Cum realizează o cutie de viteze de un sfert de viteză de amplificare a cuplului eficient și funcție de auto-blocare?

Amplificare a cuplului: logica mecanică a proiectării raportului de transmisie
Funcția de amplificare a cuplului a Cutie de viteze de sfert se bazează pe designul raportului de transmisie al uneltelor de vierme și viermi. Formula sa de bază este:
Cuplu de ieșire = cuplu de intrare × raport de transmisie
Raportul de transmisie este determinat de numărul de capete de vierme (Z1) și de numărul de dinți de viteze de vierme (Z2):
Raportul de transmisie I = Z2 / Z1
De exemplu, atunci când numărul de capete de vierme este de 1 (vierme cu un singur start), iar numărul de dinți de viteze de vierme este de 50, raportul de transmisie este de 50: 1, iar cuplul de intrare de 50n · m poate fi amplificat la 2500N · m. Prin reglarea numărului de dinți de viteze de vierme, intervalul de amplificare a cuplului de la 5: 1 până la 100: 1 poate fi obținut flexibil.

Practica inginerească a proiectării raportului de transmisie
Raport de transmisie mică (5: 1-20: 1): Potrivit pentru condiții de încărcare ușoară, cum ar fi supape și porți, care trebuie să țină cont de eficiența transmisiei și viteza de răspuns.
Raport de transmisie mare (20: 1-100: 1): utilizat în scenarii cu sarcină grea, cum ar fi macarale și trolii, iar capacitatea de rulare a angrenajelor de viermi trebuie să fie îmbunătățită.
De exemplu, în controlul valvei a centralelor nucleare, cutia de viteze trebuie să reziste la impactul mediilor de înaltă temperatură și de înaltă presiune. Proiectarea raportului mare de transmisie poate asigura controlul precis al deschiderii și închiderii supapei.

Funcție de auto-blocare: Principiul mecanic al optimizării unghiului Helix

1.. Natura mecanică a caracteristicilor de auto-blocare

Funcția de auto-blocare a angrenajelor de viermi provine din relația dintre unghiul helixului (λ) și unghiul de frecare (φ). Când unghiul de helix este mai mic decât unghiul de frecare, roata de vierme nu poate inversa să conducă viermele, formând auto-blocare. Expresia sa matematică este:

λ <φ
Unghiul de frecare este determinat de coeficientul de frecare material (μ):

φ = arctan (μ)

De exemplu, coeficientul de frecare a angrenajelor de viermi din bronz și a viermilor de oțel este de aproximativ 0,1, corespunzând unui unghi de frecare de 5,7 °, astfel încât unghiul de helix trebuie să fie mai mic decât această valoare pentru a obține auto-blocare.

2. Aplicarea ingineriei funcției de auto-blocare
Protecția anti-invers: în scene precum ascensoarele și macarale, funcția de auto-blocare poate împiedica sarcina să se deplaseze în direcția opusă din cauza gravitației sau forțelor externe, evitând astfel accidentele.
Precizia de poziționare îmbunătățită: În mașinile-unelte CNC și îmbinările robotului, caracteristica de auto-blocare poate elimina clearance-ul de transmisie și poate îmbunătăți precizia poziționării la ± 0,01mm.
De exemplu, în sistemul de direcție a navei, funcția de auto-blocare a cutiei de viteze poate asigura că lama cârmei rămâne stabilă în condiții dure ale mării și evită yaw.

Inovație în materiale și procese: suport pentru transmisia de înaltă eficiență
1. Material de vierme: procesul de stingere a oțelului din aliaj de înaltă rezistență
Ca componentă de bază a transmisiei cuplului, viermele trebuie să reziste la stres și uzură ridicată. Materialul tipic este 40crnimoa, care poate atinge o duritate de 58-62HRC după ce a stins tratamentul și o rezistență la tracțiune de peste 1000MPa. Procesul de stingere formează o structură martensitică prin răcire rapidă, ceea ce îmbunătățește semnificativ duritatea și rezistența la uzură a materialului.

2. Materialul de viteze de vierme: proprietăți de absorbție a șocului aliajului de bronz
Materialul de viteze de viermi trebuie să țină seama atât de rezistență la uzură, cât și de absorbția de șoc. Bronzul de staniu (ZCUSN10PB1) este prima alegere datorită rezistenței sale mari de tracțiune (≥300MPa) și coeficientului de frecare scăzut (0,05-0,1). Caracteristicile sale de absorbție a șocului sunt derivate din capacitatea de deformare a plasticului matricei de cupru, care poate absorbi energia de impact și poate reduce zgomotul de vibrații.

3. Inovația procesului: Optimizarea sinergică a măcinatului și lubrifierii
Roata de măcinare a viermilor: roata de măcinare CBN este utilizată pentru măcinarea superfinei, iar rugozitatea suprafeței dinților RA≤0,4 μm asigură o precizie de plasare.
Sistem de ungere: Prin combinația de lubrifiere a ceațului de ulei și lubrifiere forțată, se formează o peliculă de ulei stabilă pentru a reduce coeficientul de frecare la sub 0,03.
De exemplu, în cutii de viteze ale puterii eoliene, proiectarea de ungere a angrenajelor de viermi poate crește eficiența de transmisie la mai mult de 97%.

Scenarii de aplicare: de la supape industriale la echipamente de înaltă calitate
1. Controlul supapei industriale
În industrii precum petrolul, energia chimică și electrică, supapele conduse de cutii de viteze de un sfert de viteză trebuie să reziste la impactul mediilor de înaltă temperatură și de înaltă presiune. Funcția sa de amplificare a cuplului asigură că robinetul se deschide și se închide rapid, iar caracteristicile sale de auto-blocare împiedică mediul să curgă înapoi. De exemplu, în sistemul de apă de răcire a unei centrale nucleare, cutia de viteze trebuie să funcționeze stabil la o temperatură ridicată de 300 ° C.

2. Sistem de transmisie grea
În macarale, trolii și alte scenarii, cutia de viteze trebuie să reziste la o mulțime de zeci de tone. Proiectarea sa mare a raportului de transmisie poate amplifica cuplul motorului la mii de metri Newton, iar funcția de auto-blocare împiedică scăderea accidentală. De exemplu, în macarale port, viața cutiei de viteze trebuie să depășească 10 ani.

3. Câmpul echipamentului de înaltă calitate
În câmpuri precum aerospațial și robotică care necesită o precizie și o fiabilitate extrem de ridicată, caracteristicile de auto-blocare și precizia de poziționare a cutiei de viteze devin cheia. De exemplu, în sistemele de control al atitudinii prin satelit, cutia de viteze trebuie să mențină o precizie de poziționare de ± 0,001 ° într -un mediu de vid.