VarusteetHammasprofiilin muokkaaminen on olennainen osa vaihteiston suunnittelua, sillä se parantaa suorituskykyä vähentämällä melua, tärinää ja jännityskeskittymistä. Tässä artikkelissa käsitellään keskeisiä laskelmia ja huomioitavia asioita, joita otetaan huomioon muokkaamiemme vaihteiston hammasprofiilien suunnittelussa.

1. Hammasprofiilin muokkaamisen tarkoitus

Hammasprofiilin muokkausta käytetään ensisijaisesti valmistuspoikkeamien, linjausvirheiden ja kuormituksen alaisten elastisten muodonmuutosten kompensoimiseksi. Päätavoitteita ovat:

• Lähetysvirheiden vähentäminen
• Vaihteiston melun ja tärinän minimointi
• Kuorman jakautumisen parantaminen
• Vaihteen käyttöiän pidentäminen Vaihteen hammastuksen jäykkyyden määritelmän mukaan hammaspyörän hampaiden elastinen muodonmuutos voidaan arvioida seuraavalla kaavalla: δa – hampaan elastinen muodonmuutos, μm; KA – Käyttökerroin, katso ISO6336-1; wt – kuormitus hampaan leveysyksikköä kohti, N/mm, wt=Ft/b; Ft – hammaspyörään kohdistuva tangentiaalinen voima, N; b – hammaspyörän tehollinen hampaan leveys, mm; c' - yksittäisen hammasparin hammastuksen jäykkyys, N/(mm·μm); cγ – Keskimääräinen hammastuksen jäykkyys, N/(mm·μm).Lieriöpyörä

Kartiopyörä

• Kärki helpotusMateriaalin poistaminen hammaspyörän hampaan kärjestä häiriöiden estämiseksi kytkennän aikana.
• Juurien lievitysTyven osan muokkaaminen jännityskeskittymän vähentämiseksi ja lujuuden lisäämiseksi.
• LyijykruunausHampaan leveyssuunnassa pienen kaarevuuden käyttäminen virheasennon kompensoimiseksi.
• Profiilin kruunausKaarevuuden lisääminen evolventtiprofiiliin reunakosketusjännitysten vähentämiseksi.

3. Suunnittelulaskelmat

Hammaspyörän hammasprofiilin muutokset lasketaan tyypillisesti analyyttisten menetelmien, simulaatioiden ja kokeellisen validoinnin avulla. Seuraavat parametrit otetaan huomioon:

• Muutosmäärä (Δ)Hampaan pinnalta poistetun materiaalin paksuus, joka vaihtelee yleensä 5–50 mikronin välillä kuormitusolosuhteista riippuen.
• Kuorman jakautumiskerroin (K)Määrittää, miten kosketuspaine jakautuu muokatun hampaan pinnalle.
• Lähetysvirhe (TE)Määriteltynä todellisen liikkeen poikkeamana ihanteellisesta liikkeestä, joka on minimoitu optimoidulla profiilin muokkausohjelmalla.
• Äärellisten elementtien analyysi (FEA)Käytetään jännitysjakaumien simulointiin ja muutosten validointiin ennen tuotantoa.

4. Suunnittelunäkökohdat

• KuormitusolosuhteetMuutoksen määrä riippuu käytetystä kuormituksesta ja odotettavissa olevista taipumista.
• ValmistustoleranssitHalutun muutoksen saavuttamiseksi tarvitaan tarkkaa työstöä ja hiontaa.
• Materiaalin ominaisuudetVaihteistomateriaalien kovuus ja elastisuus vaikuttavat profiilimuutosten tehokkuuteen.
• ToimintaympäristöSuurinopeus- ja kuormitussovellukset vaativat tarkempia muutoksia.

5. Hammasprofiilin muokkaaminen on olennaista vaihteen suorituskyvyn optimoimiseksi, melun vähentämiseksi ja kestävyyden parantamiseksi. Hyvin suunniteltu muokkaaminen, jota tukevat tarkat laskelmat ja simulaatiot, varmistaa vaihteen pitkäikäisyyden ja tehokkuuden erilaisissa sovelluksissa.

Ottaen huomioon kuormitusolosuhteet, materiaalien ominaisuudet ja tarkat valmistustekniikat, insinöörit voivat saavuttaa optimaalisen vaihteiston suorituskyvyn ja minimoida samalla toiminnalliset ongelmat.