: нержавіюча сталь SUS316L. Для низькошумової автоматизації: спіральних коліс з POM-пластика.. Для високотемпературних середовищ: PEEK мініатюрні спіральні зубчасті колеса. Ми зберігаємо та сертифікуємо всі ці матеріали з повними заводськими сертифікатами.

Для максимальної міцності на знос та вигин, кейс-оброблена сталь 20CrMnTi (карбюризована до 0,8–1,2 мм глибини шару, поверхневий HRC 58–62, сердечник HRC 30–45) є стандартним вибором для високопродуктивних спіральних зубчастих коліс у автомобільних трансмісіях. Сталь для інструментів M2 оброблена до DIN 4 досягає найвищої поверхневої твердості, але є більш крихкою. Для спіральних зубчастих коліс в аерокосмічній промисловості, де важить кожен грам, титану 5-го класу. пропонує найкращу специфічну міцність. Для пластикових спіральних зубчастих коліс, PEEK GF30 надає найвищу міцність до ваги серед інженерних полімерів.

Оптимальний кут спіралі для спіральних зубчастих коліс балансує зменшення шуму, вантажопідйомність та осьовий тиск. На практиці: 15°–25° є найпоширенішим діапазоном для промислових та автомобільних трансмісій — це забезпечує значне покращення в співвідношенні контакту та шуму в порівнянні з прямозубими колесами, зберігаючи при цьому осьовий тиск під контролем. 30°–45° кути спіралі (використовуються в швидкісних турбінних трансмісіях) максимізують плавність, але вимагають важких осьових підшипників або подвійної спіральної конфігурації. Стандартні спіральні зубчасті колеса з каталогу постачальники зазвичай використовують кути спіралі 15° або 19.5° для взаємозамінності. Для нестандартних спіральних зубчастих коліс наші інженери рекомендують 20° як стандартний, якщо ваше застосування не вимагає іншого.

Правило 17 зубців стверджує, що стандартне прямозубе колесо з кутом тиску 20° потребує щонайменше 17 зубців, щоб уникнути підрізання. Для спіральні зубчасті колеса, ефективна кількість зубців є віртуальною кількістю зубців (фактичні зубці ÷ cos³ψ, де ψ — це кут спіралі), що завжди більше за фактичну кількість. Це означає, що спіральне колесо може мати менше фізичних зубців, ніж 17, без підрізання — одна з переваг спіральних зубчастих коліс над прямозубими для компактних, високих співвідношень однофазних редукцій. Наприклад, спіральний піон з 14 фактичними зубцями при 20° спіралі має віртуальну кількість зубців ~16.8, що безпечно перевищує межу підрізання. Для дуже малих кількостей зубців наші інженери застосовують зміщення профілю, щоб повністю усунути підрізання.