A hajtóművek típusai és alkalmazásuk – Fogaskerékhajtások és láncfogaskerekek
Ebben a cikkben bemutatjuk Önnek a különböző típusú hajtóműveket, és elmagyarázzuk azok alkalmazási területeit. A hajtómű számos gép és jármű nélkülözhetetlen alkatrésze. Lehetővé teszi a nyomaték és a sebesség átvitelét a bemeneti tengely és a kimeneti tengely között, ami biztosítja az optimális erőátvitelt.
A hajtóművek fajtái
A hajtómű a mechanikus rendszerekben általánosan használt erőátviteli forma. Az alkalmazástól és a kívánt funkcióktól függően különböző típusú hajtóműveket használunk.
A felsorolt hajtóművek mindegyikében közös, hogy a fő feladatuk a motor sebességének és forgatónyomatékának átalakítása, azaz a motor sebességének és forgatónyomatékának módosítása a bemenet és kimenet között a kialakítás és a használt alkatrészek segítségével.
- Homlokkerekes fogaskerék
- Kúpkerék
- Csigahajtás
Homlokkerekes fogaskerék
A homlokkerekes fogaskerék a gördülőfogaskerék egyik formája, és egyszerű kialakításának köszönhetően népszerű eszköze a fenti feladatok egyetlen alkalmazásban történő megvalósításának. Azok a tengelyek, amelyekre a homlokkerekes fogaskerekek fel vannak szerelve (külső vagy belső fogrendszerrel), egymással párhuzamosan helyezkednek el. A homlokkerekes fogaskerék fogazata egyenes vagy csavarvonalas fogrendszerként lett kifejlesztve. Ebben az esetben a homlokkerekes fogaskerekek egy bemeneti tengelyből és egy vagy több kimeneti tengelyből állhatnak. Ezeket egy- vagy többfokozatú homlokkerekes fogaskerékhajtásnak nevezzük.
A homlokkerekes fogaskerekek jellemzően i ≤ 6 áttételi viszonyt tesznek lehetővé, amelyet azonban tovább lehet növelni egy többfokozatú kialakítással. Továbbá a homlokkerekes fogaskerekeket költséghatékony gyártás, nagy robusztusság és nagy hatékonyság jellemzi.
Alkalmazási példa
Ebben az alkalmazásban a munkadarab az egyik szállítószalagról a következő folyamatba úgy kerül át, hogy a munkadarab 180°-kal egy másik szállítószalagra lesz átfordítva.
- 1) Először a kar 90°-kal elfordítja a munkadarabot.
- 2) Ezután a rudak még egyszer 90°-kal elfordítják a megfogóeszközt.
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni erről az alkalmazásról, és szeretné megtekinteni a hozzá tartozó animációt.
Kúpkerék
A homlokkerekes fogaskerekekhez hasonlóan a klasszikus kúpfogaskerekek is a gördülő fogaskerekek csoportjába tartoznak. A kúpkerekes hajtóművek egy nagyobb, koronakeréknek nevezett kúpfogaskerékből és egy kisebb, közlőkeréknek nevezett kúpkerékből állnak. Az egyszerű kúpos fogaskerekek esetében a koronakerék és a közlőkerék kúpos csúcsai egyetlen metszéspontban találkoznak. Fő jellemzőjük, hogy azok a tengelyek, amelyekre a fogaskerekek vannak szerelve, nem párhuzamosan, hanem egymással adott szöget bezárva vannak elhelyezve (gyakran 90°-ban). Ez lehetővé teszi a továbbított erő elhajlását a kúpkerekek segítségével.
Ez a tulajdonság eltérő lesz, ha a koronakerék egy lapos kerék, azaz a részkúp szöge közel 90°. Ebben az esetben a különböző kerületi sebességek miatt a 90°-os eltérítést már nem lehet elérni, ha a kúpkereket közlőkerékként használják. Ha az eltérítés elfogadható, a koronakerekek egyszerű kúpkerekekkel együtt használhatók.
Bizonyos esetekben szükség lehet a közös metszésponttal nem rendelkező tengelyek közötti forgó mozgások átvitelére és eltérítésére. Erre a célra csavarmenetes kúpfogaskerekek (más néven „hipoid fogaskerekek”) használhatók. A hipoid fogaskerekekben a hajtókerék gördülő viselkedése gördülő mozgásról csavaros mozgásra változik, amelyben a fogoldalak egymáson elcsúsznak.
Csigahajtás
A csigahajtóművek egy csigából és egy csigakerékből állnak, és a csavarmenetes fogaskerekek csoportjához tartoznak. A csigahajtást magas, akár i ≤ 40 áttételi viszony jellemzi, és bizonyos körülmények között önzáró funkcióval rendelkeznek, amely különböző alkalmazásokhoz használható.
A csiga és a csigakerék közötti nagy csúszási súrlódásnak köszönhetően azonban a csigahajtóművek hatékonysága alacsonyabb, mint más átviteltípusoké. A nagy csúszási súrlódás azt is jelenti, hogy az alkatrészek kiválasztásakor biztosítani kell a megfelelő anyagpárosítást és a hatékony kenést.
Alkalmazási példa
A csigahajtást és a csigakereket a motor hajtja meg, és a tengely felőli végen lévő orsó feltekeri a vezetéket.
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni erről az alkalmazásról.
Fogasszíjas és lánckerekes hajtómű
A lánckerekes hajtóművek két vagy több fogaskerékből vagy fogazott tárcsából állnak, amelyek kerületi lánc vagy fogazott szíj segítségével kapcsolódnak egymáshoz. A fogaskerék (bemeneti kerék) forgása mozgásba hozza a láncot vagy a fogazott szíjat, így a másik fogaskerék (kimeneti kerék) is forogni fog.
A lánckerekes hajtóművek elve lehetővé teszi az erőátvitelt hosszabb távolságokra, és lehetővé teszi a sebesség és a nyomaték változtatását a fogaskerekek méretarányától függően.
Például:
- Szállítószalag-rendszerek: A lánckerekeket ipari alkalmazásokban használják az anyagok hosszabb távolságokra történő szállítására.
- Szerszámgépek: Lánckerekek használhatók szerszámgépekben a munkadarabok vagy szerszámok pontos mozgatásához vagy pozicionálásához.
Alkalmazási példa
Motoros szállítórendszer, amely görgők, hajtótárcsák és fogazott szíjak rendszerét használja.
- A görgőket lánckerekek hajtják, azaz fogazott szíjak és fogazott tárcsák.
- A görgők mindegyike O-gyűrűvel van felszerelve, hogy jól érintkezzenek az üveg áramköri kártya oldalaival és sarkaival.
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni erről az alkalmazásról.
Fogaskeréktípusok
A különböző típusú hajtóművek megértéséhez fontos figyelembe venni a különböző fogaskerekek típusait. Az alábbiakban bemutatjuk a különböző fogaskeréktípusokat és azok speciális jellemzőit.
- Homlokkerekes fogaskerekek
- Fogaslécek
- Kúpkerekek
- Csigatengelyek
A kompenzáló tengelykapcsolók sok esetben nélkülözhetetlenek. Egyenletes erőátvitelt biztosítanak a fogaskerekek között, és kompenzálják a tűréseket – ez jelentősen növeli az összes alkatrész élettartamát.
Homlokkerekes fogaskerekek
A homlokkerekes fogaskerekek a legszélesebb körben használt fogaskerekek, ahol a fogazat a hengeres kerék kerületén található.
Külső fogazású homlokkerekes fogaskerekek
A külső fogazású homlokkerekes fogaskerekek a külső kerületükön fogazattal rendelkeznek. Két egymáshoz kapcsolódó, külső fogazású homlokkerekek esetén a forgásirány megváltozik, amikor a forgó mozgás a hajtókerékről a meghajtott fogaskerékre kerül.
Belső fogazású homlokkerekes fogaskerekek
A belső fogazású homlokkerekek, más néven üreges fogaskerekek esetében a fogazat a fogaskerék belső kerületén van kialakítva.
A belső fogazású homlokkerék és a külső fogazású homlokkerék kombinálásakor a meghajtott kerék forgásiránya nem változik a két külső fogazású homlokkerék kombinációjával szemben.
A speciális kialakítás a tengelyirányú térköz csökkentésével helytakarékos elrendezést is biztosít a fogaskerekek számára. A belső fogazat másik különleges tulajdonsága a fogoldalak konkáv kialakítása, ami növeli az érintkezési felületet, így csökkenti a kopást, ha domború (konvex) fogazattal kombinálják.
Fogaslécek
A fogaslécek a homlokkerekes fogaskerék speciális formájának tekinthetők, amelyek bármilyen szélességűek lehetnek. Egy lécből állnak, amelyhez görbület nélküli fogazat van rögzítve. A fogaslécek lineáris mozgássá alakítják a külső fogazású homlokkerekek forgását.
Fordított eset is lehetséges: A fogaslécek a lineáris mozgást a külső fogazású homlokkerekek forgómozgásává alakítják.
Alkalmazási példa
Több emelő felemelése és leengedése egy pneumatikus hengerrel.
Ebben az alkalmazásban csak egy meghajtóra van szükség több emelő egyidejű mozgatásához egyetlen folyamatos műveletben (fel és le).
- 1) A helytakarékos pneumatikus henger egység (sárga, a kép jobb szélén) lineáris mozgást végez, és előre- és hátrafelé mozgatja a fogaslécet.
- 2) A fogasléc (közlőkerék) lineáris mozgása mozgatja az első homlokkerekes fogaskerekeket.
- 3) Az első homlokkerekes fogaskerekek forgó mozgást végeznek, és tengelyek segítségével továbbítják az erőt a hátsó homlokkerekes fogaskerekekhez.
- 4) A hátsó homlokkerekes fogaskerekek az emelők hátsó fogaslécéhez csatlakoznak. A forgó mozgásuk lineáris mozgássá alakul vissza.
Kattintson ide, ha többet szeretne megtudni erről az alkalmazásról, és szeretné megtekinteni a hozzá tartozó animációt.
Kúpkerekek
A kúpkerekek kúpos kialakításúak, amelyben a fogazat a kúp (külső felület) külsején található.
A kúpos fogaskerekek fogazata egyenes vagy spirális fogazatként alakítható ki.
Csigatengelyek
A csigatengelyek (röviden „csigák”) a csigakerekek csigahajtásával együtt fordulnak elő. A csigatengely csavarmenetes, amely a csigakerék fogazatába illeszkedik.
A csigahajtást magas áttételi viszony jellemzi, és bizonyos körülmények között önzáró funkcióval rendelkezik, amely különböző alkalmazásokhoz használható. A csiga és a csigakerék közötti nagy csúszási súrlódásnak köszönhetően azonban a csigahajtóművek hatékonysága alacsonyabb, mint más hajtóműtípusoké.
A csigatengely a csavarvonalas fogazat módosítása, amelyben egy vagy több spirális fogat (fogaskerék) vezetnek be a tengelybe.
Fogazattípusok
A fogazat típusa nagyban befolyásolja a fogaskerék hatékonyságát és a későbbi használat során fellépő erőket. Az alkalmazástól függően a fogazat különböző formái választhatók.
- Egyenes fogazat
- Ferde fogazat
- Kettős ferde fogazat
Egyenes fogazat
Az egyenes fogazat a legegyszerűbb fogazatféle, amelyben a fogazat a homlokkerekes fogaskerekek esetén a fogaskerék forgástengelyével párhuzamosan helyezkedik el. Ez a fogazatforma olcsón gyártható, és széles körben elterjedt fogazatvariánst képvisel.
Egyenes fogazat esetén egyszerre legfeljebb 3 fog kapcsolódik egy ellenkerékhez, amely eloszlatja a terhet több fogon. Egyenes fogú fogaskerekek esetén a fogoldal teljes szélessége egyszerre kapcsol be a hajtóerők átvitelekor, így nagyobb zajt és kopást eredményez, mint a ferde fogazat.
Ferde fogazat
Ferde fogazat (pl. ferde fogazású homlok fogaskerék) esetén a fogak a fogaskerék forgástengelyéhez képest szöget zárnak be. Ez növeli az érintkezési arányt, azaz a fogaskerék egyes fogaival való érintkezés időtartamának arányát. Ez pozitív hatással van a futás simaságára és a kopásállóságra, lehetővé téve a nagyobb sebesség elérését.
Az egyenes fogazathoz képest ez a kialakítás drágábban gyártható, és a működés során fellépő axiális erőket el kell nyelni.
A ferde fogazat különleges formája az ívelt fogazat. A szöget bezáró elrendezés mellett az egyes fogak a fog közepe mentén ívben futnak, melyet az érintkezési arány további növekedése és kapcsolódó előnyök kísérnek.
Kettős ferde fogazat
Kettős ferde fogazat esetén (más néven heringcsont fogazat vagy kettős csavaros fogazat) a fogaskerék kerülete bal és jobb oldalra van osztva.
Ez az összetett kialakítás a gyártási költségek tekintetében viszonylag magas, de a fogazati változatok fent említett előnyeit kombinálja, ami magas szintű sima futást és kopásállóságot tesz lehetővé.
