Gleasonkoła zębate stożkowe spiralneTo specjalistyczny typ przekładni stożkowej, zaprojektowany do przenoszenia mocy między przecinającymi się wałami, zazwyczaj pod kątem 90 stopni. System Gleasona wyróżnia się unikalną geometrią zębów i metodą produkcji, które zapewniają płynny ruch, wysoki moment obrotowy i cichą pracę. Przekładnie te są szeroko stosowane w przekładniach samochodowych, przemysłowych i lotniczych, gdzie niezawodność i precyzja mają kluczowe znaczenie.
System Gleasona opracowano w celu udoskonalenia prostych iprzekładnie stożkowe zerolpoprzez wprowadzenie zakrzywionego, spiralnego zęba. Ten spiralny kształt umożliwia stopniowe zazębianie się zębów, co znacznie redukuje hałas i wibracje, a jednocześnie pozwala na wyższe prędkości obrotowe i nośność. Konstrukcja ta poprawia również współczynnik styku i wytrzymałość powierzchni, zapewniając efektywne przenoszenie mocy przy dużych lub dynamicznych obciążeniach.
Każda para spiralnych kół zębatych stożkowych Gleasona składa się z zębnika i współpracującego koła zębatego, wykonanych z dopasowaną geometrią. Proces produkcyjny jest wysoce wyspecjalizowany. Zaczyna się od kucia lub precyzyjnego odlewania półfabrykatów ze stali stopowej, takiej jak 18CrNiMo7-6, a następnie obróbki zgrubnej, frezowania obwiedniowego lub kształtowania w celu uzyskania początkowego kształtu koła zębatego. Zaawansowane metody, takie jak obróbka 5-osiowa, skrawanie i skrawanie, zapewniają wysoką dokładność wymiarową i zoptymalizowane wykończenie powierzchni. Po obróbce cieplnej, takiej jak nawęglanie (58–60 HRC), koła zębate są poddawane docieraniu lub szlifowaniu w celu uzyskania idealnego zazębienia między zębnikiem a kołem zębatym.
Geometria przekładni stożkowych Gleasona jest definiowana przez kilka kluczowych parametrów – kąt pochylenia linii śrubowej, kąt przyporu, odległość między stożkami podziałowymi i szerokość czoła. Parametry te są precyzyjnie obliczane w celu zapewnienia prawidłowego wzorca styku zębów i rozkładu obciążenia. Podczas kontroli końcowej narzędzia takie jak współrzędnościowa maszyna pomiarowa (CMM) i analiza styku zębów (TCA) weryfikują, czy zestaw kół zębatych spełnia wymaganą klasę dokładności zgodnie z normą DIN 6 lub ISO 1328-1.
W działaniu spirala Gleasonakoła zębate stożkoweZapewniają wysoką wydajność i stabilną pracę nawet w wymagających warunkach. Zakrzywione zęby zapewniają ciągły kontakt, redukując koncentrację naprężeń i zużycie. Dzięki temu idealnie nadają się do mechanizmów różnicowych w samochodach, skrzyń biegów ciężarówek, ciężkiego sprzętu, morskich układów napędowych i elektronarzędzi. Ponadto, możliwość dostosowania geometrii zębów i odległości montażowej pozwala inżynierom zoptymalizować konstrukcję pod kątem określonego momentu obrotowego, prędkości i ograniczeń przestrzennych.
Przekładnia stożkowa spiralna typu Gleasona — kluczowa tabela obliczeniowa
| Przedmiot | Wzór / Wyrażenie | Zmienne / Notatki |
|---|---|---|
| Parametry wejściowe | (z_1,\ z_2,\ m_n,\ \alpha_n,\ \Sigma,\ b,\ T) | zęby zębatki/koła zębatego (z); moduł normalny (m_n); kąt nacisku normalnego (\alpha_n); kąt wału (\Sigma); szerokość powierzchni czołowej (b); przenoszony moment obrotowy (T). |
| Średnica odniesienia (średnia) | (d_i = z_i , m_n) | i = 1 (zębnik), 2 (koło zębate). Średnica średnia/odniesienia w przekroju normalnym. |
| Kąty nachylenia (stożka) | (\delta_1,\ \delta_2) takie, że (\delta_1+\delta_2=\Sigma) i (\dfrac{\sin\delta_1}{d_1}=\dfrac{\sin\delta_2}{d_2}) | Znajdź kąty stożkowe zgodne z proporcjami zębów i kątem trzonu. |
| Odległość stożka (odległość wierzchołka stożka) | (R = \dfrac{d_1}{2\sin\delta_1} = \dfrac{d_2}{2\sin\delta_2}) | Odległość od wierzchołka stożka do okręgu podziałowego mierzona wzdłuż tworzącej. |
| Podziałka kołowa (normalna) | (p_n = \pi m_n) | Liniowy skok w sekcji normalnej. |
| Moduł poprzeczny (w przybliżeniu) | (m_t = \dfrac{m_n}{\cos\beta_n}) | (\beta_n) = kąt spirali normalnej; w razie potrzeby przekształca się między przekrojami normalnymi i poprzecznymi. |
| Kąt spiralny (relacja średnia/poprzeczna) | (\tan\beta_t = \tan\beta_n \cos\delta_m) | (\delta_m) = średni kąt stożkowy; użyj transformacji między kątami normalnymi, poprzecznymi i średnimi kątami spiralnymi. |
| Zalecenie dotyczące szerokości twarzy | (b = k_b , m_n) | (k_b) zwykle wybiera się od 8 do 20 w zależności od rozmiaru i zastosowania; w celu uzyskania dokładnej wartości należy zapoznać się z praktyką projektowania. |
| Dodatek (średnia) | (a \ approx m_n) | Standardowe przybliżenie całkowitej głębokości dodatku; w celu uzyskania precyzyjnych wartości należy użyć dokładnych tabel proporcji zębów. |
| Średnica zewnętrzna (końcówki) | (d_{o,i} = d_i + 2a) | i = 1,2 |
| Średnica korzenia | (d_{f,i} = d_i – 2h_f) | (h_f) = dedendum (z proporcji układu przekładni). |
| Grubość zęba kołowego (w przybliżeniu) | (s \ approx \dfrac{\pi m_n}{2}) | W celu uzyskania większej dokładności przy określaniu geometrii skosu należy stosować skorygowaną grubość z tabel zębów. |
| Siła styczna na okręgu podziałowym | (F_t = \dfrac{2T}{d_p}) | (T) = moment obrotowy; (d_p) = średnica podziałowa (użyj spójnych jednostek). |
| Naprężenie zginające (uproszczone) | (\sigma_b = \dfrac{F_t \cdot K_O \cdot K_V}{b \cdot m_n \cdot Y}) | (K_O) = współczynnik przeciążenia, (K_V) = współczynnik dynamiczny, (Y) = współczynnik kształtu (geometria gięcia). Do projektowania należy używać pełnego równania gięcia AGMA/ISO. |
| Naprężenie kontaktowe (typ Hertza, uproszczone) | (\sigma_H = C_H \sqrt{\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) stała geometryczna, (E_i,\nu_i) moduły sprężystości materiału i współczynniki Poissona. Do weryfikacji użyj pełnych równań naprężenia kontaktowego. |
| Współczynnik styku (ogólny) | (\varepsilon = \dfrac{\text{łuk działania}}{\text{podstawowy skok}}) | W przypadku kół zębatych stożkowych obliczenia należy wykonywać przy użyciu geometrii stożka podziałowego i kąta spirali; wyniki zazwyczaj ocenia się za pomocą tabel projektowania kół zębatych lub oprogramowania. |
| Wirtualna liczba zębów | (z_v \ approx \ dfrac{d}{m_t}) | Przydatne do sprawdzania styku/podcięć; (m_t) = moduł poprzeczny. |
| Kontrola minimalnej liczby zębów / podcienia | Stosuj minimalne warunki zębów w oparciu o kąt spirali, kąt nacisku i proporcje zębów | Jeżeli (z) jest poniżej minimum, konieczne jest podcięcie lub zastosowanie specjalnych narzędzi. |
| Ustawienia maszyny/noża (etap projektowania) | Określanie kątów głowicy tnącej, obrotu kołyski i indeksowania na podstawie geometrii układu przekładni | Ustawienia te wynikają z geometrii koła zębatego i układu frezu; należy postępować zgodnie z procedurą obsługi maszyny/narzędzia. |
Nowoczesne technologie produkcyjne, takie jak maszyny CNC do cięcia i szlifowania kół zębatych stożkowych, zapewniają stałą jakość i zamienność. Dzięki integracji projektowania wspomaganego komputerowo (CAD) i symulacji, producenci mogą przeprowadzać inżynierię wsteczną i wirtualne testy przed rozpoczęciem produkcji. Minimalizuje to czas realizacji i koszty, jednocześnie zwiększając precyzję i niezawodność.
Podsumowując, przekładnie stożkowe Gleason o zębach spiralnych stanowią idealne połączenie zaawansowanej geometrii, wytrzymałości materiałów i precyzji wykonania. Ich zdolność do płynnego, wydajnego i trwałego przenoszenia mocy uczyniła z nich niezbędny element nowoczesnych układów napędowych. Niezależnie od tego, czy są stosowane w motoryzacji, przemyśle, czy lotnictwie, przekładnie te nadal wyznaczają standardy doskonałości w zakresie ruchu i wydajności mechanicznej.
Czas publikacji: 24-10-2025