Engranajes de alta precisión para un rendimiento superior
Gear es un componente mecánico que transmite potencia y movimiento a través de la malla dental, ampliamente utilizada en industrias, automóviles, aeroespaciales y otros campos. El siguiente es un análisis de la estructura, clasificación, parámetros, materiales y puntos de selección de engranajes:
Estructura básica y clasificación de engranajes
1. Estructura del núcleo y perfil de dientes de la terminología: los perfiles comunes de dientes de arco y arco circular afectan la eficiencia y el ruido de la malla.
Módulo: el parámetro central que determina el tamaño del engranaje (módulo = diámetro del círculo de tono/número de dientes).
Ángulo de presión: generalmente 20 °, lo que afecta la tensión de contacto de la superficie del diente. El ángulo de alta presión (25 °+) tiene una capacidad de rodamiento más fuerte.
Ancho del diente: debe coincidir con la carga. Ser demasiado estrecho puede causar fácilmente desgaste, mientras que ser demasiado amplio aumenta los costos y el peso.
2. Tipos de engranajes comunes clasificados por la relación del eje: engranajes del eje paralelo: engranajes espolones (bajo costo, ruido alto), engranajes helicoidales (transmisión suave, que requiere fijación axial).
Engranajes de eje de intersección: engranajes biselos (engranajes espolones/helicoidales, utilizados para la transmisión de dirección, como diferenciales de automóviles).
Engranajes de eje entrelazados: engranaje de gusano (relación de alta velocidad, auto-bloqueo, pero eficiencia ≤ 60%), engranaje hiperbólico.
Clasificado por la forma del diente: vía involte: representar más del 90%, fácil de mecanizar y puede compensar los errores de instalación.
Entrenamiento cicloide: alta precisión, bajo ruido (como juntas de robot).
Engranajes especiales: engranajes planetarios (estructura compacta, alta capacidad de carga), bastidores (convertir la rotación en movimiento lineal).
· Módulo de parámetros de diseño clave (M): Estandarización internacional (ISO 54), con un rango de valor de 0.5-50 mm, determina el tamaño y la resistencia del engranaje. Número de dientes (z): afecta la relación de velocidad (i = z ₂/z ₁). En general, cuando el número de dientes en un engranaje pequeño es ≥ 17, se debe evitar el corte de raíz. Ángulo espiral (β): el parámetro central de los engranajes helicoidales y los engranajes de gusanos, donde β ↑ → Longitud de la línea de contacto ↑ → carga ↑, pero fuerza axial ↑. Nivel de precisión: el estándar ISO 1328 se divide en 12 niveles, siendo el nivel 1 el más alto (grado de aviación) y el nivel 8 es el grado general industrial.
· Puntos clave de resistencia Cálculo de contacto Fatiga Fatiga: Según la fórmula Hertz, está relacionado con la dureza del material y la rugosidad de la superficie. Resistencia a la fatiga de flexión: verifique el estrés de la raíz del diente para evitar la fractura por sobrecarga.
Acero al carbono (45/40Cr) con una dureza de HRC28-35 después de enfriar y templar, utilizado para engranajes de carga media (máquinas herramientas, reductores). Engranajes industriales generales, prioridad de costos.
El hierro fundido (HT250) es absorbente y resistente al desgaste, adecuado para cargas pesadas de baja velocidad (<3m/s). Adecuado para maquinaria agrícola y equipos mineros.
La aleación de cobre (bronce de estaño) tiene una excelente resistencia al desgaste y se usa para combinar los engranajes de gusano de acero con engranajes de gusanos. Adecuado para grúas y cajas de cambios de elevador.
Después de la carburación y el enfriamiento, la dureza de la superficie del acero de aleación (20crmnti) es HRC58-62, y la tenacidad del núcleo es buena. Adecuado para engranajes de transmisión automotriz y cajas de cambios de energía eólica.
El plástico de ingeniería (Nylon 66) es liviano y resistente a la corrosión, pero tiene baja capacidad de soporte, limitada a <50 ℃. Adecuado para la transmisión de maquinaria de alimentos y equipos de la industria ligera.
Tipo de material
Acero al carbono (45/40Cr) con una dureza de HRC28-35 después de enfriar y templar, utilizado para engranajes de carga media (máquinas herramientas, reductores). Engranajes industriales generales, prioridad de costos.
El hierro fundido (HT250) es absorbente y resistente al desgaste, adecuado para cargas pesadas de baja velocidad (<3m/s). Adecuado para maquinaria agrícola y equipos mineros.
La aleación de cobre (bronce de estaño) tiene una excelente resistencia al desgaste y se usa para combinar los engranajes de gusano de acero con engranajes de gusanos. Adecuado para grúas y cajas de cambios de elevador.
Después de la carburación y el enfriamiento, la dureza de la superficie del acero de aleación (20crmnti) es HRC58-62, y la tenacidad del núcleo es buena. Adecuado para engranajes de transmisión automotriz y cajas de cambios de energía eólica.
El plástico de ingeniería (Nylon 66) es liviano y resistente a la corrosión, pero tiene baja capacidad de soporte, limitada a <50 ℃. Adecuado para la transmisión de maquinaria de alimentos y equipos de la industria ligera.
Procesos clave
Callado y enfriamiento: profundidad de endurecimiento de la superficie de 0.8-1.2 mm, mejorando la resistencia al desgaste.
Dientes de molienda/afeitar: Lograr la superficie del diente de alta precisión (RA ≤ 0.4 μ m) y reducir el ruido de la transmisión.
Tratamiento de nitruración: pequeña deformación, utilizada para engranajes de precisión (como el tratamiento posterior a la molienda).
Procesos clave
Callado y enfriamiento: profundidad de endurecimiento de la superficie de 0.8-1.2 mm, mejorando la resistencia al desgaste.
Dientes de molienda/afeitar: Lograr la superficie del diente de alta precisión (RA ≤ 0.4 μ m) y reducir el ruido de la transmisión.
Tratamiento de nitruración: pequeña deformación, utilizada para engranajes de precisión (como el tratamiento posterior a la molienda).
Proceso De Selección De Engranajes
Aclarar los requisitos de transmisión
Velocidad de entrada/salida, potencia/par, esperado
vida útil (por ejemplo, 10000 horas). Instale restricciones de espacio (diámetro, ancho).
Cálculo de parámetros
Calcule el módulo (m ≥ ③√ (2000t)/(ψ d_z [σ _f]), donde t es el torque y el coeficiente de ancho de los dientes es ψ d_d). Determine el número de dientes, ángulo de hélice y ángulo de presión (generalmente 20 °).
Diseño estructural
Seleccione el tipo de engranaje (Spur/Helical) y el nivel de precisión (como ISO 7).
Verificación de fuerza
Use los estándares AGMA o ISO 6336 para verificar el factor de seguridad de fatiga de contacto y flexión (≥ 1.3).
Adaptación de procesos
Los engranajes de alta carga requieren molienda de engranajes, y se prefieren acero o recubrimientos de acero inoxidable para entornos corrosivos.
Tecnología de selección y procesamiento de materiales
Los engranajes son los componentes centrales de la transmisión de energía, y su rendimiento debe optimizarse a partir de múltiples dimensiones, como materiales, procesos y diseño. Al seleccionar, es necesario equilibrar la carga, la eficiencia y el costo, y verificar la confiabilidad de la solución a través de la simulación y las pruebas. En escenarios de alta velocidad y de precisión, se deben preferir engranajes, mientras que las basuras son más adecuadas para situaciones que requieren un diseño flexible.
Fallas comunes
Vinculación de pegamento: lubricación insuficiente o superficie del diente rugoso → Use grasa sintética de alta temperatura en su lugar.
Ruido anormal: Instalación incorrecta → Verifique el paralelismo del eje (error ≤ 0.02 mm/m).
Dientes rotos: defectos de sobrecarga o material → Verifique el factor de seguridad de carga.
Mantenimiento diario
Lubricación: use aceite de engranaje de presión extrema (ISO VG 220-460) y reemplácelo regularmente (> 2000h).
Inspección de desgaste: verifique regularmente si hay picaduras y pelar en la superficie del diente (se requiere reemplazo si el grosor del diente excede el 10%).
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