Sliekinė pavara: Išsamus vadovas

Sliekinė pavara - tai specialus krumpliaračio konfigūracijos tipas, mechaninės pavaros tipas, naudojamas judesiui ir sukimo momentui perduoti tarp dviejų velenų, esančių vienas kito atžvilgiu stačiu kampu. Šią pavarų sistemą sudaro du pagrindiniai komponentai: sliekas ir sliekratis.

Kas yra sliekinė pavara?

Sliekinė pavara, arba kartais siejama sliekinė pavara, yra ypatingas pavarų derinys. Sliekas (mažesnysis krumpliaratis) primena sraigtą su spiraliniu sriegiu. Jis sukimo momentą perduoda sliekračiui (krumpliaračiui su įstrižais krumpliais), kuris yra panašus į krumpliaratį, bet specialiai sukurtas taip, kad sujungtųsi su slieku. Šis nustatymas leidžia mašinos operatoriui nustatyti sukimosi greitį ir perduoti didesnes jėgas.

Slieko ir sliekračio velenų ašys prasilenkia, dažniausiai 90 laipsnių kampu, nors prasilenkimo kampas gali būti bet koks. Sliekinė pavara taikoma sukimo momento didinimui ir tuo pačiu sukimosi greičio mažinimui.

Sliekinės pavaros komponentai ir veikimo principas

• Sliekas: Yra varančioji grandis. Tai sraigtas su trapeciniu ar panašios formos sriegiu. Sliekas būna vienapradis ir daugiapradis. Vieno paleidimo kirminui kiekvienas pilnas slieko apsisukimas (360 laipsnių) padidina pavarą vienu dantimi, o tai reiškia, kad 24 dantų krumpliaratis sumažins pavarą 24:1. Kelių paleidimo sliekų pavaros sumažinimas yra lygus krumpliaračio dantų skaičiui, padalytam iš slieko paleidimų skaičiaus.
• Sliekratis: Yra varomoji grandis. Sliekračio krumpliai daromi lanko formos, kad apgaubtų slieką ir padidintų kontaktinės linijos ilgį.

Judėjimo ir galios perdavimas tarp dviejų pakopinių ašių yra sliekinės pavaros reduktorių veikimo principas. Eksploatacijos metu sliekinio rato krumpliaračio dantys slysta ir rieda sraigtiniu slieko paviršiumi.

Kaip veikia sliekinė pavara?

Sliekinės pavaros veikia dėl trinties, susidariusios sukant tepamas pavaras. Tada trintis paverčiama šiluma. Sukuriant mažo ir didelio greičio sukimo momento lygius, sliekinės pavaros naudojamos kaip greičio reduktoriai, o tai reiškia, kad jos idealiai tinka įvairioms reikmėms.

Pagrindiniai sliekinės pavaros parametrai

Pagrindiniai parametrai apima modulį m, sliekinių galvučių skaičių (z1), sliekinės krumpliaračio dantų skaičių (z2), sliekinio skersmens koeficientą q, slėgio kampą, švino kampą, danties viršaus aukščio koeficientą (imkite 1) ir viršutinio klirenso koeficientą (imkite 0.2).

Praktikoje naudojami sliekai, kurių pradžių skaičius z1 = 1; 2; 3 ir 4. Slieko pradžių skaičius priklauso nuo perdavimo skaičiaus: kuo mažiau slieko pradžių, tuo didesnis pavarų perdavimo skaičius. Norint išvengti pašaknių įpjovos, sliekračio krumplių skaičius z2 turi būti ne mažiau kaip 30, optimalus - 40 ... 60. Jėgos pavarose i = 10 ... 60, kinematinėse grandinėse gali siekti 300.

Sliekinės pavaros tipai

Yra trys pagrindiniai sliekinių pavarų tipai:

1. Be gerklės (Non-throated): Sraigtinė pavara su tiesia sliekine. Dantų kontaktas yra vienas judantis taškas sliekinėje pavaroje. Tai pilnos sliekinės pavaros, kuriose nėra plyšio mechanizmo.
2. Vienakaklis (Single-throated): Turi įgaubtus sraigtinius dantis, kurie apgaubia slieką. Vienos gerklės kirmėlės apima išlenktus, sraigtinius dantis, dengiančius kirmino periferiją.
3. Dvigubas (Double-throated): Dar vadinamas kūgiu arba smėlio laikrodžiu. Jis turi įgaubtus dantis tiek ant sliekinės, tiek ant sraigtinės pavaros. Dvigubas sliekinis krumpliaratis turi išlenktus krumpliaračio ir slieko dantis.

Sliekinės pavaros ypatybės

Privalumai

• Didelis perdavimo santykis: Galima gauti didelį perdavimo santykį, kuris yra kompaktiškesnis nei laipsniško veleno sraigtinės pavaros mechanizmas. Santykis didėja priklausomai nuo sliekinės krumpliaračio dantų skaičiaus ir krumpliaračio sriegių skaičiaus.
• Didelė laikomoji galia: Tarp dviejų ratų susiliejančių dantų paviršių yra linijinis kontaktas, o jo laikomoji galia yra daug didesnė nei laipsniškos ašies sraigtinės pavaros mechanizmo.
• Stabili transmisija ir mažas triukšmas: Sliekinė transmisija yra lygiavertė sraigtinei transmisijai ir yra daugiadantė transmisija, todėl transmisija yra stabili, o triukšmas mažas. Jie taip pat yra lygiausi ir minkščiausi iš visų pavarų sistemų, kai yra tinkamai sumontuoti ir sutepti.
• Savaiminis užsifiksavimas: Kai slieko priekinis kampas yra mažesnis nei lygiavertis trinties kampas tarp jungiamųjų krumpliaračio dantų, mechanizmas yra savaime užsifiksavęs ir gali pasiekti atvirkštinį savaiminį užsifiksavimą, tai yra, sliekas gali valdyti tik sliekinę pavarą, bet ne sliekinį ratą. Ši funkcija gali būti labai naudinga kai kuriose programose ir užtikrina saugumą, ypač kėlimo mašinose.
• Kompaktiška struktūra: Sliekinės pavaros yra tankiausias sistemos tipas ir užtikrina didelį santykį. Jie dažnai yra tinkamiausias pavarų sistemos tipas, kai erdvės ribota ir reikia didelių pavarų skaičių.

Trūkumai

• Mažas efektyvumas ir didelis susidėvėjimas: Transmisijos efektyvumas yra mažesnis, o susidėvėjimas yra rimtesnis. Sliekinės pavaros yra neefektyvios, nes pavaros slysta, o ne rieda, todėl darbo temperatūra yra daug aukštesnė nei kitų tipų pavarų.
• Didelė šiluma ir susidėvėjimas: Dėl mažo efektyvumo, didelio slydimo greičio ir polinkio generuoti šilumą, suvirinimas ir dilimas yra dažnesni.
• Didelė ašinė jėga: Slieko ašinė jėga didesnė.

Sliekinės pavaros pritaikymas

Sliekinės pavaros yra plačiai naudojamos įvairiose srityse dėl savo gebėjimo užtikrinti didelį sukimo momentą ir tikslų valdymą. Jos naudojamos daugelyje sričių, kur reikalingas mažas greitis ir palyginti didelis galios stiprinimas. Šios pavaros perduoda maži ir vidutiniai galingumai.

Įprastos taikymo sritys:

• Automobilių vairavimo sistemos: Vairo mechanizmuose naudojami sliekiniai krumpliaračiai, užtikrinantys sklandų ir patikimą valdymą.
• Konvejerių sistemos: Jos padeda efektyviai perkelti medžiagas, ypač tais atvejais, kai erdvė ribota. Kadangi standartinės sliekinės pavaros sukasi viena kryptimi, priveržus ir nenaudojamos jos nejuda atgal. Tai rodo, kad sliekinės pavaros labai tinka konvejerio juostoms.
• Liftai ir keltuvai: Sliekinių pavarų savaiminio užsifiksavimo funkcija apsaugo nuo atbulinės eigos, todėl jos idealiai tinka vertikaliems keltuvams ir elevatoriams.
• Staklių valdymo mechanizmai, prietaisai, kėlimo ir transporto mašinos, automatai: Sliekinės pavaros geriausiai tinka trumpalaikiam darbui.
• Kėlimo mechanizmai (pvz., gervės): Dėl savaiminio užsifiksavimo savybių, kai perdavimo koeficientas yra mažas, sliekinės pavaros dažnai naudojamos siekiant užtikrinti saugumą.
• Automatiniai apsauginiai varteliai/durys: Užsirakina uždarius ir nevažiuos atbuline eiga. Paprastai naudojami du atskiri sliekiniai varikliai, kad atidarytų ir uždarytų vartus.
• Muzikos instrumentų derinimo mechanizmai: Vienas iš labiausiai paplitusių sliekinės pavaros naudojimo būdų yra derinimo mechanizmas, esantis styginiuose instrumentuose, tokiuose kaip gitaros, bandžos ir smuikai. Sliekinė pavara dažnai vadinama mašinos galvute ir paprastai yra ant instrumento galvutės.

Sliekinės pavaros medžiagos ir skaičiavimai

Medžiagų pasirinkimas

Sliekračio ir slieko medžiagos parenkamos orientuojantis į projektuojamos pavaros darbo sąlygas. Parenkant medžiagas, būtina įvertinti slydimo greitį (vs). Siekiant išvengti suvirinimo ir sulėtinti nusidėvėjimą, sliekinės pavaros medžiagos turi turėti antifrikciją, atsparumą dilimui ir antiklijavimą.

• Sliekas: Dažniausiai gaminami iš cementuojamų plienų 20X, 18XГT, kurių kietumas po termoapdirbimo HRC = 58...63, o taip pat iš vidutiniškai anglinių plienų 45, 50, 40XH, jų paviršius grūdinamas iki HRC = 50...55. Spiralinis paviršius turi būti termiškai apdorotas (pvz., gesinimas ir karbiuravimas), kad būtų pasiektas didelis kietumas, o tada šlifuoti arba šlifuoti, kad būtų pagerinta transmisijos laikomoji galia.
• Sliekratis: Dažniausiai gaminamas sudėtinis - vainikas iš bronzos, rečiau ketaus, o centras - iš ketaus.
  • Geriausiomis antifrikcinėmis savybėmis pasižymi alavinės bronzos Бр ОФIО - I, Бр ОНФ, bet jos brangios ir naudojamos tada, kai pavaros darbas turi būti tikslus ir didelis slydimo greitis (vs = 10...25 m/s).
  • Kai slydimo greitis vs = 2...5 m/s, sliekračio vainikui tinka bealavės bronzos, kartais žalvaris. Dažniausiai naudojama bealavė bronza Бp AЖ - 9 - 4.
  • Kai vs < 2 m/s, naudojamas ketus.
  • Mažo greičio transmisijai, kurios nėra svarbios, kartais naudojamas žalvaris arba ketus.

Skaičiavimo aspektai

Nėra brandaus sliekinių pavarų klijavimo ir susidėvėjimo skaičiavimo metodo. Danties paviršiaus sąlyčio įtempis yra svarbus veiksnys, sukeliantis danties paviršiaus klijavimą ir dilimą, todėl danties paviršiaus sąlyčio stiprumo apskaičiavimas vis dar yra pagrindinis sliekų perdavimo skaičiavimas.

• Perdavimo skaičius: Jis nustatomas iš sąlygos, kad sliekui apsisukus vieną kartą, sliekratis pasisuka per tiek krumplių, kiek sliekas turi pradžių.
• Slydimo greitis: Sliekui sukantis, jo vijos slysta sliekračio krumpliais. Slydimo greitis priklauso nuo slieko ir sliekračio apskritiminio greičio ir vijų kilimo kampo γ.
• Kontaktinis įtempis: Jei σH reikšmė viršija σadm daugiau kaip 5 % arba būna mažesnė daugiau kaip 15 %, laikoma, kad pavara suprojektuota netinkamai. Vienu ir kitu atveju reikia keisti pavaros parametrus ir patikrinti kontaktinį įtempį.
• Velenų skaičiavimas: Velenų projektavimas prasideda orientaciniu reduktoriaus greitaeigio veleno išėjimo galo skersmens nustatymu iš stiprumo sąlygos sukimui.

  Formulė: dv1 = (319,64 * T1 / τadm * z1 / z2)^0.2 ≈ 15mm (čia T1 - slieko veleno sukimo momentas, N·m; τadm - leistinas įtempis sukant, MPa).

  Velenams, kurie pagaminti iš plienų 40, 45, Cm 6, priimtina τadm = 25...35 MPa. Gautą d1 reikšmę suapvalinama iki standartinės iš eilės Ra 40.

  Kai greitaeigio veleno galas jungiamas su variklio velenu mova, reikia, kad šių velenų skersmenų skirtumas neviršytų 20 %. Priešingu atveju standartine mova sujungti nepavyks. Slieko veleno skersmuo po guoliu taip pat yra svarbus.

• Kiti skaičiavimai: Toliau eilės tvarka apskaičiuojamos jėgos, veikiančios pavaros sukabinime, atliekamas velenų skaičiavimas, nustatomas guolių apkrovimas, skaičiuojamas guolių ilgaamžiškumas, parenkami ir patikrinami pleištai bei parenkamos movos. Uždarooms transmisijoms taip pat reikia atlikti šilumos balanso skaičiavimus.

Guolių pasirinkimas

Kadangi sliekinės pavaros sukabinime veikia mišri apkrova ir atsiranda didelė ašinė jėga, tikslinga rinktis rutulinius radialinius-ašinius guolius. Juos renkamės pagal apskaičiuotus velenų skersmenis po guoliu.

• Radialiniai guoliai: skirti priimti radialines apkrovas, nors jie gali atlaikyti ir abiejų krypčių ašines apkrovas.
• Radialiniai-ašiniai guoliai: naudotini tada, kai apkrovimas yra mišrus, t.y. vienu metu veikia radialinė jėda Fr ir vienos krypties ašinė jėga Fa. Juos tikslinga naudoti ir tada, kai veikia tik viena kuri nors apkrova.
• Ašiniai-radialiniai guoliai: naudotini tada, kai veikia mišrios apkrovos, tačiau ašinė jėga Fa būna didesnė už radialinę Fr.
• Ašiniai guoliai: atlaiko tik ašines apkrovas.

Standartiniams riedėjimo guoliams yra nustatyti 5 tikslumo laipsniai (tikslumo didėjimo tvarka): 0, 6, 5, 4 ir 2. Daugelio bendrosios paskirties mašinų velenams naudojami 0 arba 6 tikslumo klasės guoliai.

Tepimas ir tepalai sliekinėms pavaroms

Tepimas yra vienas iš svarbiausių veiksnių prižiūrint sliekines pavarų dėžes. Tai padeda sumažinti trintį ir susidėvėjimą tarp sliekinės pavaros ir sliekinio rato. Tinkamas tepimas gali padėti pailginti pavarų dėžės tarnavimo laiką ir pagerinti jos veikimą. Pavarų sistemos įvesties ir išėjimo energijos perdavimo efektyvumą gali labai paveikti pasirinktas tepalas.

Iššūkiai tepant sliekines pavaras

Sliekinės pavarų dėžės susiduria su keletu iššūkių, susijusių su tepimu:

• Vienas reikšmingiausių iššūkių yra slydimas tarp sliekinės pavaros ir sliekinio rato, dėl kurio tepalas gali suirti greičiau nei kitų tipų pavarų dėžėse. Dėl didelio kontaktinio slėgio tarp dviejų komponentų taip pat reikalingas tepalas, turintis didelį plėvelės stiprumą, kad būtų išvengta metalo ir metalo kontakto.
• Kitas iššūkis - ribota erdvė pavarų dėžės viduje, dėl kurios gali būti sunku tinkamai užtepti tepalą.
• Tepalo klampumas turi būti pakankamas, kad būtų tinkamai suteptas, bet ne toks didelis, kad padidintų trintį ir susidėvėjimą. Dėl šoninio slydimo sliekinėse pavarose sunku išlaikyti hidrodinaminį alyvos pleištą. Dėl to pavaros veikia esant ribinėms tepimo sąlygoms.
• Esant aukštai darbo temperatūrai, kuri artėja prie 190 °F (88 °C) ir aukštesnės, paprastai reikia alyvų, kurių ISO VG yra 460 (AGMA klasė 7) ir aukštesnė. Jiems taip pat reikalingas geras terminis ir oksidacinis stabilumas.

Tepalų tipai

Sliekinėms pavaroms sutepti dažniausiai naudojamos alyvos yra sudėtinės mineralinės alyvos, EP mineralinės pavarų alyvos ir sintetika. Šie tepalai buvo plačiai naudojami sliekinėse pavarose ir labai sėkmingai naudojami įvairiose srityse. Svarbu, kad tepalas nebūtų maišytinas su kitos kilmės alyvomis ir pasižymėtų geromis atsparumo senėjimui, oksidavimuisi, žematemperatūrinėmis ir antifrikcinėmis savybėmis.

1. Sudėtinės mineralinės alyvos

Sudėtinė pavarų dėžės alyva yra mineralinė bazė su įprastais rūdžių ir oksidacijos inhibitoriais, sumaišyta su 4-6 procentais berūgščiu lajau arba sintetinėmis riebalų rūgštimis (maišymo medžiaga). Daugelis originalios įrangos gamintojų rekomenduoja sudėtines pavarų dėžes. Sumaišytų aliejų temperatūros apribojimas yra maždaug 180 °F (82 °C). Daugumoje programų paprastai naudojama AGMA 7 arba 8 klasės alyva (ISO VG 460 ir 680). Kai kuriais atvejais naudojamas 8A (1000 VG). Klampumo pasirinkimas priklauso nuo slieko tipo, dydžio, greičio ir darbo temperatūros.

2. EP mineralinės pavarų alyvos (Ekstremalaus Slėgio)

EP mineralinės pavarų dėžės alyvos plačiau naudojamos sliekinėse pavarose. Esant aukštam slėgiui ir temperatūrai, EP (antiscuff) priedas reaguoja su metaliniu paviršiumi, sudarydamas minkštą, slidų cheminį sluoksnį, kuris apsaugo nuo didelio susidėvėjimo ir suvirinimo. Anksčiau buvo susirūpinta, kad sieros-fosforo EP priedai sureaguos su bronzine pavara. Tačiau naujoji EP priedų technologija sumažino korozijos poveikį naudojant neaktyvią sierą. EP tepalai ypač gerai veikia, kai atsiranda smūginė apkrova. Tipiškos rekomendacijos taikomos ir AGMA 7, ir 8 klampumo klasėms.

3. Sintetinės alyvos

Šios sintetinės pavarų dėžės alyvos yra tinkamos naudoti pavarų dėžėse, kurios veikiamos ekstremaliomis sąlygomis (pvz., aukšta temperatūra, drėgmė ir kt.). Sintetika turėtų būti naudojama, kai temperatūra pasiekia 180 °F (82 °C), nes ji dažnai sumažina temperatūrą 20 °F ar daugiau (11 °C ar daugiau). Apsvarstykite galimybę pakeisti į sintetiką, kai pavarų dėžėse yra nedideli rezervuarai. Ypač gerai tinka sliekinėms pavaroms su besitrinančiais plieno/ bronzos paviršiais, taip pat cilindrinėms ir kūginėms pavaroms tepti. Ypač pabrėžiamas sliekinių reduktorių efektyvumas, kur dėl mažo trinties koeficiento suteikiama puiki apsauga nuo nusidėvėjimo. Taip pat galimi ir visi kiti klampumai.

Polialfaolefinai (PAO)

Polialfaolefinai (PAO) yra labiausiai paplitęs sintetinių tepalų tipas. Jie pasižymi geromis aukštos ir žemos temperatūros savybėmis ir yra suderinami su dauguma mineralinių alyvų. Skirtingai nuo kai kurių sintetinių medžiagų, PAO nepuola dažų ar sandariklių. Daugumoje kompozicijų yra nedidelis kiekis organinio esterio arba anti-dėvėjimosi mineralo, kuris pagerina ribines tepimo sąlygas. Taip pat yra produktų, kuriuose yra EP priedų.

Polialkilenglikoliai (PAG)

Polialkilenglikoliai (PAG) puikiai tinka sliekinėms pavaroms. Jie turi puikias tepimo savybes ir geras žemos ir aukštos temperatūros savybes. PAG klampumo indeksas yra didesnis nei daugumos sintetinių medžiagų, artėja prie 280. Todėl galima naudoti žemesnę pradinę klampos klasę, sumažinant vidinę trintį, dėl ko pagerėja sliekinės pavaros efektyvumas. Be kainos, pagrindinis polialkilenglikolių trūkumas yra jų nesuderinamumas su kitais skysčiais. Geresnis efektyvumas pasiekiamas renkantis sintetinę, o ne mineralinę alyvą, ypač PAG, kurių trinties koeficientas iš esmės mažas. Taip pat žinoma, kad PAG sumažina darbinę temperatūrą ir bendrus nuostolius.

Tepalų efektyvumo tyrimai

Laboratoriniai bandymai buvo atlikti su sliekinėmis pavaromis, veikiančiomis 20:1 perdavimo santykiu, esant 1750 aps./min. Sudėtinės ir EP ISO 460 alyvos buvo įvertintos dėl efektyvumo, tada palygintos su EP ir ne EP PAO ISO 460 alyva. EP PAO efektyvumas padidėjo 1,2 proc., palyginti su EP mineraline alyva. Ne EP PAO, palyginti su sudėtine pavarų dėže, pagerėjo tik 0,9 proc. Sintetinės medžiagos klampumas darbinėje temperatūroje buvo daug didesnis, nes jo VI.

Paskutiniame etape buvo atliktas realus lauko bandymas įmonėje su anglies pulverizatoriumi, turinčiu 22:1 redukcijos koeficientą. Buvo matuojamos elektros energijos sąnaudos, lyginant EP ISO 320 pavarų alyvą su ISO ne EP PAO. Skirtingomis apkrovomis sutaupyta 9,8 proc., 8,7 proc. ir 8,5 proc. Paskelbtame dokumente parodytas sliekinių pavarų efektyvumo pagerėjimas naudojant PAO sintetinį skystį.

Didelis gėrimų skardinių gamintojas Teksase patyrė vidutiniškai keturis gedimus per metus, o už kiekvieną įvykį taisant ir prastovos kainavo 12 000 USD. Įmonėje, turinčioje 11 dvišakių sliekinių pavarų (redukcijos koeficientai 20:1 ir 60:1), temperatūra ant pavarų dėžių pradėjo kilti ir pasiekė 214°F (101°C). Į pavarų dėžes buvo pilamas PAO sintetinis skystis, dėl to vidutinė temperatūra sumažėjo beveik 20 °F (-11 °C). Visos pavarų dėžės buvo pakeistos į sintetines ir sėkmingai naudojamos.

tags: #kas #yra #sliekine #pavara