En kort introduktion till modifiering av kugghjulprofiler

I. Varför är modifiering av kugghjulprofiler nödvändig? (Syften och drivkrafter)

1. Elastisk deformation : Vid kraftöverföring sker en liten elastisk deformation i kugghjulständer, axlar och lagringar. Detta gör att foten på det drivande kugghjulstandet "skär för djupt" in i spetsen på det drivena kugghjulstandet (så kallad "interferens"), vilket resulterar i stötar, vibrationer och buller.
2. Tillverknings- och installationsfel : Kugghjulen har i sig små delningsfel och avvikelser i tandprofilen. Under installationen kan det uppstå fel i centrumavstånd och feljusterade axlar. Dessa fel stör det ideala ingreppstillståndet.
3. Termisk deformation : Värme som genereras under systemdrift orsakar termisk expansion av växellådan och kugghjulen, vilket förändrar de ursprungliga ingreppsförhållandena.

• Kontakt vid tandspets : Förstärkt ingreppsstöt.
• Spännings koncentration : Oproportionerligt hög kontaktspänning vid tandtopparna och rotarna.
• Ökad vibration och buller : Komprometterad överföringsstabilitet och komfort.
• Minskad effektivitet : Energiförlust på grund av extra friktion och slagverkan.

II. Viktigaste typer av modifiering

1. Tandprofilmodifiering – Modifiering längs tandhöjden
   Det innebär att ändra tandprofilsformen i ett tvärsnitt vinkelrätt mot växelaxeln. De viktigaste typerna inkluderar:
   • Tandtoppsavlastning : Den mest vanliga metoden för tandprofilsmodifiering, som innebär att man lämpligen avtunnar en liten del av evolventprofilen nära tandspetsen. Syftet är att kompensera för basstegsfel och tandhjulsdeformation, undvika kantkontakt vid tandspetsen samt ingreppsstötar vid in- och urmeshning, och säkerställa jämn överföring.
   • Rotavlastning : Avtunning av tandhjulets rot i det område som motsvarar samverkande tandspets. Syftet är att förhindra samverkan mellan den samverkande tandens spets och det aktuella tandhjulets rot, samt underlätta en jämn övergång vid meshning.
   • Tandkrökningsmodifiering : Formning av tandprofilen till en lätt trumform med mittendelen något framträdande. Syftet är att kompensera för excentrisk belastning och monteringsfel i tandhjulet, så att lasten bättre koncentreras i mitten av tandytan och undvika kantspänningsskoncentration.
2. Tandspårmodifiering – Modifiering längs tandbredden
   Det avser modifiering av tandytans form i riktning parallell med växelaxeln. De främsta typerna inkluderar:
   • Tandskärning i ändar : Lämplig förtunning av båda ändar av kugghjulständerna längs tandens riktning. Syftet är att kompensera för deformation av axlar och växellåda samt fel i kugghjulets helix, förhindra spänningsskoncentration i tandändar och förbättra lastfördelningen på tandytan.
   • Tandkrökningsmodifiering : Forma tandytan till en lätt trumformad profil längs tandbredden (bulgar i mitten och lägre i båda ändar). Som den mest effektiva metoden för tandspårmodifiering kan den avsevärt kompensera excentrisk belastning orsakad av vriddeformation i axlar och felaktig montering, koncentrera kontaktmönstret i mitten av tandytan och förbättra bärförmågan och livslängden.

III. Hur uppnås kugghjulsprofilmifiering? (Tillverkningsmetoder)

1. Modifierad slipning av kugghjul : Den mest exakta och vanligaste metoden. På en CNC-styrd kugghjulsslipmaskin styrs slipverktygets rörelsebana genom mjukvaruprogrammering för att direkt slipa den önskade modifierade tandprofilen. Det är den föredragna metoden för att uppnå komplexa modifieringar (till exempel kupolformade tänder).
2. Modifierad rakning av kugghjul : För kugghjul med mjuka tandytor kan en modifierad rakkniv användas för rakning, vilket överför modifieringsmängden till kugghjulets tandyta.
3. Modifierad slipning (honing) av kugghjul : I princip liknande kugghjulsrakning används en modifierad honningskiva för efterbearbetning av värmebehandlade kugghjul. Det förbättrar inte bara ytqualitén utan uppnår även en viss grad av modifiering.

Slutsats