מהו יחס המגע של גלגיל?

Time : 2025-09-05

העברת גלגיל היא אחת הדרכים המכאניקליות היסודיות והנפוצות ביותר למעבר כוח, כאשר הביצועים שלה קובעים ישירות את האמינות, היעילות ואריכות החיים של הציוד המכאניקלי. מבין מדדי הביצוע המרכזיים של מערכות גלגיל, יחס מגע (CR) מופיע כאינדיקטור חשוב להערכת רציפות ההעברה. הוא משפיע בצורה מכרעת על רעידה, רעש, יכולת נשיאת עומס ודقة העברה. 글осריה זה חוקר את המושגים המרכזיים, עקרונות החישוב, אסטרטגיות העיצוב ויישומים הנדסיים מעשיים של יחס מגע הגליל, ומציע תובנות ניתנות ליישום עבור מהנדסים ומעשימים.

1. מושגים מרכזיים וחשיבות יחס המגע

1.1 הגדרת יחס המגע

יחס מגע (CR) מוגדר כמספר הממוצע של זוגות השיניים שמשתתפות בו-זמנית בעת התmeshingt השיניים. גאומטרית, הוא מייצג את היחס בין אורך קו המגע בפועל לבין המרווח הבסיסי (המרחק בין נקודות מתאימות בשיניים סמוכות לאורך המעגל הבסיסי). יחס מגע גדול מ-1 הוא תנאי הכרחי להעברת שיניים רציפה —הוא מבטיח כי הזוג הבא של שיניים נכנס לדחייה לפני שהזוג הקודם מפסיק את הקשר, ומבטל הפסקות בשידור.

1.2 המשמעות הפיזיקלית של יחס ההתקשרות

יחס ההתקשרות קובע ישירות את תכונות הביצוע המרכזיות של מערכות הילוכים:

רגישות של מערכת ההעברה : יחס CR גבוה יותר פירושו ששיניים רבות יותר מחלקות על העומס בו-זמנית, מפחיתות תנודות עומס לשן יחידה ומשפרות את יציבות ההעברה.
בקרת רעש ורטט : CR מספק ממזג את המImpact בעת כניסת השן ויציאתה, ובכך מפחית את אמפליטודת הרטט ורמת הרעש.
קיבולת נישואית : הפרסה המופצת על פני שיניים רבות מפחיתה את המאמץ על כל שן בנפרד, ומאריכה את חיי השירות של הגליל.
דיוק תמסורת : שומר על העברת תנועה רציפה, מפחית שגיאות מיקום ביישומים מדויקים.

1.3 סיווג יחס אחיזה

יחס האחיזה מסווג לפי תכונות מבניות של הגליל וכיוון השינור:

יחס אחיזה רוחבי (εα) : מחושב במישור הסיום (מישור רדיאלי) של הגליל, חל על גלילים ישרים וגלילים מסולסלים
יחס מגע פנים (εβ) : ייחודי לגלילים מסולסלים, הוא מתחשב במeshing לאורך הכיוון הצירי (רוחב השן) עקב זווית הסליל
יחס מגע כולל (εγ) : הסכום של יחס המגע הרוחבי ויחס המגע הפנים (εγ = εα + εβ), אשר משקף במלואה את ביצועי המאשינג של הגלילים המסולסלים

2. עקרונות חישוב עבור סוגי גלילים שונים

2.1 חישוב יחס מגע של גלילים ישרים

גלילים ישרים סומכים רק על יחס מגע רוחבי (εα), מחושב באמצעות שלוש שיטות עיקריות:

(1) נוסחת יחס גאומטרי

הנוסחה הבסיסית ליחס מגע רוחבי היא:
εα = [√(ra₁² - rb₁²) + √(ra₂² - rb₂²) - a·sinα'] / (π·m·cosα)
כאשר:‏

ra₁, ra₂ = רדיוס מעגל ההוספה של גלגלי השיניים הנע ומנוע
rb₁, rb₂ = רדיוס מעגל הבסיס של גלגלי השיניים הנע ומנוע
a = המרחק האמיתי בין המרכזים של השיניים
α' = זווית הלחיצה הפעילה
m = מודול
α = זווית לחיצה סטנדרטית (בדרך כלל 20°)

(2) יחס אורך קו ההטמעה

מכיוון ש- CR שווה ליחס בין אורך קו ההטמעה בפועל (L) לפס דרגת הבסיס (pb), ניתן לכתוב את הנוסחה גם כך:
εα = L / pb = L / (π·m·cosα)

(3) נוסחה מפושטת לגלילים סטנדרטיים

עבור גלילים מותקנים סטנדרטית (a = a₀) (מקדם ראש שן ha* = 1, מקדם רווח c* = 0.25), החישוב מפושט ל:
εα = [z₁(tanαa₁ - tanα') + z₂(tanαa₂ - tanα')] / (2π)
כאשר αa = זווית לחץ מעגל ראש השן.

2.2 חישוב יחס המגע בגליל מסיל

לגלילים מסיל יש גם יחס מגע traverse וגם face, מה שנותן יחס מגע כולל גבוה יותר וחלידה טובה יותר בהשוואה לגלילים ישרים.

(1) יחס מגע Traverse (εα)

מחושב באופן זהה לגלילים ישרים אך תוך שימוש ב פרמטרים traverse (מודול טרנסורסלי mt, זווית לחץ טרנסורסלית αt) במקום פרמטרים סטנדרטיים.

(2) יחס מגע פנים (εβ)

εβ = b·sinβ / (π·mn) = b·tanβ / pt
כאשר:‏

b = רוחב שן
β = זווית סליל
mn = מודול נורמלי
pt = פITCH טרנסורסלי

(3) יחס מגע כולל (εγ)

εγ = εα + εβ
שיניים בורגיות בדרך כלל מצליחות להשיג ערכי CR כולל של 2.0–3.5, שהם גבוהים בהרבה מהטווח 1.2–1.9 של שיניים ישרות.

2.3 חישוב יחס המגע של צמד גלגלי שיניים פנימיים

זוגות גלגלי שיניים פנימיים (בהם גלגל שיניים אחד מתאמה פנימה אחר) משתמשים בנוסחה معدلת ליחס מגע traverse, תוך התחשבות ביחס ההפוך בין מעגלי addendum ו dedendum:
εα = [√(ra₁² - rb₁²) - √(ra₂² - rb₂²) + a·sinα'] / (π·m·cosα)
הערה: ra₂ מתייחס כאן לрадיוס מעגל החיסור של הגלגל הפנימי.

3. גורמים עיקריים המושפעים מיחס המגע

3.1 השפעת פרמטרים גאומטריים

פרמטר	השפעה על יחס המגע	הערות
מספר שיניים (z)	ערך z גבוה יותר → CR גבוה יותר	שיניים קטנות יותר משפיעות באופן משמעותי יותר
מודול (מ"מ)	השפעה מינימלית	משפיע בעיקר על גובה השן, לא על החפיפה בבירכוב
זווית הלחץ (α)	ערך α גבוה יותר → CR נמוך יותר	ערך סטנדרטי של α הוא 20°; 15° משמש כאשר נדרשת ערך CR גבוה יותר
מקדם החזית (ha*)	ערך ha* גבוה יותר → CR גבוה יותר	ערכים גבוהים מדי עלולים לגרום להתערבות עקומות מעבר

3.2 השפעת פרמטרים ספציפיים על גלגלי שיניים ספירליים

זווית ספירה (β) : זווית β גדולה יותר מגדילה את יחס המגע הפנים (εβ) אך גם מעלה את כוחות הציר, ודורשת תמיכה חזקה יותר של ל bearings.
רוחב שן (b) : cuanto ש b ארוך יותר מגדיל את εβ בצורה ליניארית, אם כי מוגבל על ידי דיוק המכונה וalinemen ההתקנה.

3.3 השפעת פרמטרי ההתקנה

מרחק מרכז (a) : cuanto ש a גדול יותר מקטין את היחס המ>Contact (CR); ניתן לאזן זאת באמצעות גלגלי שיניים עם פרופיל מוזז .
מקדם הזזה של הפרופיל : שינוי פרופיל חיובי מתון יכול להגביר את יחס המגע (CR), אך חייב להיות מאוזן מול מדדי ביצוע אחרים (למשל, חוזק שורש השן).

4. עיצוב ואופטימיזציה של יחס המגע

4.1 עקרונות עיצוב בסיסיים

דרישות מינימום ליחס המגע : גלגלי שיניים תעשייתיים דורשים εα ≥ 1.2; גלגלי שיניים במהירות גבוהה דורשים εα ≥ 1.4.
טווחים אופטימליים : גלגלי שיניים ישרים: 1.2–1.9; גלגלי שיניים חציוניים: 2.0–3.5.
הימנעות מיחס מגע שלם : יחס מגע שלם עשוי לגרום להשפעות התאמה מסונכרנות, הגורמות להגברת וויברציה.

4.2 אסטרטגיות לשיפור יחס המגע

אופטימיזציה של פרמטרים
- הגדילו את מספר השיניים (הקטינו את המודול אם יחס ההעברה קבוע).
- אמצו זווית לחץ קטנה יותר (למשל, 15° במקום 20°).
- הגדילו את מקדם הגובה (עם בדיקות התערבות).
בחירת סוג גלגל שיניים
- להעדיף גלגלי שיניים ספירליים על פני גלגלי שיניים ישרים לייצור CR כולל גבוה יותר.
- השתמשו בצלעות כפליות או גלגלי שיניים דג כפליים כדי לאפס את הכוחות האקסיוניים תוך שמירה על CR גבוה.
עיצוב העקומה המוזחת
- העתקה חיובית מתונה מאריכה את קו ההתאמה בפועל.
- זווית לחץ معدلת (העברה זוויתית של העקומה) משפרת את תכונות ההתאמה.
עיצוב שיניים
- ההפחתה מסירה את מתח ההשתתפות.
- גיזום משפר את התפלגות העומס לאורך רוחב השן.

4.3 איזון יחס המגע (CR) עם מדדי ביצוע אחרים

כוח כופף : יחס מגע גבוה מפחית עומס בודד על שן אחת אך עלול להדקים את שורשי השן; יש להתאים את עובי השן במידת הצורך.
прочות במגע : ריבוי שיניים במנעול מאריך את חיי העייפות במגע.
יעילות : יחס מגע גבוה מדי מגדיל החיכוך בשל החלקה; יש לדייק כדי להשיג איזון בין חלקות ליעילות.
רעש : יחס מגע שאינו שלם מפזר את האנרגיה של תדר המנעול, מפחית רעש טוני.

5. יישומים הנדסיים של יחס המגע

5.1 עיצוב תיבת הילוכים

קופסאות הילוכים למכונות עיבוד : שימוש בתריסים מדויקים εα = 1.4–1.6 כדי להבטיח פעולות חיתוך יציבות.
קופסאות הילוכים לאוטומובילים : תריסים בורגיים נפוצים על מנת לדייק את ביצועי NVH (רעש, ויברציה, קשיות) על ידי התאמת εβ.

5.2 אבחון תקלות ו הערכת ביצועים

ניתוח רעידות : מאפייני CR מתבטאים בתדר השרשראות; CR חריג לרוב קשור להגברת הויברציה.
בקרת רעש : אופטימיזציה של CR מפחיתה רעש תריסים, במיוחד ביישומים במהירות גבוהה (למשל, תיבת הילוכים של רכב חשמלי).

5.3 תנאים מיוחדים של פעולה

קופסאות הילוכים כבדות : מיכשור כרייה משתמש ב εγ ≥ 2.5 כדי לחלק עומסים כבדים בצורה שווה.
שיניים מהירות : לשיניים באווירוספּייס יש צורך ב-εα ≥ 1.5 כדי לאפשר ספיגת מכה בהטיה במהירות סיבוב גבוהה.
מנועים מדויקים : במשננים של רובוטים יש עדיפות לדיוק של CR כדי למזער שגיאות בשידור.

6. מסקנות וтенדנסים עתידיים

יחס ההטיה הוא מדד מהותי לאיכות שידור השיניים, ועיצובו הנכון קריטי להנדסה מכאנית מודרנית. מפרמטר גאומטרי סטטי, ה-EV התפתח למדד כולל המשלב מאפייני מערכת דינמית, בעקבות התקדמות בטכנולוגיות חישוב ובבדיקות. מחקר עתידי יתמקד ב:

ניתוח של צימוד פיזיקלי מרובה : שילוב של השפעות תרמיות, אלסטיות ודינמיקת נוזלים בחישוב היחס CR.
מעקב בזמן אמת : מערכות מבוססות אינטרנט של הדברים למערכת הערכת CR בזמן אמת ותנאי ש מיטור.
התאמת חכמה : גלגלי שיניים בעלי בקרת פעילה המותאמים את תכונות ההנעה דינמית.
השפעות חומר חדש : בדיקה של התנהגות CR בגלגלי שיניים מחומרים מרוכבים.

בפועל, על מהנדסים להתאים את פרמטרי יחס המגע לתנאי הפעלה ספציפיים, תוך שיווי משקל בין רצינות, יכולת נשיאת עומס ויעילות. בנוסף, דיוק הייצור ואיכות ההתקנה משפיעים ישירות על יחס המגע בפועל, ולכן שליטה מחמירה באיכות היא חיונית להשגת מטרות העיצוב.

הקודם:ללא

הבא: סקירה מקיפה על טיפול תרמי: ידע מרכזי ויישומים

כל הקטגוריות

חדשות