Čelní ozubení s přímými a šikmými
zuby.Čelní ozubení s přímými a šikmými
zuby.Výpočet je určen pro geometrický a pevnostní návrh a kontrolu čelního ozubení s přímými a šikmými zuby. Program řeší následující úlohy.
Výpočty používají postupy, algoritmy a údaje z norem ANSI, ISO, DIN, BS a z odborné literatury.
Seznam norem: ISO 6336, ISO 1328, DIN 867, DIN 3960, DIN 3990,
Informace o syntaxi a ovládání výpočtu naleznete v dokumentu "Ovládání, struktura a syntaxe výpočtů".
Informace o účelu, použití a ovládání odstavce "Informace o projektu" naleznete v dokumentu "Informace o projektu".
Převody ozubenými koly rozdělujeme na:
Silová soukolí - U soukolí, určeného především pro přenos a transformaci
výkonu, je nutné provádět pevnostní návrh/kontrolu (Například pohony strojů,
průmyslové převodovky..).
Nesilová soukolí - U soukolí, u něhož je přenášený krouticí moment
minimální vzhledem k velikosti kol, není třeba provádět pevnostní
návrh/kontrolu (Například přístroje, regulační technika..).
Úloha návrhu čelního ozubení není přímo řešitelná a umožňuje značnou volnost ve volbě průměrových a šířkových parametrů ozubených kol. Je tedy nutné postupovat iteračně a řešení postupně zpřesňovat a dolaďovat sledované parametry.
Tímto postupem získáte rychlý náhled na parametry navrhovaného soukolí. I když je takto navržené soukolí normálně použitelné, můžete postupnou optimalizací řady parametrů podstatně zlepšit vlastnosti navrhovaného soukolí. Při návrhu postupujte následovně:
Před optimalizací parametrů proveďte nejprve "Rychlý (orientační) návrh" popsaný výše. Potom postupujte následovně:
Při návrhu čelního ozubení je nejčastější úlohou návrh ozubení se zadanou osovou vzdáleností. Při tomto návrhu postupujte následovně:
Při návrhu nesilového soukolí není třeba řešit a kontrolovat pevnostní parametry. Zvolte proto přímo vhodný počet zubů a modul [4.1, 4.7] a kontrolujte rozměry navrhovaného ozubení.
V tomto odstavci zadejte základní vstupní parametry navrhovaného ozubení.
Zadejte výkon na poháněném kole. Běžné hodnoty se pohybují v rozsahu 0.1 - 3000 kW / 0.14-4200 HP, v extrémních případech až 65000 kW /100000 HP.
Zadejte otáčky na poháněném kole. Extrémní otáčky mohou být až 150 000 ot/min. Otáčky poháněného kola jsou spočítány z počtu zubů obou kol.
Je výsledek výpočtu a není možné jej zadávat.
Optimální převodový poměr se pohybuje v rozsahu 2-8. V extrémních případech může dosahovat až hodnoty 20. Převodový poměr zadáváte v levém vstupním políčku z klávesnice. V pravém rozbalovacím seznamu jsou doporučené hodnoty převodového poměru a při výběru z tohoto seznamu je vybraná hodnota automaticky doplněna do políčka vlevo.
Jelikož skutečný převodový poměr je podíl počtu zubů obou kol (celá čísla),
bude většinou skutečný převodový poměr odlišný od požadovaného (zadaného).
Hodnota "Skutečného převodového poměru je uvedena vlevo, napravo je pak
procentuální odchylka od převodového poměru požadovaného. Tato odchylka by měla
být pro převodový poměr v rozsahu:
i = 1 - 4.5 ...........+- 2.5%
i je větší než
4.5...+- 4.0%
Při návrhu silového převodu zadejte v tomto odstavci další doplňující provozní a výrobní vstupní parametry. Snažte se být při volbě a zadávání těchto parametrů co nejpřesnější, protože každý z parametrů může mít dramatický vliv na vlastnosti navrhovaného soukolí.
Volí se především podle následujících hledisek:
Zpravidla se dodržuje zásada, že pastorek má mít vyšší tvrdost než kolo (20-60 HB), přičemž rozdíl v tvrdostech roste s rostoucí tvrdostí kola a s převodovým poměrem. Pro rychlou orientaci uvádíme rozdělení materiálů do 8 skupin označených písmeny A-H. Výběr materiálu proveďte v rozbalovacím seznamu zvlášť pro pastorek a pro kolo. Pokud potřebujete podrobnější informace o zvoleném materiálu, přepněte se do listu "Materiál".
Materiály
A,B,C,D tzv.
měkká kola
- Ozubení se vyrábí až po tepelném
zpracování, vyznačují se dobrou zabíhavostí, nekladou zvláštní požadavky na
přesnost a tuhost uložení, pokud je alespoň jedno kolo v soukolí ze zvoleného
materiálu.
Materiály E,F,G,H tzv. tvrdá kola - Vyšší výrobní náklady (kalení +100%, cementování +200%, nitridování +150%). Tepelné zpracování se provádí po výrobě ozubení. Komplikované dosažení potřebné přesnosti. Často jsou nutné nákladné dokončovací operace po tepelném zpracování (broušení, lapování).
Vlastní materiálové hodnoty - Pokud chcete použít na výrobu ozubení materiál, který není v dodané tabulce materiálů, je nutné zadat o vlastním materiálu řadu údajů. Přepněte se do listu "Materiály". Prvních 5 řádků v materiálové tabulce je vyhrazeno pro definici vlastních materiálů. Ve sloupci určeném pro pojmenování materiálu zadejte jméno materiálu (bude zobrazováno ve výběrovém listu) a postupně vyplňte všechny parametry na řádku (bílá políčka). Po vyplnění se přepněte zpět do listu "Výpočet", vyberte nově definovaný materiál a pokračujte ve výpočtu.
Nastavení těchto parametrů podstatně ovlivňuje výpočet koeficientů bezpečnosti. Proto se snažte o co nejlepší specifikaci při výběrů typu zatížení. Příklady hnacích strojů:
Nastavení těchto parametrů podstatně ovlivňuje výpočet koeficientů bezpečnosti. Proto se snažte o co nejlepší specifikaci při výběrů typu zatížení. Příklady hnaných strojů:
Nastavení tohoto parametru ovlivňuje výpočet koeficientu bezpečnosti. Typ uložení definuje součinitel nerovnoměrnosti zatížení vyvolaného především průhyby hřídelí. Typ uložení vyberte podle následující definice a obrázku.
Typ1: Tuhá skříň, tuhé hřídele, robustní, válečková nebo kuželíková
ložiska.
Typ2: Méně tuhá skříň, delší hřídele, kuličková ložiska.
Při volbě stupně přesnosti navrhovaného soukolí je nutné brát v úvahu podmínky provozu, funkčnost a výrobní možnosti. Při návrhu vycházíme z:
Přesnost ozubení se volí jen nezbytně nutná, protože dosažení vysokého stupně přesnosti je nákladné, obtížné a podmíněné vyššími nároky na technologické vybavení.
Tabulka drsností povrchu a maximálních obvodových rychlostí
| Stupeň přesnosti ISO 1328 |
3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
| Stupeň přesnosti AGMA |
13 | 12 | 11 | 10 | 9 | 8 | 7 | 6 | 5 |
| Max.drsnost povrchu Ra max [nm] | 0.1-0.2 | 0.4 | 0.8 | 1.6 | 1.6 | 3.2 | 6.3 | 12.5 | 25 |
| Max.obvodová rychlost [m/s] přímé zuby | 80 | 60 | 35 | 15 | 8 | 5 | 3 | 3 | 3 |
| Max.obvodová rychlost [m/s] šikmé zuby | 100 | 80 | 50 | 30 | 12 | 8 | 5 | 3 | 3 |
Orientační hodnoty pro volbu stupně přesnosti podle oblasti určení.
|
Oblast určení |
Stupeň přesnosti ISO |
Stupeň přesnosti AGMA |
| Kontrolní kola | 2 - 4 | 13-12 |
| Měřící přístroje | 3 - 6 | 13-10 |
| Turbínové reduktory | 3 - 5 | 13-11 |
| Letecké reduktory | 3 - 6 | 13-10 |
| Obráběcí stroje | 3 - 7 | 13-9 |
| Letecké motory | 5 - 6 | 11-10 |
| Rychloběžné převodovky | 5 - 6 | 11-10 |
| Osobní automobily | 6 - 7 | 10-9 |
| Průmyslové převodovky | 7 - 8 | 9-8 |
| Lehké lodní motory | 7 | 9 |
| Válcovací stolice, lokomotivy | 8 - 9 | 8-7 |
| Těžké lodní motory, traktory | 8 - 9 | 8-7 |
| Stavební, zemědělské stroje | 8 - 10 | 8-6 |
| Textilní stroje | 7 - 9 | 9-7 |
Koeficient udává poměr mezi maximálním (rozběhovým) a nominálním krouticím momentem hnacího stroje. Koeficient podstatně ovlivňuje výpočet bezpečnosti při jednorázovém přetížení (rozběhu) soukolí. Koeficient naleznete v katalogu výrobce pohonu.
Trojfázový asynchronní elektromotor ... 2-3
Parametr určuje požadovanou životnost v hodinách. Orientační hodnoty v hodinách jsou uvedené v tabulce.
|
Oblast určení |
Trvanlivost |
| Stroje pro domácnost, zřídka používaná zařízení | 2000 |
| Elektrické ruční nástroje, stroje pro krátkodobý provoz | 5000 |
| Stroje pro 8 hodinový provoz | 20000 |
| Stroje pro 16-ti hodinový provoz | 40000 |
| Stroje pro nepřetržitý provoz | 80000 |
| Stroje pro nepřetržitý provoz s dlouhou dobou životnosti | 150000 |
Doporučené hodnoty koeficientu bezpečnosti se pohybují v rozmezí:
Rozhodněte se, chcete-li navrhovat přímé či šikmé ozubení. Pro volbu můžete použít následující doporučení:
Při "Automatickém návrhu" jsou nastaveny parametry soukolí na základě zadaných výkonových a provozních parametrů [1.0; 2.0] a na základě obecně platných doporučení. Ruční optimalizací však můžete většinou navrhnout ozubení s lepšími parametry (hmotnost, velikost), popřípadě upravit rozměry na základě svých konstrukčních požadavků.
V tomto odstavci určíte parametry obráběcího nástroje a hlavovou vůli v ozubení. Tyto parametry mají vliv na většinu rozměrů ozubení, tvar zubu a z toho vyplývající pevnostní parametry, tuhost, trvanlivost, hluk, účinnost a další. Pokud neznáte přesné parametry výrobního nástroje použijte normalizovaný typ z výběrového seznamu na řádce [3.1] a to:
1. DIN 867 (a=20deg, ha0=1.25, hf0=1.0, ra0=0.38, d0=0, anp=0deg, ca=0.25)
pro výpočet v jednotkách SI a
3. ANSI B6.1 (a=20deg, ha0=1.25, hf0=1.0, ra0=0.3, d0=0deg, anp=0, ca=0.35) pro
výpočet v palcový jednotkách.
Ve formuláři můžete definovat dva typy nástroje a to s protuberancí (A) a bez protuberance (B). Pokud definujete nástroj bez protuberance, zadejte rozměr protuberance d0=0. Rozměry nástroje zadávejte podle kót v obrázku v násobcích modulu "hodnota"x"modul" (výpočet v jednotkách SI) nebo jako podíl "hodnoty"/"Diametral Pitch" (palcový výpočet). Úhel záběru zvolte v odstavci [4]. Pata zubu může být buď zkosena nebo zaoblena. volte proto pouze jeden způsob.
V diagramu je vykreslen tvar zubu nástroje pro kolo/pastorek. Pokud změníte rozměry nástroje, stiskněte příslušné tlačítko, které zajistí překreslení podle aktuálních zadaných hodnot.
Přesný tvar zubu, ozubeného kola, kontrola interferencí atd. je popsána v odstavci o grafickém výstupu a CAD systémech.
Vnitřní ozubení je v převážné většině případů vyráběno obráběním pomocí kotoučového nástroje. Pro účely tohoto výpočtu budeme uvažovat nástroj, který má základní parametry shodné s navrhovaným ozubením (an0=an, b0=b, mn0=mn). Úhel b však není možné volit při výrobě vnitřního ozubení libovolně, je nutné vycházet z vlastností obráběcího stroje a z dostupných nástrojů a je vhodné tuto volbu konzultovat s technologem.
Příklad takového nástroje je na obrázku. Aktuální stav naostření nástroje odpovídá jeho jednotkové korekci x0. Při přeostření nástroje dochází ke změně korekce a tím i ke změně hlavového průměru nástroje. Pokud není velikost korekce x0 známa, stačí změřit aktuální hlavový průměr a změnou korekce x0 [3.13] doladit hlavový průměr da0 [3.14] na požadovanou hodnotu.
Jednotková hlavová vůle "ca" ovlivňuje průměr hlavové kružnice. Běžně se volí ca=0.25, což při běžně používaných korekcích zaručuje zabránění interference. Pokud jsou přesně známy parametry nástroje, je možné volit menší c* a to 0.15 až 0.1 a dosáhnout tím zvýšení součinitele záběru profilu. Interferenci je možné a vhodné zkontrolovat na detailním výkresu viz odstavec o grafickém výstupu a CAD systémech. Na řádku [3.10] je uvedena minimální hlavová vůle, kterou je možné dosáhnout zvoleným nástrojem. Volba menší hlavové vůle je signalizována červeným zbarvením vstupního pole. Tlačítko "<" přenese minimální hodnotu do vstupního pole. Minimální jednotkovou hlavovou vůli je možné zmenšit zvětšením výšky paty nástroje.
V tomto odstavci navrhnete geometrii ozubeného soukolí. Návrh geometrie podstatně ovlivňuje celou řadu dalších parametrů jako je funkčnost, bezpečnost, trvanlivost, cena.
Zadejte počet zubů pastorku. Počet zubů kola je dopočítán na základě požadovaného převodového poměru. Nalezení optimálního počtu zubů není jednoznačná úloha a není ani přímo řešitelná. Počty zubů ovlivňují záběrové poměry, hlučnost, účinnost, výrobní náklady. Proto se zpravidla počet zubů volí a upřesňuje podle kvalitativních a pevnostních ukazatelů
Obecně platí pravidlo, že zvyšování počtu zubů (při stejné vzdálenosti os) vede:
A) Pro obě kola normalizačně žíhaná/zušlechtěná - měkká kola
B) Pro tvrzený pastorek a netvrzené kolo (nebo obě kola nitridovaná)
C) Obě kola povrchově tvrzená
Platí, že pro větší výkony a menší převodový poměr se volí větší hodnoty
počtu zubů.
Červeně zvýrazněný text signalizuje soudělné počty zubů, kterému byste se měli
vyhnout.
Určuje parametry základního profilu a je normalizován na hodnotu 20 stupňů.
Změnou úhlu záběru a/F je možné ovlivnit funkční i pevnostní vlastnosti.
Změna úhlu záběru vyžaduje ovšem nestandardní výrobní nástroje.
Pokud tedy není zvláštní opodstatnění pro použití jiného úhlu záběru, použijte
hodnotu 20 stupňů.
Písmenem "X" je označena základní kružnice.
Zvětšením úhlu záběru je možné:
Volba hodnot
Pokud nemáte speciální požadavky na navrhované ozubení, doporučujeme použít 20 stupňů.
Ozubení se sklonem zubů = 0 (přímé ozubení) se používá u pomaloběžných a
silně namáhaných soukolí. U rychloběžných soukolí tam, kde by byly potíže se
zachycením axiálních sil a není problém se zvýšenou hlučností.
Ozubení se sklonem zubů > 0 (šikmé ozubení) se používá u rychloběžných soukolí,
vykazuje nižší hlučnost a lepší únosnost, dovoluje menší počet zubů bez
podřezání.
Úhel beta se volí z následují řady 6,8,10,12,15,20 stupňů (obr A). Pokud se jedná o dvojnásobné či šípové ozubení (obr B), je možné používat i hodnoty 25,30,35,40 stupňů.
Posuvníkem nastavte hodnotu bezrozměrného koeficientu, který vyjadřuje poměr mezi šířkou a průměrem pastorku [4.5].
Tento parametr slouží pro návrh velikosti modulu a tím i základních geometrických parametrů kola (šířka, průměr). Doporučená maximální hodnota je uvedena v pravém sloupci a je závislá na zvoleném materiálu kol, na způsobu uložení kol a na převodovém poměru soukolí. Nastavení tohoto parametru proveďte tažením posuvníku umístěného na řádku [4.4]. Po nastavení tohoto parametru stiskněte tlačítko "Navrhnout ozubení". Tímto postupem navrhnete ozubení vyhovující požadované bezpečnosti [2.9] a ostatním vstupním parametrům.
Po proběhnutí "Návrhu ozubení" zkontrolujte rozměry (šířky a průměry kol, hmotnost). Pokud nejste s výsledkem spokojeni, upravte parametr poměru šířky pastorku k průměru [4.4, 4.5] a opakujte "Návrh ozubení".
Menší hodnoty - návrh užšího kola, větší modul, přímé ozubení
Větší hodnoty - návrh širšího kola, menší modul, šikmé ozubení
Je to nejdůležitější parametr, který určuje velikost zubu a tím i soukolí. Obecně platí, že pro větší počet zubů je možné použít menší modul (větší hodnotu P u palcové verze výpočtu) a naopak. V pravém rozbalovacím seznamu jsou normalizované hodnoty modulu / (Diametral Pitch u palcové verze výpočtu) a při výběru z tohoto seznamu je vybraná hodnota automaticky doplněna do políčka vlevo.
Návrh správné velikosti modulu je poměrně složitá úloha. Doporučujeme proto použít postupu pro návrh ozubení na základě poměru šířky pastorku k jeho průměru [4.5].
Šířka ozubení jednotlivých kol je měřena na roztečném válci. Šířka ozubení pastorku se většinou dělá větší než šířka kola a to o velikost jednoho modulu.
Jsou závislé na zvoleném materiálu a typu konstrukce převodu [2.1,2.2,2.5]. Doporučený rozsah hodnot je uveden na předchozím řádku.
Je to společná šířka obou kol na valivých válcích. Pokud nejsou kola
přesazena (Obr 4.1), je to většinou šířka kola. Tato šířka je používána pro
pevnostní kontroly ozubení.
Je-li zaškrtávací políčko na tomto řádku zaškrtnuté, je "Pracovní šířka ozubení"
automaticky vyplněna menší hodnotou šířky ozubení z předchozího řádku [4.9]
Parametr vyjadřuje poměr mezi zadanou šířkou pastorku a jeho vypočítaným roztečným průměrem. Maximální hodnota je uvedena v zeleném poli vpravo.
Je počítána jako hmotnost plných válců (bez odlehčení a otvorů). Slouží pro rychlou orientaci při návrhu.
Poznámka: U vnitřního ozubení je hmotnost kola počítána jako trubka s tloušťkou stěny rovnou výšce zubu.
Na řádku je uveden vždy menší z koeficientů pro pastorek a kolo. V prvním
sloupci je koeficient bezpečnosti na únavu v dotyku, ve druhém sloupci pak
Je to kolmá (nejmenší) vzdálenost mezi nepracovními boky zubů. Boční vůle je nutná pro vytvoření souvislé vrstvy maziva na bocích zubů a pro překlenutí výrobních nepřesností, deformací a tepelných dilatací jednotlivých členů mechanismu. Velmi malá vůle se vyžaduje u převodů řídících systémů a přístrojů a pokud ji nelze vyloučit, používá se soukolí s automatickým vymezováním boční vůle. Velkou boční vůli je třeba volit u silně namáhaných soukolí (teplotní dilatace) a rychloběžných soukolí (hydraulické odpory a rázy při vytlačování oleje z mezizubních prostorů).
V praxi se volí empiricky a je možné se řídit doporučenými hodnotami na řádku
[4.16].
Po zadání boční vůle je příslušným způsobem upravena pracovní osová vzdálenost [6.10] tak, aby vznikla zadaná boční vůle. Při výpočtu ozubení na přesnou osovou vzdálenost [14] je naopak opravena korekce ozubení [5.6] tak, aby bylo dosaženo zadané boční vůle.
Volba součinitelů posunutí x1 a x2 je základní úloha při návrhu ozubeného soukolí, především u kol s přímými zuby. Posunutí má vliv nejen na geometrické, ale i na kinematické a pevnostní charakteristiky. Při návrhu korekcí je nutné nejprve splnit funkční požadavky a potom je možné korekce optimalizovat tak, aby zlepšovaly některé další parametry soukolí.
Přibližováním nebo oddalováním výrobního nástroje od středu kola se mění tvar a tím i vlastnosti evolventního ozubení. Vytváří se tak korigované ozubení. Na obrázku je:
Korigováním ozubení je možné:
Příklad profilu zubu (z=10, a=20;
Při stanovení hodnot korekcí je třeba nejprve splnit funkční požadavky na ozubení, kde mezi nejdůležitější patří
Při zajištění funkčních požadavků je potom možné dále optimalizovat korekce
ke zlepšení jednoho či více
Příklad tabulek maximálních hodnot korekcí pro součinitel
Na levém obrázku jsou uvedeny důležité kružnice pastorku a kola ve vzájemném záběru, kde:
Na pravém obrázku je uveden tvar zubu pastorku (modrá) a tvar zubu kola (černá).
Na obrázku tvaru zubu a nástroje je možné vizuálně kontrolovat tvar zubu a záběr nástroje. Černě je vykreslen přesný tvar zubu, zeleně pak přesný tvar obráběcího nástroje. Přepínání mezi zobrazením zubu pastorku a zubu kola a nastavení natočení nástroje v záběru je možné na řádku [5.15].
Je to minimální
hodnota korekce, kterou je možné použít, aniž by došlo k podříznutí zubů. Je to minimální
hodnota korekce, kterou je možné použít, aniž by došlo ke zúžení zubů. Pro rychlou změnu rozdělení korekcí je určen tento posuvník. Pokud je
zaškrtnuté zaškrtávací políčko napravo od posuvníku, pohyb
posuvníku řídí rozdělení součtu korekcí [5.6] na jednotlivá kola. Je výhodné
tuto funkci použít v okamžiku, kdy chcete optimalizovat některý z kvalitativních
či pevnostních parametrů ozubení, z nichž ty nejdůležitější jsou uvedené na
řádcích [5.8-5.14]. Zde je uvedeno rozdělení celkového posunutí na pastorek a kolo. Pokud chcete
zadávat jednotkové posunutí pastorku z klávesnice, odškrtněte zaškrtávací
políčko na řádku [5.5]. Poznámka: U vnitřního ozubení je
uvedena na této řádce ještě minimální hodnota korekce x1, která zajišťuje
existenci ozubení. Hodnota x1 nesmí být v žádném případě menší! Ve sloupci nalevo je vstupní políčko pro zadání součtu posunutí, které je
potom rozděleno na jednotlivá kola. V pravém sloupci je uvedena minimální
hodnota, vyplývající z podmínky mezního valivého úhlu záběru. (Součet
jednotkových posunutí musí být vždy větší).
Při změně korekcí je vhodné sledovat chování těchto ukazatelů. Překročení
kritických hodnot je signalizováno změnou barvy číslice. Detailní vysvětlení [8.1] a [8.2]
Je to bezrozměrný parametr (podíl tloušťky zubu a modulu) a je především
závislá na tvaru zubu. Vliv mají následující parametry: Zpravidla bývá 0.25 - 0.4. Větší pro malé hodnoty jednotkového posunutí a
kalená kola. Menší hodnota než doporučená je signalizována červeným textem,
překročení hranice špičatosti zubu pak červeným políčkem. Jedna z nejčastějších optimalizačních
úloh je nalezení takových korekcí x1 a x2 aby byly vyrovnány měrné skluzy na
hlavách / patách kola a pastorku. Princip je popsán v odborné literatuře. V
tomto výpočtu je na řádku [5.10] a [5.11] uvedena velikost měrného skluzu na
patě (hlavě) pastorku (kola). Posouváním jezdce na řádku [5.5] a tím i změnou
velikosti korekce x1 a x2 snadno naleznete takové hodnoty korekcí, při nichž
jsou velikosti měrných skluzů na řádku [5.10] a [5.11] přibližně shodné.
Tento způsob optimalizace je vhodný
pro kola s přibližně stejným počtem zubů a zhotovených ze stejného materiálu.
Při různých počtech zubů přichází zuby pastorku častěji do záběru než zuby kola
a při vyrovnaných měrných skluzech je potom pata pastorku více náchylná na
tvorbu pitingu.
Podrobnější informace [10]. V tomto řádku vyberte jestli má být
zobrazen detailní profil zubu pastorku nebo kola a posuvníkem nastavíte natočení
nástroje v záběru. V tomto odstavci jsou přehledně vypsány všechny základní rozměrové parametry
ozubení. Pro názornost uvádíme obrázek těch nejdůležitějších rozměrových
parametrů. Pro hlubší vysvětlení jednotlivých parametrů doporučujeme použít
odbornou literaturu. Značení rozměrů dle ISO (DIN) Značení rozměrů dle ANSI (AGMA) V tomto odstavci jsou uvedeny minimální počty zubů, které je možné použít při
nulové korekci, aniž by došlo k podřezání či zúžení zubu. Jedná se o parametry, které podávají informace o kvalitě navrhovaného
ozubení. Je vhodné jejich porovnání s doporučenými hodnotami. Pro plynulý záběr soukolí je nezbytné, aby dříve
než ze záběru vystoupí jeden pár spoluzabírajících zubů, druhý již do záběru
vstoupil. Součinitel záběru v čelní rovině (levý sloupec) říká, kolik zubů je
současně v záběru. Při hodnotě ea=1 odpovídá meznímu případu, kdy je v
záběru trvale jeden pár. Při hodnotě
Podle náročnosti soukolí by neměl tento parametr
být menší než 1.1 - 1.2. Je to součet součinitele záběru v čelní rovině a
osové rovině. Pro jeho určení platí stejná doporučení jako pro
Tento parametr říká, jaký je poměr mezi průměrem
patní kružnice a vnitřním průměrem ozubeného věnce dx/df (Obr 8.3). Nabývá
hodnot v rozsahu 0-1. V případě že vyhodnocované kolo bude vyrobeno jako plný
disk (bez odlehčení), je parametr = 0. Tento parametr má vliv na výpočet
kritických otáček soukolí. Jsou otáčky, při nichž se úhlová
rychlost otáčení ztotožňuje s vlastní úhlovou frekvencí kmitání soukolí. Je podíl otáček pastorku a "Kritických otáček". Jestliže navrhované soukolí pracuje v oblasti
kritických otáček (N ~ 1), je resonanční poměr N vyznačen červeným číslem. V
tomto případě byste měli provést úpravy navrhovaného soukolí (změna počtu
zubů) popřípadě konzultovat se specialistou. Je počítána
jako hmotnost plných válců (bez odlehčení a otvorů). Slouží
pro rychlou orientaci při návrhu. Přesné určení součinitele ztrát je obtížné. Proto je zde použit přibližný
výpočet vycházející z počtu zubů, součinitele záběru, úhlu beta a součinitele
tření. Součinitel tření je volen na základě zvoleného stupně přesnosti ozubení
[2.6] v rozmezí 0.04-0.08 Norma ISO 6336 definuje 5 úrovní (A,B,C,D,E)
složitosti stanovování koeficientů používaných pro výpočet koeficientů
bezpečnosti. Při stanovování koeficientů v tomto výpočtu je použito
nejčastěji metodik B a C (výjimečně D). Pro palcový výpočet ozubení je pro výpočet koeficientů bezpečnosti použita
metodika podle norem AGMA 2001-C95, Běžně se provádějí dva základní pevnostní výpočty a to na ohyb a na dotyk. V
tomto výpočtu jsou počítány následující koeficienty bezpečnosti: Jako výchozí hodnoty koeficientu bezpečnosti můžete použít: Koeficienty bezpečnosti můžete následně upravit podle všeobecných doporučení
pro volbu koeficientů bezpečnosti a podle vlastních zkušeností. Je dopočítána po stisknutí tlačítka "Calc". Parametr udává pravděpodobnost, s jakou nastane porušení soukolí. Vychází z
grafu (viz obrázek). Pravděpodobnost poruchy je funkcí míry bezpečnosti Smin
[10.1, 10.2]
a variačního součinitele Vs [10.5]. U běžných soukolí by se měla výpočtová pravděpodobnost poruchy pohybovat
okolo 1%, u důležitých soukolí by její hodnota měla být pod 0.1- 0.01% (u velmi
důležitých soukolí i méně). V tomto odstavci jsou uvedeny dva
základní kontrolní rozměry ozubení. Jedná se o rozměr přes zuby W [11.3] a
rozměr přes válečky a kuličky M [11.6]. Po odškrtnutí zaškrtávacího políčka
napravo od hodnoty počtu zubů přes které se měří [11.2] a průměru
válečku/kuličky [11.5] můžete zadat vlastní hodnoty. V zatíženém soukolí vznikají síly, které jsou přenášeny na konstrukci stroje. U ozubení se šikmými zuby vzniká dodatečný ohybový moment, který je nutno
brát v úvahu při návrhu hřídele. Je další důležitý kvalitativní parametr, který má
vliv na vyžadovanou přesnost soukolí [2.6] a na způsob mazání (Mazání
kol). Je další kvalitativní ukazatel, který je používán
pro výpočet "Součinitele nerovnoměrnosti zatížení zubu". V převážné většině případů není osová vzdálenost
pastorku a kola výsledkem výpočtu ozubení, ale jedná se o jeden ze vstupních
parametrů, které je nutné dodržet. Často se také volí osová vzdálenost z
normalizované řady. Požadovanou osovou vzdálenost je možné dosáhnout dvěma
způsoby a to: Tento odstavec umožňuje orientační výpočet
ztrátového tepla a plochu převodové skříně, nutnou pro odvedení tohoto tepla. Teplota oleje ve skříni by se měla pohybovat v
rozmezí 50-80 °C s tím že pro menší moduly ozubení by měla být nižší. Přesnější
určení teploty je závislé na zvolené konstrukci a použitých materiálech. Při
vyšší teplotě oleje vzniká nebezpečí snížení boční vůle v ozubení a ozubení by
se mohlo zadřít. Je závislý na konstrukci a okolním prostředí převodové skříně. Předběžně je
možné volit: pro ANSI: Je závislý na celkovém přenášeném výkonu a na účinnosti ozubení. Parametr udává minimální plochu převodové skříně nutnou pro odvedení
ztrátového výkonu a udržení požadované teploty oleje. V tomto odstavci jsou navrženy průměry hřídelí
(ocel), které odpovídají požadovanému zatížení (přenášený výkon, otáčky). Tyto
hodnoty jsou pouze orientační, pro konečný návrh je vhodné použít přesnějšího
výpočtu.
V praxi často nastává situace, že jste postaveni
před neznámé ozubení a je nutné dopočítat jeho parametry (konkurenční srovnání,
výroba náhradního kola....). Proto je zde jednoduchý nástroj, který by měl
usnadnit prvotní výpočet základního parametru - modulu. Je zřejmé, že uvedený postup vyžaduje určitou praxi a zkušenost, nicméně u
běžných ozubení, u kterých se dá předpokládat, že byly vyráběny běžnými
normalizovanými nástroji a postupy, vede celkem spolehlivě k rozumným výsledkům. V tomto odstavci jsou k dispozici pomocné výpočty.
Při zadávání hodnot použijte stejné jednotky jako v hlavním výpočtu. Přenos
zadaných a spočítaných hodnot do hlavního výpočtu provedete stisknutím tlačítka "OK". Při rozhodování o způsobu mazání ozubení se řiďte následující tabulkou. Informace o
možnostech 2D a 3D grafického výstupu a informace o spolupráci se 2D a 3D CAD
systémy naleznete v dokumentu "Grafický
výstup, CAD systémy". Úhel nastavuje pootočení výkresu sestavy kol vzhledem k vodorovné
ose (obrázek - viz. tlačítko). Těmito parametry nastavte zkosení ozubeného kola podle obrázku. Kromě standardního zobrazení, které
se používá na výkresech sestav a detailů je možné vykreslit i detailní zobrazení
zubu, detail celého kola, zobrazení záběru kol a výkres nástroje. Bok zubu je
počítán ze simulace záběru nástroje s obráběným kolem, což umožňuje zjistit
přesný tvar zubu včetně paty zubu. Detailní výkres celého kola pak může sloužit
jako podklad pro zhotovení přesného modelu ve 3D CAD systému, nebo jako vstupní
data pro výrobu kola. Výrobní nástroj (B) jehož rozměry
jsou definované v odstavci [3] je odvalován postupně po kružnici (C) s krokem
úhlu W
a vytváří tak
křivku zubu (A) v jednotlivých bodech (2). Zde zadejte počet zubů, které mají
být vykresleny v částečném vykreslení. Zuby pastorku jsou vykresleny ve směru
nahoru, zuby kola ve směru dolů, vždy symetricky podle svislé osy. Na obrázku
jsou pro pastorek zvoleny 3 zuby (spodní kolo) a pro kolo 4 zuby. Definuje počet bodů (úseků) na hlavě
poloviny zubu viz obrázek [19.4], odkaz (1). Definuje počet bodů (úseků), které
tvoří kompletní bok zubu viz obrázek [19.4], odkaz (2). Upozornění: Při větším počtu bodů
může být výkres kompletního ozubení značně veliký a čas generování i několik
desítek sekund. Definuje přírůstek úhlu po kterém se
odvaluje (pootočí) nástroj při obrábění boku zubu viz obrázek [19.4], úhel W. Definuje, kolik bude zobrazeno poloh
při vykreslení záběru zubů. Jelikož je nutné a vhodné kontrolovat
u vnitřního ozubení nejen záběr vlastních zubů ale i možné kolize zubů je v
případě vnitřního ozubení vygenerován výkres kompletního záběru vnějšího i
vnitřního kola. Počet kopií zubu při kontrole záběru [19.9] v tomto případě
udává počet kopií pastorku. Udává pootočení pastorku mezi
jednotlivými kopiemi pastorku, které jsou generované při kontrole záběru. Přepínač "Výkres bez os" definuje, jestli budou ve vkládaném výkrese
odstraněny osy. Ukázka 3D modelu
Informace o
nastavení parametrů výpočtu a nastavení jazyka naleznete v dokumentu "Nastavení
výpočtů, změna jazyka".
Všeobecné informace o tom, jak je možné měnit a rozšiřovat sešity výpočtu, jsou
uvedeny v dokumentu "Úpravy
sešitu (výpočtu)". Způsob tepelného zpracování 5.2 Přípustné podříznutí zubu.
5.3 Zabraňující podřezání zubu.
5.4 Zabraňující zúžení zubů.
5.5 Nastavení jednotkového posunutí pastorku.
5.6 Jednotkové posunutí pastorku a kola.
5.7 Součet jednotkových posunutí (min. hodnota).
Kvalitativní ukazatele.
5.8 Součinitel celkového záběru.
5.9 Jednotková tloušťka zubu na hlavové kružnici.
Doporučené hodnoty
5.10, 5.11 Velikost měrného skluzu
na patě/hlavě.
5.12 Součet všech měrných skluzů.
5.13, 5.14 Koeficienty bezpečnosti na únavu v dotyku a ohybu.
5.15 Zobrazení zubu a natočení
nástroje pro.
Základní rozměry ozubení. [6]
Doplňkové parametry ozubení. [7]
Kvalitativní ukazatele ozubení. [8]
8.1 Součinitel záběru v čelní rovině | osové
rovině.
Doporučená hodnota:
8.2 Součinitel celkového záběru.
Doporučená hodnota:
8.3 Koeficient odlehčení kola.
8.4 Kritické otáčky.
8.5 Resonanční poměr.
8.6 Přibližná hmotnost soukolí.
8.7 Účinnost převodového soukolí.
Součinitele pro výpočet koeficientů bezpečnosti.
Výpočet podle ISO.
Výpočet podle AGMA.
Poznámka:
Koeficienty bezpečnosti. [10]
10.5 Variační součinitel pro výpočet pravděpodobnosti poruchy.
10.6 Pravděpodobnost poruchy.
Kontrolní rozměry
ozubení. [11]
Silové poměry
(síly působící na ozubení). [12]
12.5 Ohybový moment.
12.6 Obvodová rychlost na roztečné kružnici.
12.7 Šířkové / měrné zatížení.
Parametry zvoleného materiálu. [13]
Tip: Vlastní materiálové hodnoty můžete zadat na listu "Materiál".
Výpočet ozubení na zadanou osovou vzdálenost.
[14]
Postup:
ID
Pořadové číslo
z1/
Počet zubů pastorku
z2/N2
Počet zubů kola
i
Převodový poměr
b
Úhel sklonu zubů
S
x
Součet jednotkových posunutí
A...Změnou jednotkového posunutí -
B...Změnou úhlu sklonu zubů - Tip1: Pro výpočet navrhovaných řešení v tabulce [14.2] jsou jako vstupní informace
použity informace z hlavního výpočtu. Jedná se o úhel alfa [4.2], úhel beta
[4.3] a normálný modul [4.6]. Proto pokud nejste spokojeni s tabulkou
navrhovaných řešení, měňte i tyto vstupní hodnoty.
Tip2: Pokud nejste nuceni (z konstrukčních hledisek) použít určitou
osovou vzdálenost a chcete použít pouze normalizovanou hodnotu, doporučujeme
provést nejprve běžný návrh (včetně pevnostní kontroly) a pak použít nejbližší
vyšší normalizovanou hodnotu osové vzdálenosti.
Výkon,
oteplení, plocha skříně
15.1 Teplota okolního vzduchu.
15.2 Maximální teplota oleje.
15.3 Koeficient odvodu tepla.
pro ISO:
15.4 Ztrátový výkon.
15.5 Plocha převodové skříně.
Předběžný návrh
průměru hřídelí (ocel). [16]
Přibližný výpočet modulu existujícího kola. [17]
Postup při identifikaci.
Seznam možných porovnávaných a měřených parametrů
Pomocné výpočty. [18]
Mazání kol.
Typ mazání
Obvodová rychlost v
[m/s]
[ft/min]
Brodivé mazání
< 12
< 2400
Tlakové rozstřikové
mazání
> 12
> 2400
Olejovou mlhou
> 60
> 12000
Výška hladiny - kolo je ponořeno v oleji na 0.5 - 3 násobek výšky zubu.Grafický výstup, CAD systémy.
Dodatky - Tento výpočet:
Úhel a.
Úhel b, zkosení ozubení.
19.4 Detailní výkres zubu a kola.
Na listu "Souřadnice"
jsou v tabulce uvedeny souřadnice bodů pravé strany křivky zubu (pastorek i
kolo) v souřadné soustavě X,Y s bodem 0,0 ve středu kola. Pro přepočítání a
vygenerování aktuálních souřadnic podle nastavení z odstavce [19] stiskněte
tlačítko "Občerstvit".Princip výpočtu (generování) křivky
zubu:
19.5 Počet vykreslených zubů
19.6 Počet bodů hlavy zubu
Rozsah povolených hodnot: <2 - 50>, doporučeno: 519.7 Počet bodů boku zubu
Rozsah povolených hodnot: <10 - 500>, doporučeno: 30 a více19.8 Odvalení (pootočení) nástroje
mezi záběrem
Rozsah povolených hodnot:
<0.02 - 10>, doporučeno: 0.519.9 Počet kopií zubu při kontrole
záběru
Vnější ozubení
Rozsah povolených hodnot: <3 - 100>, doporučeno: 20
Vnitřní ozubení.
19.10 Pootočení pastorku při
kontrole záběru
Tip:
Pokud potřebujete vytvořit přesný model ozubení ve 3D CAD
systému, postupujte následovně:
Upozornění: Pokud chcete modelovat šikmé ozubení (
b > 0)
je nutné
nastavit ve výpočtu příslušný úhel a v CAD systému vytáhnout vygenerovaný profil
současně s nastavením úhlu stoupání.
Nastavení,
změna jazyka.
Uživatelské úpravy
výpočtu.
Dodatky - Tento výpočet:
1...Tepelně nezpracovaná, normalizačně žíhaná
2…Zušlechtěná
3…Cementovaná, kalená, povrchově kalená
4…Nitridovaná