Kierukkavaihteet ovat voimansiirtokomponentteja, joita käytetään ensisijaisesti suurisuhteisena vähennyksenä akselin pyörimissuunnan muuttamiseen ja nopeuden vähentämiseen ja vääntömomentin lisäämiseen ei-rinnakkaisesti pyörivien akselien välillä. Niitä käytetään akseleilla, joissa on ei-leikkaavat, kohtisuorat akselit. Koska kierukkahammaspyörät liukuvat toistensa ohi, kierukkapyörät ovat tehottomia muihin hammaspyöriin verrattuna, mutta ne voivat vähentää nopeutta erittäin pienissä paikoissa ja siksi niillä on monia teollisia sovelluksia. Pohjimmiltaan kierukkavaihteet voidaan luokitella yksi- ja kaksivaippaisiin, mikä kuvaa hampaiden geometriaa. Kierukkavaihteet kuvataan tässä sekä keskustelu niiden toiminnasta ja yleisistä sovelluksista.

Sylinterimäiset kierukkavaihteet

Madon perusmuoto on evoluutioteline, jonka avulla hammaspyörät syntyvät. Hampaissa on suorat seinämät, mutta kun niitä käytetään hampaiden muodostamiseen hammaspyörien aihioihin, ne tuottavat tutun kaarevan hammaspyörän muodon. Tämä hammastankomuoto kiertyy olennaisesti madon rungon ympärille. Parittelu matopyörä koostuukierrevaihteistohampaat leikataan kulmassa, joka vastaa matohampaan kulmaa. Todellinen kannen muoto esiintyy vain pyörän keskiosassa, kun hampaat kaartuvat peittämään madon. Kiinnitystoiminta on samanlainen kuin hammastangon, joka käyttää hammaspyörää, paitsi että hammastangon translaatioliike korvataan madon pyörivällä liikkeellä. Pyörän hampaiden kaarevuutta kuvataan joskus "kurkkuna".

Matoilla on vähintään yksi ja enintään neljä (tai useampia) säiettä tai aloitusta. Jokainen lanka kytkeytyy kierukkapyörän hampaan, jossa on paljon enemmän hampaita ja paljon suurempi halkaisija kuin matolla. Madot voivat kääntyä kumpaan tahansa suuntaan. Kierukkapyörissä on yleensä vähintään 24 hammasta ja kierteiden ja pyörän hampaiden summan tulee olla normaalisti suurempi kuin 40. Kierteet voidaan tehdä suoraan akselille tai erikseen ja sujauttaa akselille myöhemmin.
Monet kierukkavaihteen supistimet ovat teoriassa itselukkiutuvia, eli niitä ei voida kuljettaa taaksepäin kierukkapyörällä, mikä on etu monissa tapauksissa, kuten nosto. Jos taakseajo on toivottu ominaisuus, madojen ja pyörän geometriaa voidaan mukauttaa sallimaan se (vaatii usein useita käynnistyksiä).
Kierteen ja pyörän nopeussuhde määräytyy pyörän hampaiden lukumäärän ja kierteiden välisen suhteen perusteella (ei niiden halkaisijoiden).
Koska mato näkee verrattain enemmän kulumista kuin pyörä, kullekin käytetään usein erilaisia ​​materiaaleja, kuten pronssipyörää ajavaa karkaistua terästä. Saatavilla on myös muoviset pyörät.

Yksi- ja kaksivaippaiset kierukkavaihteet

Päällystyksellä tarkoitetaan tapaa, jolla kierukkapyörän hampaat kiertyvät osittain kierteen ympärille tai kierukkahampaat osittain pyörän ympärille. Tämä tarjoaa suuremman kosketusalueen. Yksivaippainen kierukkavaihteisto käyttää sylinterimäistä matoa pyörän kurkkuhampaiden kanssa.
Jotta hampaan kosketuspinta olisi vielä suurempi, itse mato on joskus kurkku - tiimalasin muotoinen - matopyörän kaarevuuden mukaan. Tämä asennus edellyttää madon huolellista aksiaalista sijoittelua. Kaksoisvaippaiset kierukkavaihteet ovat monimutkaisia ​​koneistettavissa, ja niillä on vähemmän käyttökohteita kuin yksivaippaisilla kierukkavaihteilla. Koneistuksen edistyminen on tehnyt kaksoisvaippausmalleista käytännöllisempiä kuin ennen.
Ristiakselisia kierukkavaihteita kutsutaan joskus ei-verhoitaviksi kierukkavaihteiksi. Lentokoneen puristin on todennäköisesti ei-kuorimainen malli.

Sovellukset

Kierukkavaihteisten supistuslaitteiden yleinen sovellus on hihnakuljettimet, koska hihna liikkuu suhteellisen hitaasti suhteessa moottoriin, mikä tekee mahdolliseksi suuren pienennyssuhteen. Kierukkapyörän läpiajovastusta voidaan käyttää estämään hihnan kääntyminen kuljettimen pysähtyessä. Muita yleisiä sovelluksia ovat venttiilitoimilaitteet, tunkit ja pyörösahot. Niitä käytetään joskus indeksointiin tai tarkkuuskäyttöinä kaukoputkille ja muille instrumenteille.
Lämpö on huolenaihe kierukkavaihteissa, koska liike on pohjimmiltaan kaikki liukuvaa kuin mutteri ruuvissa. Venttiilin toimilaitteen käyttöjakso on todennäköisesti ajoittainen ja lämpö todennäköisesti haihtuu helposti harvoin käytettyjen toimintojen välillä. Mahdollisesti jatkuvatoimisessa kuljetinkäytössä lämmöllä on suuri rooli suunnittelulaskelmissa. Myös erikoisvoiteluaineita suositellaan matokäyttöön, koska hampaiden väliset paineet ovat korkeat sekä mahdollista, että erilaisten kierukka- ja pyörämateriaalien välillä voi esiintyä kuoppia. Kierukkakäyttöjen kotelot on usein varustettu jäähdytysrivoilla lämmön poistamiseksi öljystä. Lähes mikä tahansa jäähdytysmäärä voidaan saavuttaa, joten kierukkavaihteiden lämpötekijät ovat huomioitava, mutta eivät rajoitus. Öljyjä suositellaan yleensä pitämään alle 200 °F, jotta kaikki matokäytöt toimisivat tehokkaasti.
Taakseajo voi tapahtua tai ei, koska se ei ole riippuvainen pelkästään heliksin kulmista vaan myös muista vähemmän mitattavissa olevista tekijöistä, kuten kitkasta ja tärinästä. Varmistaakseen, että se tapahtuu aina tai ei koskaan tapahdu, matokäytön suunnittelijan on valittava kierrekulmat, jotka ovat joko riittävän jyrkkiä tai tarpeeksi matalia ohittamaan nämä muut muuttujat. Varovainen suunnittelu ehdottaa usein redundantin jarrutuksen sisällyttämistä itselukkiutuviin vetoihin, kun turvallisuus on vaakalaudalla.
Kierukkavaihteita on saatavana sekä koteloituina yksikköinä että vaihdesarjoina. Jotkut yksiköt voidaan hankkia integroiduilla servomoottoreilla tai moninopeuksisina malleina.
Erityisiä tarkkoja matoja ja nollajäykkisiä versioita on saatavana sovelluksiin, joihin liittyy suuri tarkkuusvähennys. Joiltakin valmistajilta on saatavana nopeita versioita.