Gleasonangrenaje conice spiralatesunt un tip specializat de angrenaje conice concepute pentru a transmite puterea între arbori care se intersectează, de obicei la un unghi de 90 de grade. Ceea ce diferențiază sistemul Gleason este geometria unică a dinților și metoda de fabricație, care oferă o mișcare lină, o capacitate mare de cuplu și o funcționare silențioasă. Aceste angrenaje sunt utilizate pe scară largă în transmisiile auto, industriale și aerospațiale, unde fiabilitatea și precizia sunt esențiale.
Sistemul Gleason a fost dezvoltat pentru a îmbunătăți sistemul drept șiangrenaje conice zerolprin introducerea unui dinte curbat, în formă de spirală. Această formă spiralată permite o angrenare treptată între dinți, reducând semnificativ zgomotul și vibrațiile, permițând în același timp viteze de rotație și o capacitate de încărcare mai mari. Designul îmbunătățește, de asemenea, raportul de contact și rezistența suprafeței, asigurând o transmisie eficientă a puterii în condiții de sarcini grele sau dinamice.
Fiecare pereche de roți dințate conice spiralate Gleason este formată dintr-un pinion și o roată dințată de cuplare, produse cu o geometrie potrivită. Procesul de fabricație este extrem de specializat. Acesta începe cu forjarea sau turnarea de precizie a pieselor brute din oțel aliat, cum ar fi 18CrNiMo7-6, urmată de tăiere brută, frezare sau modelare pentru a genera forma inițială a roții dințate. Metodele avansate, precum prelucrarea pe 5 axe, șlefuirea și tăierea dură, asigură o precizie dimensională ridicată și un finisaj optimizat al suprafeței. După tratamentul termic, cum ar fi carburarea (58–60 HRC), roțile dințate sunt supuse lepuirii sau șlefuirii pentru a obține o angrenare perfectă între pinion și roată dințată.
Geometria angrenajelor conice spiralate Gleason este definită de mai mulți parametri critici - unghiul spiralei, unghiul de presiune, distanța dintre conul de pas și lățimea feței. Acești parametri sunt calculați cu precizie pentru a asigura modele corecte de contact ale dinților și distribuția sarcinii. În timpul inspecției finale, instrumente precum mașina de măsurat în coordonate (CMM) și analiza contactului dinților (TCA) verifică dacă setul de angrenaje îndeplinește clasa de precizie cerută de DIN 6 sau ISO 1328-1.
În funcțiune, spirala Gleasonangrenaje coniceoferă o eficiență ridicată și performanță stabilă chiar și în condiții dificile. Dinții curbați asigură un contact continuu, reducând concentrarea stresului și uzura. Acest lucru îi face ideali pentru diferențiale auto, cutii de viteze pentru camioane, utilaje grele, sisteme de propulsie marină și scule electrice. În plus, capacitatea de a personaliza geometria dinților și distanța de montare permite inginerilor să optimizeze designul pentru constrângeri specifice de cuplu, viteză și spațiu.
Angrenaj conic spiralat de tip Gleason — tabel de calcul cheie
| Articol | Formulă / Expresie | Variabile / Note |
|---|---|---|
| Parametri de intrare | (z_1, z_2, m_n, αn, Sigma, b, T) | dinții pinionului/dintelui dințat (z); modulul normal (m_n); unghiul normal de presiune (α_n); unghiul arborelui (σ); lățimea feței (b); cuplul transmis (T). |
| Diametrul de referință (mediu) | (d_i = z_i , m_n) | i = 1 (pinion), 2 (angrenaj). Diametru mediu/de referință în secțiunea normală. |
| Unghiuri de înclinare (con) | (Δ1, Δ2) astfel încât (Δ1 + Δ2 = Sigma) și (\dfrac{\sin Δ1}{d1} = \dfrac{\sin Δ2}{d2}) | Rezolvați unghiurile conului în concordanță cu proporțiile dinților și unghiul axului. |
| Distanța conului (distanța vârfului înclinării) | (R = \dfrac{d_1}{2\sin\delta_1} = \dfrac{d_2}{2\sin\delta_2}) | Distanța de la vârful conului la cercul de divizare măsurată de-a lungul generatricei. |
| Pas circular (normal) | (p_n = π_m_n) | Pas liniar la secțiunea normală. |
| Modul transversal (aprox.) | (m_t = \dfrac{m_n}{\cos\beta_n}) | (β_n) = unghiul spiral normal; se transformă între secțiuni normale și transversale, după cum este necesar. |
| Unghi spiralat (relație medie/transversală) | (\tan\beta_t = \tan\beta_n \cos\delta_m) | (Δm) = unghiul mediu al conului; se utilizează transformări între unghiurile normal, transversal și spirală medie. |
| Recomandare privind lățimea feței | (b = k_b , m_n) | (k_b) este de obicei ales între 8 și 20, în funcție de dimensiune și aplicație; consultați practica de proiectare pentru valoarea exactă. |
| Addendum (medie) | (a \approx m_n) | Aproximare standard a addendumului cu adâncime completă; utilizați tabele cu proporții exacte ale dinților pentru valori precise. |
| Diametru exterior (vârf) | (d_{o,i} = d_i + 2a) | i = 1,2 |
| Diametrul rădăcinii | (d_{f,i} = d_i – 2h_f) | (h_f) = dedendum (din proporțiile sistemului de angrenaje). |
| Grosimea dintelui circular (aproximativ) | (s \approx \dfrac{\pi m_n}{2}) | Pentru geometria conicei, utilizați grosimea corectată din tabelele de dinți pentru precizie. |
| Forța tangențială la cercul de înălțime | (F_t = \dfrac{2T}{d_p}) | (T) = cuplu; (d_p) = diametrul inițial (se utilizează unități consecvente). |
| Tensiune de încovoiere (simplificată) | (\sigma_b = \dfrac{F_t ∫ K_O ∫ K_V}{b ∫ m_n ∫ Y}) | (K_O) = factor de supraîncărcare, (K_V) = factor dinamic, (Y) = factor de formă (geometria de încovoiere). Se utilizează ecuația completă de încovoiere AGMA/ISO pentru proiectare. |
| Tensiune de contact (tip Hertz, simplificată) | (\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}}}) | Constanta geometrică (C_H), modulii de elasticitate ai materialului (E_i, νi) și rapoartele Poisson. Se utilizează ecuațiile complete ale tensiunii de contact pentru verificare. |
| Raport de contact (general) | (\varepsilon = \dfrac{\text{arc de acțiune}}{\text{pas de bază}}) | Pentru angrenajele conice, se calculează folosind geometria conului de pas și unghiul spiralei; de obicei, se evaluează cu tabele de proiectare a angrenajelor sau cu software. |
| Numărul virtual de dinți | (z_v \approx \dfrac{d}{m_t}) | Util pentru verificări de contact/subtăiere; (m_t) = modul transversal. |
| Verificare minimă a dinților / subtăierii | Utilizați condiția minimă a dinților bazată pe unghiul spiralat, unghiul de presiune și proporțiile dinților | Dacă (z) este sub minim, este necesară o subțărătură sau utilizarea unor scule speciale. |
| Setări mașină/freză (etapa de proiectare) | Determinați unghiurile capului de tăiere, rotația suportului și indexarea din geometria sistemului de angrenaje | Aceste setări sunt derivate din geometria angrenajului și sistemul de tăiere; urmați procedura mașinii/sculei. |
Tehnologia modernă de producție, cum ar fi mașinile CNC de tăiere și rectificare a roților dințate conice, asigură o calitate constantă și interschimbabilitate. Prin integrarea proiectării asistate de calculator (CAD) și a simulării, producătorii pot efectua inginerie inversă și teste virtuale înainte de producția efectivă. Acest lucru minimizează timpul de livrare și costurile, îmbunătățind în același timp precizia și fiabilitatea.
În concluzie, angrenajele conice spiralate Gleason reprezintă combinația perfectă între geometria avansată, rezistența materialului și precizia de fabricație. Capacitatea lor de a oferi o transmisie de putere lină, eficientă și durabilă le-a transformat într-o componentă indispensabilă în sistemele de acționare moderne. Indiferent dacă sunt utilizate în sectoarele auto, industrial sau aerospațial, aceste angrenaje continuă să definească excelența în mișcare și performanță mecanică.
Data publicării: 24 oct. 2025