Làm thế nào để một hộp số quay phần tư đạt được sự khuếch đại mô-men xoắn hiệu quả và chức năng tự khóa?

Khuếch đại mô -men xoắn: logic cơ học của thiết kế tỷ lệ truyền
Chức năng khuếch đại mô -men xoắn của một Hộp số quay đầu dựa trên thiết kế tỷ lệ truyền của sâu và sâu. Công thức cốt lõi của nó là:
Mô -men xoắn đầu ra = mô -men xoắn đầu vào × Tỷ lệ truyền dẫn
Tỷ lệ truyền được xác định bởi số lượng đầu sâu (Z1) và số lượng răng bánh răng sâu (Z2):
Tỷ lệ truyền I = Z2 / Z1
Ví dụ, khi số lượng đầu sâu là 1 (giun đơn bắt đầu) và số lượng răng bánh sâu là 50, tỷ lệ truyền là 50: 1 và mô-men xoắn đầu vào là 50n · m có thể được khuếch đại thành 2500n · m. Bằng cách điều chỉnh số lượng răng bánh răng sâu, phạm vi khuếch đại mô -men xoắn từ 5: 1 đến 100: 1 có thể đạt được một cách linh hoạt.

Thực hành kỹ thuật thiết kế tỷ lệ truyền
Tỷ lệ truyền nhỏ (5: 1-20: 1): Thích hợp cho các điều kiện tải ánh sáng như van và cổng, cần tính đến hiệu quả truyền và tốc độ phản hồi.
Tỷ lệ truyền lớn (20: 1-100: 1): Được sử dụng trong các kịch bản tải nặng như cần cẩu và tời, và khả năng chịu lực của bánh răng sâu cần được tăng cường.
Ví dụ, trong việc kiểm soát van của các nhà máy điện hạt nhân, hộp số cần phải chịu được tác động của phương tiện truyền thông nhiệt độ cao và áp suất cao. Thiết kế tỷ lệ truyền lớn có thể đảm bảo kiểm soát chính xác việc mở và đóng van.

Chức năng tự khóa: Nguyên tắc cơ học của tối ưu hóa góc xoắn ốc

1. Bản chất cơ học của các đặc tính tự khóa

Chức năng tự khóa của các bánh răng giun bắt nguồn từ mối quan hệ giữa góc xoắn (λ) và góc ma sát (). Khi góc xoắn nhỏ hơn góc ma sát, bánh xe sâu không thể đảo ngược việc đẩy sâu, tạo thành tự khóa. Biểu thức toán học của nó là:

λ <
Góc ma sát được xác định bởi hệ số ma sát vật liệu (μ):

= arctan (μ)

Ví dụ, hệ số ma sát của bánh răng giun bằng đồng và giun thép là khoảng 0,1, tương ứng với góc ma sát 5,7 °, do đó, góc xoắn cần nhỏ hơn giá trị này để đạt được tự khóa.

2. Ứng dụng kỹ thuật chức năng tự khóa
Bảo vệ chống đảo ngược: Trong các cảnh như thang máy và cần cẩu, chức năng tự khóa có thể ngăn tải tải di chuyển theo hướng ngược lại do trọng lực hoặc lực bên ngoài, do đó tránh tai nạn.
Cải thiện độ chính xác định vị: Trong các công cụ máy CNC và khớp robot, tính năng tự khóa có thể loại bỏ độ thanh thải truyền tải và cải thiện độ chính xác định vị thành ± 0,01mm.
Ví dụ, trong hệ thống lái tàu, chức năng tự khóa của hộp số có thể đảm bảo rằng lưỡi lái vẫn ổn định trong điều kiện biển khắc nghiệt và tránh ngáp.

Đổi mới trong vật liệu và quy trình: Hỗ trợ truyền tải hiệu quả cao
1. Vật liệu sâu: quá trình dập tắt của thép hợp kim cường độ cao
Là thành phần cốt lõi của truyền mô -men xoắn, con sâu cần phải chịu được căng thẳng và hao mòn cao. Vật liệu điển hình là 40Crnimoa, có thể đạt đến độ cứng 58-62hRC sau khi điều trị dập tắt và độ bền kéo hơn 1000MPa. Quá trình dập tắt tạo thành một cấu trúc martensitic thông qua việc làm mát nhanh chóng, giúp cải thiện đáng kể độ cứng và khả năng chịu hao mòn của vật liệu.

2. Vật liệu bánh răng sâu: đặc tính hấp thụ sốc của hợp kim đồng
Vật liệu bánh răng sâu cần tính đến cả khả năng chống hao mòn và hấp thụ sốc. TIN bằng đồng (ZCUSN10PB1) là lựa chọn đầu tiên do độ bền kéo cao (≥300MPa) và hệ số ma sát thấp (0,05-0.1). Các đặc tính hấp thụ sốc của nó có nguồn gốc từ khả năng biến dạng dẻo của ma trận đồng, có thể hấp thụ năng lượng tác động và giảm nhiễu rung.

3. Đổi mới quy trình: Tối ưu hóa hiệp đồng của mài và bôi trơn
Nghiền sâu: Bánh xe mài CBN được sử dụng để mài siêu phàm và độ nhám bề mặt răng RA≤0,4μm đảm bảo độ chính xác chia lưới.
Hệ thống bôi trơn: Thông qua sự kết hợp của bôi trơn sương mù dầu và bôi trơn cưỡng bức, một màng dầu ổn định được hình thành để giảm hệ số ma sát xuống dưới 0,03.
Ví dụ, trong các hộp số điện gió, thiết kế bôi trơn của bánh răng giun có thể tăng hiệu suất truyền lên hơn 97%.

Kịch bản ứng dụng: Từ van công nghiệp đến thiết bị cao cấp
1. Kiểm soát van công nghiệp
Trong các ngành công nghiệp như dầu mỏ, hóa chất và năng lượng điện, các van được điều khiển bởi các hộp số quay phần tư phải chịu được tác động của phương tiện truyền thông nhiệt độ cao và áp suất cao. Chức năng khuếch đại mô-men xoắn của nó đảm bảo rằng van mở và đóng nhanh chóng, và các đặc tính tự khóa của nó ngăn không cho môi trường chảy trở lại. Ví dụ, trong hệ thống nước làm mát của nhà máy điện hạt nhân, hộp số cần hoạt động ổn định ở nhiệt độ cao 300 ° C.

2. Hệ thống truyền tải nặng
Trong cần cẩu, tời và các kịch bản khác, hộp số cần phải chịu được vô số hàng chục tấn. Thiết kế tỷ lệ truyền lớn của nó có thể khuếch đại mô-men xoắn động cơ thành hàng ngàn mét Newton và chức năng tự khóa ngăn không cho tải do vô tình giảm. Ví dụ, trong Cảng Cranes, tuổi thọ của hộp số cần vượt quá 10 năm.

3. Trường thiết bị cao cấp
Trong các lĩnh vực như hàng không vũ trụ và robot đòi hỏi độ chính xác và độ tin cậy cực kỳ cao, các đặc điểm tự khóa và độ chính xác định vị của hộp số trở thành chìa khóa. Ví dụ, trong các hệ thống điều khiển thái độ vệ tinh, hộp số cần duy trì độ chính xác định vị ± 0,001 ° trong môi trường chân không.