چگونه یک گیربکس چهارم چرخش به تقویت گشتاور کارآمد و عملکرد خود قفل می شود؟

تقویت گشتاور: منطق مکانیکی طراحی نسبت انتقال
عملکرد تقویت گشتاور a گیربکس چهارم چرخش مبتنی بر طراحی نسبت انتقال کرم و چرخ دنده کرم است. فرمول اصلی آن:
گشتاور خروجی = گشتاور ورودی × نسبت انتقال
نسبت انتقال با تعداد سرهای کرم (Z1) و تعداد دندانهای دنده کرم (Z2) تعیین می شود:
نسبت انتقال I = Z2 / Z1
به عنوان مثال ، هنگامی که تعداد سر کرم ها 1 (کرم تک کار) و تعداد دندانهای دنده کرم 50 باشد ، نسبت انتقال 50: 1 و گشتاور ورودی 50N · M می تواند به 2500N · M تقویت شود. با تنظیم تعداد دندانهای دنده کرم ، دامنه تقویت گشتاور 5: 1 تا 100: 1 قابل انعطاف است.

روش مهندسی طراحی نسبت انتقال
نسبت انتقال کوچک (5: 1-20: 1): مناسب برای شرایط بار سبک مانند دریچه ها و دروازه ها ، که باید راندمان انتقال و سرعت پاسخ را در نظر بگیرند.
نسبت انتقال بزرگ (20: 1-100: 1): در سناریوهای بار سنگین مانند جرثقیل و وینچ و ظرفیت تحمل چرخ دنده های کرم استفاده می شود.
به عنوان مثال ، در کنترل دریچه نیروگاه های هسته ای ، گیربکس باید در برابر تأثیر رسانه های درجه حرارت بالا و فشار بالا مقاومت کند. طراحی نسبت انتقال بزرگ می تواند کنترل دقیق باز و بسته شدن شیر را تضمین کند.

عملکرد خود قفل سازی: اصل مکانیکی بهینه سازی زاویه مارپیچ

1. ماهیت مکانیکی خصوصیات خود قفل

عملکرد خود قفل شدن چرخ دنده های کرم از رابطه بین زاویه مارپیچ (λ) و زاویه اصطکاک (φ) سرچشمه می گیرد. هنگامی که زاویه مارپیچ از زاویه اصطکاک کوچکتر است ، چرخ کرم نمی تواند کرم را معکوس کند و باعث قفل شدن خود شود. بیان ریاضی آن:

λ <φ
زاویه اصطکاک با ضریب اصطکاک مواد (μ) تعیین می شود:

φ = arctan (μ)

به عنوان مثال ، ضریب اصطکاک چرخ دنده های کرم برنز و کرم های فولادی در حدود 0.1 است که مربوط به زاویه اصطکاک 5.7 درجه است ، بنابراین برای دستیابی به قفل شدن خود باید زاویه مارپیچ از این مقدار کوچکتر باشد.

ترتیب. کاربرد مهندسی عملکرد خود قفل
محافظت ضد معکوس: در صحنه هایی مانند آسانسور و جرثقیل ، عملکرد خود قفل کردن می تواند از حرکت بار در جهت مخالف به دلیل گرانش یا نیروهای خارجی جلوگیری کند ، بنابراین از تصادفات جلوگیری می کند.
دقت موقعیت یابی: در دستگاه های CNC و اتصالات ربات ، ویژگی خود قفل می تواند ترخیص انتقال را از بین ببرد و دقت موقعیت یابی را به 0.01 میلی متر پوند بهبود بخشد.
به عنوان مثال ، در سیستم فرمان کشتی ، عملکرد خود بسته شدن گیربکس می تواند اطمینان حاصل کند که تیغه گردی در شرایط دریای سخت پایدار است و از خمیازه جلوگیری می کند.

نوآوری در مواد و فرآیندها: پشتیبانی از انتقال با راندمان بالا
1. مواد کرم: فرآیند خاموش کردن فولاد آلیاژ با استحکام بالا
به عنوان مؤلفه اصلی انتقال گشتاور ، کرم باید در برابر استرس و سایش زیاد مقاومت کند. ماده معمولی 40crnimoa است که می تواند پس از خاموش کردن درمان و مقاومت کششی بیش از 1000MPa به سختی 58-62HRC برسد. فرآیند فرونشست یک ساختار مارتنزیتی را از طریق خنک کننده سریع تشکیل می دهد ، که به طور قابل توجهی سختی و مقاومت سایش را بهبود می بخشد.

2. مواد دنده کرم: خصوصیات جذب شوک آلیاژ برنز
ماده دنده کرم باید مقاومت در برابر سایش و جذب شوک را در نظر بگیرد. برنز قلع (ZCUSN10PB1) به دلیل مقاومت کششی بالا (300mpa) و ضریب اصطکاک کم (0.05-0.1) انتخاب اول است. خصوصیات جذب شوک آن از توانایی تغییر شکل پلاستیک ماتریس مس گرفته شده است که می تواند انرژی ضربه را جذب کرده و نویز لرزش را کاهش دهد.

3. نوآوری فرآیند: بهینه سازی هم افزایی سنگ زنی و روغن کاری
سنگ زنی کرم: چرخ سنگ زنی CBN برای سنگ زنی فوق العاده استفاده می شود ، و زبری سطح دندان Ra≤0.4μm دقت مش را تضمین می کند.
سیستم روغن کاری: از طریق ترکیبی از روغن کاری غبار روغن و روغن کاری اجباری ، یک فیلم روغن پایدار برای کاهش ضریب اصطکاک به زیر 0.03 شکل می گیرد.
به عنوان مثال ، در گیربکس های برق باد ، طراحی روغن کاری چرخ دنده های کرم می تواند راندمان انتقال را به بیش از 97 ٪ افزایش دهد.

سناریوهای کاربردی: از دریچه های صنعتی گرفته تا تجهیزات سطح بالا
1. کنترل دریچه صنعتی
در صنایعی مانند نفت ، شیمیایی و برق ، دریچه هایی که توسط گیربکس های چهارم چرخشی هدایت می شوند باید در برابر تأثیر رسانه های با درجه حرارت بالا و فشار بالا مقاومت کنند. عملکرد تقویت گشتاور آن تضمین می کند که شیر به سرعت باز و بسته می شود ، و ویژگی های خود قفل شدن آن مانع از بازگشت رسانه می شود. به عنوان مثال ، در سیستم آب خنک کننده یک نیروگاه هسته ای ، گیربکس باید در دمای بالا 300 درجه سانتیگراد پایدار عمل کند.

2. سیستم انتقال سنگین
در جرثقیل ها ، وینچ ها و سناریوهای دیگر ، گیربکس باید در برابر بارهای ده ها تن مقاومت کند. طراحی بزرگ نسبت انتقال آن می تواند گشتاور حرکتی را به هزاران متر نیوتن تقویت کند و عملکرد خود قفل شدن مانع از ریزش بار به طور تصادفی می شود. به عنوان مثال ، در پورت جرثقیل ، عمر گیربکس باید بیش از 10 سال باشد.

3. زمینه تجهیزات سطح بالا
در زمینه هایی مانند هوافضا و روباتیک که به دقت و قابلیت اطمینان بسیار بالایی نیاز دارند ، ویژگی های خود قفل سازی و دقت موقعیت یابی گیربکس مهم می شوند. به عنوان مثال ، در سیستم های کنترل نگرش ماهواره ای ، گیربکس باید دقت موقعیت یابی 0.001 درجه پوند را در یک محیط خلاء حفظ کند .