Gleasonspiraalimaiset kartiohammaspyörätovat erikoistyyppisiä kartiohammaspyöriä, jotka on suunniteltu siirtämään voimaa leikkaavien akseleiden välillä, yleensä 90 asteen kulmassa. Gleason-järjestelmän erottaa ainutlaatuinen hammasgeometria ja valmistusmenetelmä, jotka takaavat tasaisen liikkeen, suuren vääntömomentin ja hiljaisen toiminnan. Näitä vaihteita käytetään laajalti auto-, teollisuus- ja ilmailuvoimansiirroissa, joissa luotettavuus ja tarkkuus ovat kriittisiä.
Gleason-järjestelmä kehitettiin parantamaan suoria janolla kartiohammaspyörätlisäämällä kaarevan, spiraalinmuotoisen hampaan. Tämä spiraalimuoto mahdollistaa hampaiden asteittaisen kytkeytymisen toisiinsa, mikä vähentää merkittävästi melua ja tärinää samalla kun se mahdollistaa suuremmat pyörimisnopeudet ja kuormituskapasiteetin. Rakenne parantaa myös kosketussuhdetta ja pinnan lujuutta, mikä varmistaa tehokkaan voimansiirron raskaiden tai dynaamisten kuormien alla.
Jokainen Gleasonin kierrehammaspyöräpari koostuu hammaspyörästä ja vastahammaspyörästä, jotka on valmistettu sovitetulla geometrialla. Valmistusprosessi on pitkälle erikoistunut. Se alkaa seosteräsaihioiden, kuten 18CrNiMo7-6, takomalla tai tarkkuusvalulla, jota seuraa karkea leikkaus, jyrsintä tai muotoilu alkuperäisen hammaspyörän muodon aikaansaamiseksi. Edistyneet menetelmät, kuten 5-akselinen koneistus, kaavinta ja kovaleikkaus, takaavat suuren mittatarkkuuden ja optimoidun pinnanlaadun. Lämpökäsittelyn, kuten hiiletyksen (58–60 HRC), jälkeen hammaspyörät hiotaan tai hiotaan, jotta hammaspyörän ja hammaspyörän välille saavutetaan täydellinen kytkeytyminen.
Gleasonin kierukkavaihteiden geometria määräytyy useiden kriittisten parametrien perusteella – kierukkakulman, puristuskulman, jakokartion etäisyyden ja hammaspinnan leveyden – perusteella. Nämä parametrit lasketaan tarkasti, jotta varmistetaan oikeat hammaskosketuskuviot ja kuorman jakautuminen. Lopputarkastuksessa työkalut, kuten koordinaattimittauskone (CMM) ja hammaskosketusanalyysi (TCA), varmistavat, että hammaspyörästö täyttää vaaditun DIN 6- tai ISO 1328-1 -tarkkuusluokan.
Toiminnassa, Gleason-spiraalikartiohammaspyörättarjoavat korkean hyötysuhteen ja vakaan suorituskyvyn myös vaativissa olosuhteissa. Kaarevat hampaat tarjoavat jatkuvan kosketuksen, mikä vähentää jännityksen keskittymistä ja kulumista. Tämä tekee niistä ihanteellisia autojen tasauspyörästöihin, kuorma-autojen vaihteistoihin, raskaisiin koneisiin, meripropulsiojärjestelmiin ja sähkötyökaluihin. Lisäksi hampaiden geometrian ja asennusetäisyyden mukauttamismahdollisuus antaa insinööreille mahdollisuuden optimoida suunnittelu tiettyjen vääntömomenttien, nopeuden ja tilarajoitusten mukaisesti.
Gleason-tyyppinen kierukkavaihteisto — keskeinen laskentataulukko
| Tuote | Kaava / lauseke | Muuttujat / Huomautuksia |
|---|---|---|
| Syöttöparametrit | (z_1, z_2, m_n, alfa_n, Sigma, b, T) | hammaspyörän/hammaspyörän hampaat (z); normaali moduuli (m_n); normaali painekulma (\alpha_n); akselikulma (\Sigma); pinnan leveys (b); välitetty vääntömomentti (T). |
| Viite (keskimääräinen) halkaisija | (d_i = z_i , m_n) | i = 1 (hammaspyörä), 2 (vaihde). Keskimääräinen/vertailuhalkaisija normaalileikkauksessa. |
| Kallistuskulmat (kartiokulmat) | (\delta_1,\ \delta_2) siten, että (\delta_1 + \delta_2 = \Sigma) ja (\dfrac{\sin\delta_1}{d_1}=\dfrac{\sin\delta_2}{d_2}) | Ratkaise kartiokulmat, jotka ovat yhdenmukaiset hampaiden mittasuhteiden ja akselikulman kanssa. |
| Kartion etäisyys (kalibroinnin kärjen etäisyys) | (R = \dfrac{d_1}{2\sin\delta_1} = \dfrac{d_2}{2\sin\delta_2}) | Etäisyys kartion kärjestä jakoympyrään mitattuna emäviivaa pitkin. |
| Pyöreä nousu (normaali) | (p_n = \pi m_n) | Lineaarinen nousu normaalileikkauksella. |
| Poikittainen moduuli (noin) | (m_t = ∫frac{m_n}{cos_beta_n}) | (\beta_n) = normaali spiraalikulma; muuntaa normaalin ja poikittaisleikkauksen välillä tarpeen mukaan. |
| Spiraalikulma (keskiarvon ja poikittaiskulman suhde) | (\tan\beta_t = \tan\beta_n \cos\delta_m) | (\delta_m) = keskimääräinen kartiokulma; käytä muunnoksia normaalin, poikittaiskulman ja keskimääräisen spiraalikulman välillä. |
| Kasvojen leveyssuositus | (b = k_b , m_n) | (k_b) valitaan tyypillisesti väliltä 8–20 koosta ja sovelluksesta riippuen; tarkista tarkka arvo suunnittelukäytännöstä. |
| Lisäys (keskiarvo) | (noin \m_n) | Standardi täyden syvyyden lisäysapproksimaatio; käytä tarkkoja hampaiden suhdelukutaulukoita tarkkojen arvojen saamiseksi. |
| Ulkohalkaisija (kärki) | (d_{o,i} = d_i + 2a) | i = 1,2 |
| Juuren halkaisija | (d_{f,i} = d_i – 2h_f) | (h_f) = dedendum (vaihteistojärjestelmän mittasuhteista). |
| Pyöreän hampaan paksuus (noin) | (s ∫\dfrac{\pi m_n}{2}) | Viistegeometrian tarkkuuden varmistamiseksi käytä hammastaulukoista korjattua paksuutta. |
| Tangentiaalinen voima jakoympyrässä | (F_t = ∫frac{2T}{d_p}) | (T) = vääntömomentti; (d_p) = nousun halkaisija (käytä yhdenmukaisia yksiköitä). |
| Taivutusjännitys (yksinkertaistettu) | (\sigma_b = \dfrac{F_t \cdot K_O \cdot K_V}{b \cdot m_n \cdot Y}) | (K_O) = ylikuormituskerroin, (K_V) = dynaaminen kerroin, (Y) = muotokerroin (taivutusgeometria). Käytä suunnittelussa täydellistä AGMA/ISO-taivutusyhtälöä. |
| Kosketusjännitys (Hertz-tyyppinen, yksinkertaistettu) | (\sigma_H = C_H ∫qrt{\dfrac{F_t}{d_p , b} ∫cdot \dfrac{1}{\frac{1-\nu_1^2}{E_1} + \frac{1-\nu_2^2}{E_2}}}) | (C_H) geometrian vakio, (E_i,\nu_i) materiaalin kimmomoduulit ja Poissonin luvut. Käytä tarkistukseen täydellisiä kosketusjännitysyhtälöitä. |
| Kontaktisuhde (yleinen) | (\varepsilon = \dfrac{\text{vaikutuskaari}}{\text{perusjako}}) | Kartiohammaspyörille lasketaan käyttämällä jakokartion geometriaa ja kierrekulmaa; tyypillisesti arvioidaan hammaspyörien suunnittelutaulukoilla tai ohjelmistolla. |
| Virtuaalinen hampaiden lukumäärä | (z_v ∫\dfrac{d}{m_t}) | Hyödyllinen kosketus-/alilukkuustarkistuksissa; (m_t) = poikittaismoduuli. |
| Minimihammastus / alilukkujen tarkistus | Käytä hampaiden vähimmäiskuntoa kierrekulman, painekulman ja hampaiden mittasuhteiden perusteella | Jos (z) on alle minimin, tarvitaan alileikkaus tai erikoistyökaluja. |
| Koneen/leikkurin asetukset (suunnitteluvaihe) | Määritä jyrsinpään kulmat, kehdon pyörimissuunta ja indeksointi hammaspyöräjärjestelmän geometriasta | Nämä asetukset on johdettu hammaspyörän geometriasta ja teräjärjestelmästä; noudata koneen/työkalun ohjeita. |
Nykyaikainen tuotantoteknologia, kuten CNC-kartiopyörän leikkaus- ja hiomakoneet, varmistaa tasaisen laadun ja vaihdettavuuden. Yhdistämällä tietokoneella avusteisen suunnittelun (CAD) ja simuloinnin valmistajat voivat suorittaa käänteistä suunnittelua ja virtuaalitestausta ennen varsinaista tuotantoa. Tämä minimoi läpimenoajan ja kustannukset samalla parantaen tarkkuutta ja luotettavuutta.
Yhteenvetona voidaan todeta, että Gleasonin kierukkavaihteet edustavat täydellistä yhdistelmää edistyksellistä geometriaa, materiaalin lujuutta ja valmistuksen tarkkuutta. Niiden kyky tarjota tasainen, tehokas ja kestävä voimansiirto on tehnyt niistä välttämättömän komponentin nykyaikaisissa käyttöjärjestelmissä. Käytettiinpä niitä autoteollisuudessa, teollisuudessa tai ilmailu- ja avaruusaloilla, nämä vaihteet määrittelevät edelleen erinomaisuutta liikkeessä ja mekaanisessa suorituskyvyssä.
Julkaisuaika: 24.10.2025