Hammaspyörävälitykset - yleistä

Transkriptio

1 Hammaspyörävälitykset - yleistä [Decker] P 1 = M 1 1 M 1 = P 1 / 1 = M 2 / i = i I = 1 / 2 = n 1 / n 2 = z 2 / z 1 = = hyötysuhde missä 1 = käyttävä 2 = käytetty v = r, = 2 n n 6 = n 1 / i I x i II x i III

2 Hammaspyörätyypit a) Suorahampainen lieriöpyöräpari b) Sisähampainen lieriöpyöräpari c) Hammastanko - hammaspyörä d) Kartiohammaspyöräpari e) Ruuvipyöräpari f) Kierukka - kierukkapyöräpari [Decker]

3 Hammasgeometria - nimityksiä [SFS3535]

4 Normaali-, otsa- ja aksiaalileikkaus alaindeksit: t = otsaleikkaustaso, n = normaalileikkaustaso [SFS3535]

5 Hammasgeometria nimityksiä [SFS3535] Jakohalkaisija d: d mn 1,5 d akseli suoraan akselille työstettävä hammastus d mn 1,5 d reikä akselille kiinnitettävä hammaspyörä

6 Hammaspyörien geometriaa Hammastus - evolventti - sykloidi Tavoitteena - vierintä [SFS3535]

7

8 A A B B 5 C C 6 4 D D E E 1 2 F F PC NO G LIIKEVARSI VASTINVARSI TERALEVY NIVELRUUVI SYKLOIDI_Z12_M4_INSERT SYKLOIDI_Z15_M4_INSERT PART NAME G 1 1 QTY THIS DRAWING HAS BEEN PRODUCED USING AN EXAMPLE TEMPLATE PROVIDED BY SIEMENS PLM SOFTWARE FIRST ISSUED TITLE DRAWN BY H H CHECKED BY APPROVED BY ALL DIMENSIONS IN MM SIZE DRG NO. SHEET REV A2 Liikevarsikokoonpano_dwg1 A SCALE 1:1 SHEET 1 OF A2

9 Evolventtihammastus [Decker] on ryntökulma = 20 0, W 2 on jakohalkaisija ja b 2 on perusympyrä Ryntösuhde ilmoittaa kuinka suuren osan ryntömatkasta hammaspari ehtii kulkea keskinäisessä kosketuksessa ennen kuin edellä kulkenut hp-pari irtoaa.

10 Moduuli m ja jako p [SFS3094] p z = d p/ = z/d = m Valitaan moduuli m = d/z hampaan paksuus (= lujuus) hammaspyörien koot, kun i tunnetaan. p = m, m = p/, m min = b/, m max = d/z 1min Ryntökulma = 20 0, kylkikulma = 2

11 SFS 3093 mukaan: Moduulisarjat Sarja 1 0,5 0,6 0,8 1,0 1,25 1,5 2 2, Sarja 2 0,55 0,7 0,9 1,125 1,375 1,75 2,25 2,75 3,5 4,5 5,5 7 9 DIN mukaan: Sarja 1 0,1 0,12 0,16 0,2 0,25 0,3 0,4 Sarja 2 0,11 0,14 0,18, 0,22 0,28 0,35 0,45 0,55

12 Hampaan leveys b b < 1,2 d : hampaat laakeroinnin välissä b < 0,75 d: hampaat laakeroinin ulkopuolella b max = m : kts. taulukko alla valmistusmenetelmä laakerointi valamalla - 10 jyrsimällä, höyläämällä ei vaihdekotelossa 15 jyrsimällä, höyläämällä laakeroinin ulkopuolella 15 jyrsimällä, höyläämällä hyvä laakerointi vaihdekotelossa 25 jyrsimällä, höyläämällä tarkkuuslaakerointi 30

13 Hampaiden minimilukumäärä Ohjearvo nopeakäyntiset vaihteet z 1min = 16 keskinopeat vaihteet z 1min = 12 hidaskäyntiset vaihteet z 1min = 10 ulkopuolinen hammaspyöräpari z 1 + z 2 24 sisäpuolinen hammaspyöräpari z 2 - z 1 10 Profiilinsiirtokertoimien summa x 1 + x 2 (0,7 1,3) Ryntösuhde > 1

14 e fil z Kuva Profiulinsiirto tulee rajoittaa siten, että hammas ei terävöidy liikaa. s 0,2 mja ef 0,2 m o fi Jotta haluttu välityssuhde saataisiin aikaiseksi mahdollisimman pienessä tilassa, olisi tarkoi tuksen mukaista valita mahdollisimman vähiin hampaita pienelle pyörälle. Omat rajoituksensa tuo hammaspyöräparilta vaadittava käynnin tasaisuus, jota voidaan arvostella ryntösuht Kuva Vinouskulman vaikutus minimihammaslukuun (10). (ryntömatka/otsaperusjako) avulla. Tämän on oltava suurempi kuin yksi, mikä hammasluku 2l7, kun ryntökulmana on 20. Profiilinsiirrottomalla pyöräpa. vaatimuksena tarkoittaa z1+z rilla pienimmät hammasluvut ovat z1 + z2 = Kuvassa on DIN 3960:n mukaiset Hammastuksen alustava mitoitus evolventtihammastuksen geometriset rajoitukset. Vinohampaisella hammaspyörällä vi nouskulma vaikuttaa minimihammaslukua alentaen (kuva ). Hampaiden lukumäärä x Hampaiden minimimälirää rajoittaa ryntösuhde (), jonka tulee olla suurempi kuin 1,1, jotta 2,0 vaihteen käynti olisi tasainen. Taulukossa on annettu ohjearvoja hammaspyörien minimihammasluvulle (10). Taulukko Hamrnaspyörien minimihammaslukujen ohjearvoja (10). Ohjearvo Nopeakayntiset vaihteet Zjmjn = 16 a=db Keskinopeat vaihteet Zlmjn = Hidaskäyntiset vaihteet Zlmjn = 10 ULKOHAMMASTUS zv Ulkopuolinen hammaspyöräpari z1 + z2 24 z zv= -;-;; 3-10 Sisäpuolinen hammaspyöräpari z1 0,2 m Jakohalkaisija -1,5 Akselin halkaisija rajoittaa hammaspyörän jakohalkaisijaa. Akselille jyrsittävän hammas Pyöränjakohalkaisijan tulee olla -2,0 Kuva D1N 3960:n mukaiset geometriset rajoitukset evolventtihammastukselle (9). 1,5 dseii (6.1-24) 1

15 Hammastustiedot piirustuksiin (SFS 3959) Lieriöhammaspyörät Piirustuksessa (piirretään!) esitettävät mitat ja tiedot: päähalkaisija toleransseineen hampaan leveys akselireiän halkaisija toleransseineen asennuspinta hampaan kyljen pinnankarheus (+ tyvipinnan ja tyvipyöristyksen pk.) pituushelpotetut tai tynnyrimäiset hampaat erillisen kuvan avulla

16 Lieriöhammaspyörän piirustus

17 Vinohampainen lieriöpyörä

18 Vinohampainen pyöräpari

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35 s sc S.ijkre, 6rundkreis BiId 21.4/10. Messung der Zahndickensehne 4 Bild 21.4/11. Messung der Zahnhöhe i ftber der kon mit der Zahnmel3schieblehre. Am Teilkreis: stantensehne 5. mit der Zahnmellschieblehre. 4,. = 8 = d sun p11, mit d naoli Tafel 22.1/11: = /da cos sin cd/ 2. = cl sin (pcos 3jl)/cos 2 3, ha ha + dip 2 cos 1 /3/4, = s/d = s,/(d eos /3). w5 W3pOp I3iId 21.4/12. Mcssung der Zahnweite TV fiber 3 und 5 Zklme (D1N 3960). clm 5Ieflkreisdurchrnesser fbr die Zahnwcite. 1 2-z BiId 21.4/13. Messung des diametralen Zweikugelmalies Md (D1N 3960).

36 Profiilinsiirto

37 Positiivinen Negatiivinen Ryntökulma vierintäpinnalla Akseliväli, toisaalta a w = a d + (x 1 +x 2 )m n a d = m t (z 1 + z 2 )/2, m t = m n /cos, = vinouskulma 1) Nollapyöräpari => x 1 = x 2 = 0 2) V-nolla-pyöräpari => x 1 + x 2 = 0 3) V-plus-pyöräpari => x 1 + x 2 > 0 4) V-miinus-pyöräpari => x 1 + x 2 < 0

38 Hammastustiedot piirustuksiin (SFS 3959) Lieriöhammaspyörät Taulukossa annettavat tiedot (esimerkki) Hammastustiedot Normaalimoduuli m n 5 Hammasluku z 101 Perusprofiili SFS Vinouskulma 15 0 Kätisyys oikea Jakohalkaisija d 522,81 Profiilinsiirtokerroin x +0,4 Hampaan paksuus: -0,12 193,68-0,50 / 13 Hammasvälimitta/mittahammasluku W/k Tarkkuusluokka ja toleranssiasema 8 FL SFS 3995 Akseliväli a w ,045 Vastapyörän hammasluku z 25 Vastapyörän piirustuksen numero 12345

39 SUORAHAMPAINEN LIERIÖPYÖRÄPARI ( =0, Ryntökulma on tavallisesti 20 0 ) ULKOHAMMASTUS SISÄHAMMASTUS jakohalkaisija d = m z d = m z perushalkaisija d b = d cos d b = d cos jako p = m p = m hampaan korkeus h = 2,25 m - h a h = 2,25 m - h a pääkorkeus h a = m (1 + x) - h a h a = m (1 - x) - h a tyvikorkeus h f = m(1,25 x) h f = m(1,25 + x) päähalkaisija d a = d + 2h a d a = d - 2h a tyvihalkaisija d f = d - 2h f d f = d + 2h f pääkorkeuden lyhennys h a = m((z 1 + z 2 )/2 + x 1 + x 2 )-a w Jos h a < 0, niin h a = 0 h a =a w - m((z 1 - z 2 )/2 + x 2 - x 1 ) Jos h a < 0, niin h a = 0 perusakseliväli a = m(z 1 + z 2 )/2 a = m(z 2 - z 1 )/2 akseliväli a w = a cos / cos w a w = a cos / cos w ryntökulma vierintäpinnalla cos w = a cos / a w inv w = inv + 2(x 1 + x 2 )tan /(z 1 + z 2 ) cos w = a cos / a w inv w = inv + 2(x 2 - x 1 )tan /(z 1 - z 2 )

40 VINOHAMPAINEN LIERIÖPYÖRÄPARI (vinouskulma 0 [8 15 o ], norm. = 20 0 )) alaindeksit: t= otsaleikkaustaso, n= normaalileikkaustaso ULKOHAMMASTUS SISÄHAMMASTUS jakohalkaisija d = m t z, m t = m n /cos d = m t z perushalkaisija d b = d cos t d b = d cos t otsajako p t = m t p t = m t otsaperusjako p bt = p t cos t p bt = p t cos t otsamoduuli m t = m n / cos m t = m n / cos otsaryntökulma t = arctan(tan n / cos ) t = arctan(tan n / cos ) hampaan korkeus h = 2,25 m n - h a h = 2,25 m n - h a hampaan pääkorkeus h a = m n (1 + x) - h a h a = m n (1 - x) - h a tyvikorkeus h f = m n (1,25 x) h f = m n (1,25 + x) päähalkaisija d a = d + 2h a d a = d - 2h a tyvihalkaisija d f = d - 2h f d f = d + 2h f pääkorkeuden lyhennys h a = m n (x 1 + x 2 + (z 1 + z 2 )/(2 cos ))-a w Jos h a < 0, niin h a = 0 h a =a w - m n (x 2 - x 1 + (z 1 - z 2 )/2cos )) Jos h a < 0, niin h a = 0 perusakseliväli a = m t (z 1 + z 2 )/2 a = m t (z 2 z 1 )/2 akseliväli a w = a cos / cos wt a w = a cos / cos wt ryntökulma vierintäpinnalla cos wt = a cos / a w inv wt= inv t + 2(x 1 + x 2 )tan n /(z 1 + z 2 ) cos wt = a cos / a w inv wt= inv t + 2(x 1 - x 2 )tan n /(z 2 - z 1 )

41 Hammasakseli

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53 Kartiopyöräpari [SFS3391]

54 Kartiohammaspyörän piirustus Hammastustiedot Moduuli m 5 Hammasluku z 19 Perusprofiili SFS Jakohalkaisija d 95,00 Jakokartiokulma 27,38 0 Kartion sivun ulkopituus R e 101,345 Profiilinsiirtokerroin x +0,4 Tyvikartiokulma f 25,345 0 Hampaan paksuus: Hampaan -0,12 9,068-0,50 / 6,85 jännemitta/mittakorkeus W/k Tarkkuusluokka ja toleranssias. 8 FH SFS 3998 Akselikulma ,33 0 Vastapyörän hammasluku z 25 Vastapyörän piirustuksen nro 12345

55

56 Kierukka- kierukkapyöräpari Hammastustiedot Otsamoduuli m t 5 Hammasluku z 2 40 Profiilinsiirtokerroin x 2 +0,4 Kätisyys oikea Kierremuoto ZI SFS 3658 Perusprofiili SFS Tarkkuusluokka ja toleranssiasema Akseliväli a w Kierukkapyörän ja tulkkikierukan välinen akseliväli Kierukan pääluku z 1 2 Kierteen jakohalkaisija d 1 40 Kierukan piirustuksen numero ,68 - [SFS5238]

57 Kierukan kierremuodot ZA ZN ZK ZI

58 Kierukkavaihderakenteita Globoidimuotoja Pintapainejakaumat Kovera- ja suorakylkisellä kierukalla

59 Kierukkavaihde välitys 1:20 Tapio Korpela, kuvamittakaava(2:3) Lomalla

60 Hammaspyörien lujuuslaskenta Tyvilujuuden mukaan Pintapaineen mukaan [Decker] Lieriöhammaspyörät SFS 4790 Kartiohammaspyörät SFS 5488 ISO 6236/I-III, Calculation of load capacity of spur and helical gears.

61 Lieriöpyöräparin hammasvoimat 1) Kehävoima: F t = P/v 2) Säteisvoima F r = F t x tan wt 3) Aksiaalivoima F a = F t x tan w, missä P on siirrettävä teho, v on kehänopeus rynnössä, wt on ryntökulma vierintäpinnalla, wt = arctan(tan n /cos w ), jos ei prof. siirtoa w on hammastuksen vinouskulma.

62 Suorahampaisen kartiopyöräparin hammasvoimat

63 Kierukan hammasvoimat

64 Akselivoimat ja tukireaktiot Ryntökohtiin syntyy hammasvoimat, jotka aiheuttavat akselille taivutusmomentit kahteen tasoon. Momenttien resultantit lasketaan kriittisissä kohdissa. Vinohampaiset hammaspyörät aiheuttavat myös akselin suuntaiset voimat, joista tulee ns. kippimomentit akselille.

65 Lieriöpyöräparin lujuustarakastelu SFS 4790/ es. Koneenosien suunnittelu kirjassa/

66

67 /Airila et al.; Koneenosien suunnittelu, s

68 /Airila et al.; Koneenosien suunnittelu, s

69 /Airila et al.; Koneenosien suunnittelu, s. 566

70 /Airila et al.; Koneenosien suunnittelu, s. 567