Zobrati: viss, kas jums jāzina par šiem zobratiem

L zobrati Tie atrodas daudzos pašreizējos mehānismos, sākot no analogajiem pulksteņiem, līdz transportlīdzekļu motoriem, pārnesumkārbām, izmantojot robotus, printerus un daudzas citas mehatroniskas sistēmas. Pateicoties viņiem, transmisijas sistēmas var izveidot un iet tālāk par kustības pārsūtīšanu, tās var arī mainīt.

Tāpēc tie ir ļoti svarīgi elementi, kas jums vajadzētu zināt, kā viņi strādā Pareizi. Tādā veidā jūs varat izmantot pareizos pārnesumus saviem projektiem un labāk saprast, kā tie darbojas ...

Kas ir pārnesums?

Ir ķēdes sistēmas, skriemeļu sistēmas, berzes riteņi utt. Visus pārvades sistēmas ar tās priekšrocībām un trūkumiem. Bet no visiem tiem izceļas zobratu sistēma, kas parasti ir iecienīta pēc to īpašībām:

• Viņi var izturēt lielus spēkus zobu dēļ, neslīdot, kā tas var notikt ar berzes riteņiem vai skriemeļiem.
• Tā ir atgriezeniska sistēma, kas spēj pārraidīt spēku vai kustību abos virzienos.
• Tie ļauj ļoti precīzi kontrolēt kustību, kā redzams stepper motori, Piemēram.
• Tie ļauj izveidot kompaktas transmisijas sistēmas pret ķēdēm vai skriemeļiem.
• Dažādus izmērus var kombinēt, lai traucētu katras ass pagriešanos. Parasti, ja tiek izmantoti divi zobrati, lielāku pārnesumu sauc par riteni un mazo zobratu.

Un zobratu vai zobratu Tas ir nekas cits kā riteņa tips, kura ārējā vai iekšējā malā ir izgriezta virkne zobu, atkarībā no pārnesuma veida. Šie zobrati būs rotācijas kustībā, lai radītu griezes momentu uz vārpstām, pie kurām tie ir piestiprināti, un tos var sagrupēt, lai izveidotu sarežģītākas pārnesumu sistēmas, savienojot zobus.

Acīmredzot, lai tas būtu iespējams, zobu veids un izmērs ir jāsakrīt. Pretējā gadījumā tie nebūs saderīgi un nederēs. Šie parametri ir aplūkoti nākamajā sadaļā ...

Zobrata daļas

Lai divi pārnesumi derētu kopā, zobu diametrs un skaits varētu mainīties, taču tiem jāņem vērā virkne faktoru, kas padara pārnesumu jābūt savstarpēji savietojamiem, piemēram, to izmantoto zobu veidu, izmērus utt.

Kā redzat iepriekšējā attēlā, tādi ir vairākas daļas pārnesumā, kas jums jāzina:

• Starpsiena vai rokas: tā ir daļa, kas atbild par vainaga un kuba savienošanu, lai pārvietotu kustību. Tie var būt vairāk vai mazāk biezi, un tā sastāvs un izturība lielā mērā būs atkarīga no izturības un svara. Dažreiz tos parasti sadursta, lai samazinātu svaru, citreiz tiek izvēlēts ciets nodalījums.
• Kubs: tā ir tā daļa, kurā ir savienota kustības transmisijas vārpsta un kas ir piestiprināta pie starpsienas.
• Kronītis: ir zobrata laukums, kurā ir sagriezti zobi. Tas ir vissvarīgākais, jo no tā būs atkarīga pārnesuma savietojamība, izturēšanās un veiktspēja.
• Zobs: tas ir viens no vainaga zobiem vai izvirzījumiem. Zobu var sadalīt vairākās daļās:
  • Crest: ir zoba ārējā daļa vai gals.
  • Seja un sāns: ir zoba sānu augšējā un apakšējā daļa, tas ir, kontakta virsma starp diviem zobrata riteņiem, kas sietu.
  • Ieleja: tā ir zoba apakšējā daļa vai starpzona starp diviem zobiem, kur atradīsies cita zobaina riteņa cekuls, ar kuru tas siets.

Tas viss rada virkni vainaga ģeometrija kas atšķir zobratu tipus un īpašības:

• Saknes apkārtmērs: iezīmē zobu ieleju vai dibenu. Tas ir, tas ierobežo zobrata iekšējo diametru.
• Primitīvs apkārtmērs: nosaka sadalījumu starp divām zoba sānu daļām: seju un sānu. Tas ir ļoti svarīgs parametrs, jo visi pārējie tiek definēti, pamatojoties uz to. Tas sadalīs zobu divās daļās - dedendum un addendum.
  • Zobu pēda vai dedendums: tas ir zoba apakšējais laukums, kas atrodas starp sākotnējo un saknes apkārtmēru.
  • Zoba galva vai papildinājums: zoba augšējais laukums, kas iet no sākotnējā un ārējā apkārtmēra.
• Galvas apkārtmērs- atzīmēs zobu cekulu, tas ir, zobrata ārējo diametru.

Kā jūs varat iedomāties, atkarībā no vainaga, diametra un zobu veida jūs varat mainīt pārnesumu pēc:

• Zobu skaits: tas noteiks pārnesumu attiecību un ir viens no noteicošākajiem parametriem, lai noteiktu tā uzvedību pārvades sistēmā.
• Zoba augstums: kopējais augstums, sākot no ielejas līdz grēdai.
• Apļveida solis: attālums starp vienu zoba daļu un nākamā zoba to pašu daļu. Tas ir, cik tālu ir zobi, kas arī ir saistīts ar skaitli.
• Biezums: ir zobrata biezums.

Pārnesumu programmas

the pārnesumu pielietojums tādu ir daudz, kā jau iepriekš komentēju. Daži no tā praktiskajiem pielietojumiem ir:

• Transportlīdzekļu pārnesumkārbas.
• Stepper motori vadības pagriešanai.
• Hidrauliskās bumbas.
• Visu veidu dzinēji, piemēram, pagrieziena vai kustības transmisijas elementi.
• Diferenciālie mehānismi.
• Printeri, lai pārvietotu galvas vai veltņus.
• Roboti kustīgām detaļām.
• Rūpnieciskās iekārtas.
• Analogie pulksteņi.
• Mājsaimniecības ierīces ar mehāniskām detaļām.
• Elektroniskas ierīces ar kustīgām daļām.
• Durvju atvēršanas motori.
• Mobilās rotaļlietas.
• Lauksaimniecības tehnika.
• Aeronautika.
• Enerģijas ražošana (vēja, siltuma, ...).
• un tā joprojām

Varat izdomāt daudz vairāk lietojumprogrammu saviem projektiem, izmantojot Arduino, robotus utt. Varēsi automatizēt daudzus mehānismus un spēlēties ar ātrumiem utt.

Pārnesumu veidi

Saskaņā ar tā zobiem un paša pārnesuma īpašībām jums ir dažāda veida pārnesumi rokas stiepiena attālumā, katram no tiem ir savas priekšrocības un trūkumi, tāpēc ir svarīgi izvēlēties piemērotu katram lietojumam.

L visbiežāk sastopamie veidi skaņa:

• Cilindrisks: tiek izmantoti paralēlām asīm.
  • Taisni: tie ir visizplatītākie, tiek izmantoti, ja ir nepieciešama vienkārša pārnesums ar ne pārāk lielu ātrumu.
  • Spirālveida: tās ir nedaudz uzlabotas iepriekšējo versijas. Tajos zobi ir izvietoti paralēlos spirāles ceļos ap cilindru (vienotu vai dubultu). Viņiem ir skaidra priekšrocība salīdzinājumā ar taisniem, piemēram, klusums, darbība ar lielāku ātrumu, var pārraidīt vairāk enerģijas, kā arī vienmērīgāka un drošāka kustība.
• Koniska: tos izmanto, lai pārraidītu kustību starp asīm, kas novietotas dažādos leņķos, pat pie 90 °.
  • Taisni: tie izmanto taisnus zobus un tiem ir kopīgas īpašības ar taisniem cilindriskiem.
  • Spirālveida: šajā gadījumā viņi atbalsta lielāku ātrumu un spēkus, kā tas notika ar spirālēm.
• Iekšējais pārnesums: tā vietā, lai zobi vai vainags būtu cirsts ārpusē, viņiem tas ir iekšpusē. Tie nav tik izplatīti, taču tos izmanto arī noteiktiem lietojumiem.
• Planetāriji: tas ir zobratu komplekts, ko izmanto noteiktās transmisijas sistēmās, kur ir centrālais pārnesums, ap kuru griežas citi mazāki. Tāpēc tam ir šāds nosaukums, jo šķiet, ka tie riņķo.
• Bezgalīga skrūve: tas ir izplatīts rīks dažos rūpnieciskos vai elektroniskos mehānismos. Tas izmanto pārnesumu, kura zobi ir sagriezti spirāles formā. Tie rada ļoti nemainīgu ātrumu un bez vibrācijām vai trokšņa. Viņi var pārsūtīt uz taisnu zobainu riteni, kura ass ir slīpa pret bezgalīgo skrūvi.
• Plaukts un zobrats: tas ir zobratu kopums, kas ir izplatīts arī dažos mehānismos un kas ļauj ass rotējošu kustību pārveidot par lineāru kustību vai otrādi.

Ja jūs apmeklējat Viņa sastāvs, varat arī atšķirt šādus materiālus:

• Metāli: Tie parasti ir izgatavoti no dažāda veida tērauda, ​​vara sakausējumiem, alumīnija sakausējumiem, čuguna vai pelēkā čuguna, magnija sakausējumiem utt.
• Plastmasas: izmanto elektronikā, rotaļlietās utt. Tie ir polikarbonāta, poliamīda vai PVC zobrati, acetāla sveķi, PEEK poliēteriēterketons, politetrafluoretilēns (PTFE) un šķidro kristālu polimēri (LCP).
• Madera: tie nav izplatīti tikai vecos mehānismos vai dažās rotaļlietās.
• pārējie: iespējams, ka ļoti īpašos gadījumos tiek izmantotas citas šķiedras vai īpaši materiāli.

Kur nopirkt pārnesumus?

Tu atrast dažāda veida pārnesumus daudzos mehānikas vai elektronikas veikalos. Piemēram, šeit ir daži piemēri:

• Plastmasas motora pārnesumu komplekts. Ar 64 dažādiem veidiem.
• Netika atrasts neviens produkts.
• Komplekts no 16 dažādām metāla detaļām, ieskaitot spirāles.
• Plastmasas vārpstas zobratu komplekts.

Šie produkti ir maza izmēra, ja jums ir nepieciešami lielāki pārnesumi, visticamāk, ka tos tik viegli neatradīsit. Turklāt, ja jums ir nepieciešams kaut kas ļoti specifisks, daudzas virpotāju darbnīcas var uztaisi to priekš tevis. 3D printeri viņi arī palīdz veidotājiem izveidot savus rīkus.

Zobratu sistēmu pamata aprēķini

Kā redzat šajā GIF, jums jāsaprot, ka tad, kad divi pārnesumi ir sieti, abas asis pagriezīsies pretējā virzienā un ne tajā pašā nozīmē. Kā redzat, ja paskatās uz sarkano robaino ielu, tas pagriežas pa labi, bet zilais - pa kreisi.

tāpēc, lai ass pagrieztos tajā pašā virzienā būtu nepieciešams pievienot vēl vienu papildu riteni, piemēram, zaļo. Tādā veidā sarkanā un zaļā krāsa rotē vienā virzienā. Tas ir tāpēc, ka, zilā krāsā pagriežoties pa kreisi, ieslēdzot zili-zaļu, zaļā krāsa atkal mainīs rotācijas virzienu, sinhronizējoties ar sarkanu.

Vēl viena lieta, ko var novērtēt šajā GIF, ir pagrieziena ātrums. Ja visiem pārnesumiem būtu vienāds diametrs un zobu skaits, visas vārpstas rotētu ar tādu pašu ātrumu. No otras puses, mainot zoba skaitu / diametru, tiek mainīts arī ātrums. Kā jūs varat redzēt šajā gadījumā, sarkanā krāsa ir tā, kas griežas visātrāk, jo tai ir mazāks diametrs, savukārt zilā krāsa griežas ar vidēju ātrumu, bet zaļā krāsa - lēnāk.

Atbildot uz to, ir iespējams domāt, ka spēlējot ar izmēriem, ātrumus var mainīt. Jums ir taisnība, tāpat kā velosipēds to var izdarīt ar pārnesumu pārslēgšanu vai pārnesumkārba to dara ar automašīnas pārnesumu skaitli. Un ne tikai to, jūs varat arī veikt aprēķinus par pagrieziena ātrumu.

Kad jums ir savienoti divi pārnesumi, viens mazs (zobrats) un vēl viens liels (ritenis), var rasties šādas darbības:

• Ja iedomājamies, ka zobratam tiek pielikts motors vai piedziņa un ritenis tiek piedzīts, lai gan zobrats griežas lielā ātrumā, tad, ja ir lielāks ritenis, tas to palēninās, darbojoties kā reduktors. Tikai tad, ja tie būtu vienāda izmēra (zobrats = ritenis), abas asis grieztos ar tādu pašu ātrumu.
• No otras puses, ja mēs iedomājamies, ka vilces spēks ir ritenis un tam tiek piemērots ātrums, pat ja tas ir mazs, zobrats pagriezīsies ātrāk, jo tā mazais izmērs darbojas kā reizinātājs.

Pārnesumkārbas aprēķini

Kad esat to sapratis, jūs varat veikt vienkāršas transmisijas sistēmas aprēķinus starp diviem pārnesumiem, pielietojot formula:

N1 Z1 = N2 Z2

Kur Z ir acu ar 1. un 2. pārnesumu zobu skaits, un N ir vārpstu rotācijas ātrums RPM (apgriezieni minūtē vai apgriezieni minūtē). Priekš ejemplo, iedomājieties, ka GIF iepriekš, lai vienkāršotu:

• Sarkans (piedziņa) = 4 zobi, un motors rotē tā vārpstas rotācijas ātrumu 7 RPM.
• Zils = 8 zobi
• Zaļš = 16 zobi

Ja vēlaties aprēķināt pagriezienu šajā sistēmā, vispirms jāaprēķina zilā ātrums:

4 7 = 8 z

z = 4 7/8

z = 3.5 apgr./min

Tas nozīmē, ka zilā ass grieztos ar ātrumu 3.5 apgr./min, kas ir nedaudz lēnāk nekā sarkanās ass 4 apgr./min. Ja vēlaties aprēķināt zaļās krāsas griešanos, tagad, kad zināt zilās krāsas ātrumu:

8 3.5 = 16 z

z = 8 3.5/16

z = 1.75

Kā redzat, zaļā krāsa pagrieztos ar ātrumu 1.75 apgriezieniem minūtē, kas ir lēnāk nekā zilā un zaļā krāsā. Kas notiktu, ja motors atrastos uz zaļās ass un dzenošais ritenis grieztos ar 4 apgriezieniem minūtē, tad rotācija būtu 8 apgriezieni minūtē zilā krāsā, 16 apgriezieni minūtē sarkanā krāsā.

Tādējādi no tā izriet, ka tad, kad piedziņas ritenis ir mazs, uz gala vārpstas tiek sasniegts mazāks ātrums, bet lielāks spēks. Gadījumā, ja vilces spēks ir lielais ritenis, mazais ritenis sasniedz lielāku ātrumu, bet mazāk spēka. Jo tur jauda vai griezes moments savādāk? Apskatiet šo formulu:

P = T ω

Kur P ir vārpstas pārraidītā jauda vatos (W), T ir attīstītais griezes moments (Nm), ω leņķiskais ātrums, pie kura vārpsta griežas (rad / s). Ja tiek saglabāta motora jauda un griešanās ātrums tiek reizināts vai samazināts, tad tiek mainīts arī T. Tas pats notiek, ja T tiek saglabāts nemainīgs un ātrums tiek mainīts, tad tiek mainīts P.

Jūs droši vien vēlaties arī aprēķināt, vai ass griežas pie X RPM, cik daudz tas virzītos lineāri, tas ir, lineārais ātrums. Piemēram, iedomājieties, ka sarkanajā jums ir līdzstrāvas motors un uz zaļās ass esat novietojis riteni tā, lai motors pārvietotos pa virsmu. Cik ātri tas noritētu?

Lai to izdarītu, jums vienkārši jāaprēķina uzstādītās riepas apkārtmērs. Lai to izdarītu, reiziniet diametru ar Pi, un tas dos jums apkārtmēru. Zinot, ko ritenis var virzīties uz priekšu ar katru pagriezienu, un ņemot vērā to, kas pagriežas katru minūti, var iegūt lineāro ātrumu ...

Šeit es jums parādīju videoklipu, lai jūs to labāk saprastu:

Tārpa un zobrata aprēķini

In Cuanto al tārpu pārnesums un zobrats, var aprēķināt pēc formulas:

i = 1 / Z

Tas ir tāpēc, ka skrūvi šajā sistēmā uzskata par viena zoba zobratu, kas ir spirāliski sagriezts. Tātad, ja jums ir, piemēram, 60 zobu zobs, tad tas būs 1/60 (tas nozīmē, ka skrūvei vajadzētu pagriezties 60 reizes, lai zobrats veiktu 1 pagriezienu). Turklāt tas ir mehānisms, kas nav atgriezenisks kā citi, tas ir, zobratu nevar pagriezt tā, lai tārps grieztos, šeit tikai piedziņas vārpsta var būt tārps.

Plauktu un zobratu aprēķini

Sistēmai Plaukts un zobrats, aprēķini atkal mainās, šajā gadījumā tie ir:

V = (p Z N) / 60

Tas ir, reiziniet zobratu zobu soli (metros), ar zobu zobu skaitu un ar zobratu pagriezienu skaitu (RPM). Un tas tiek dalīts ar 60. Piemēram, iedomājieties, ka jums ir sistēma ar 30 zobu zobratu, 0.025 m soli un 40 RPM griešanās ātrumu:

V = (0.025) / 30

V = 0.5 m / s

Tas ir, tas katru sekundi virzītos uz priekšu pusmetru. Un šajā gadījumā jā, tas ir atgriezenisksTas ir, ja plaukts tiek pārvietots gareniski, zobratu var pagriezt.

Jūs pat varētu aprēķināt, cik ilgs laiks vajadzīgs, lai nobrauktu attālumu, ņemot vērā formulu vienmērīga līnijas kustība (v = d / t), tas ir, ja ātrums ir vienāds ar attālumu, kas dalīts ar laiku, tad laiks tiek notīrīts:

t = d / v

Tāpēc, jau zinot ātrumu un attālumu, ko vēlaties aprēķināt, piemēram, iedomājieties, ka vēlaties aprēķināt, cik ilgs laiks būtu nepieciešams, lai nobrauktu 1 metru:

t = 1 / 0.5

t = 2 sekundes

Es ceru, ka esmu palīdzējis jums iegūt vismaz vissvarīgākās zināšanas par pārnesumiem, lai jūs saprastu, kā tie darbojas un kā jūs varat tos izmantot savā labā savos turpmākajos projektos.