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Calcolo della flessione di un albero a vite senza fine
In questo articolo, parleremo di come determinare la flessione dell'albero della vite senza fine di un ingranaggio a vite senza fine. Discuteremo anche le caratteristiche di un ingranaggio a vite senza fine, comprese le forze esercitate sui denti. Infine, esamineremo le caratteristiche importanti di un ingranaggio a vite senza fine. Continuate a leggere per saperne di più! Ecco alcuni aspetti da considerare prima di acquistare un ingranaggio a vite senza fine. Speriamo che la lettura sia di vostro gradimento! Dopo aver letto questo articolo, sarete ben preparati per scegliere un ingranaggio a vite senza fine adatto alle vostre esigenze.
Calcolo della flessione dell'albero a vite senza fine
Lo scopo principale dei calcoli è determinare la flessione di una vite senza fine. Le viti senza fine vengono utilizzate per azionare ingranaggi e componenti meccanici. Questo tipo di trasmissione utilizza una vite senza fine. Il diametro della vite senza fine e il numero di denti vengono inseriti gradualmente nel calcolo. Successivamente, sullo schermo viene visualizzata una tabella con le soluzioni corrette. Dopo aver completato la tabella, è possibile procedere al calcolo vero e proprio. È anche possibile modificare i parametri di potenza.
La massima deflessione dell'albero a vite senza fine viene calcolata utilizzando la tecnica degli elementi finiti (FEM). Il prodotto presenta numerosi parametri, come la dimensione degli elementi e i problemi al contorno. I risultati di queste simulazioni vengono confrontati con i corrispondenti valori analitici per calcolare la deflessione ottimale. Il risultato è una tabella che mostra la deflessione ottimale dell'albero a vite senza fine. Le tabelle possono essere scaricate qui di seguito. È inoltre possibile trovare ulteriori informazioni sulle diverse formule di deflessione e le relative applicazioni.
Il metodo di calcolo utilizzato dalla norma DIN EN 10084 si basa sulla vite cementata indurita in 16MnCr5. Quindi, è possibile utilizzare la norma DIN EN 10084 (CuSn12Ni2-C-GZ) e la norma DIN EN 1982 (CuAl10Fe5Ne5-C-GZ). Successivamente, è possibile inserire la larghezza di contatto della vite, manualmente o utilizzando l'opzione di suggerimento automatico.
I metodi più diffusi per il calcolo della flessione dell'albero a vite senza fine forniscono un'ottima approssimazione della flessione, ma non tengono conto delle modifiche geometriche apportate alla vite. Sebbene il metodo di Norgauer del 2021 affronti questi problemi, non considera l'avvolgimento elicoidale del dente della vite e sovrastima l'effetto di irrigidimento dovuto all'ingranaggio. Per una progettazione efficiente di alberi a vite senza fine di piccolo diametro, sono necessari metodi molto più sofisticati.
Rispetto ad altri tipi di prodotti meccanici, gli ingranaggi a vite senza fine presentano rumori e vibrazioni inferiori. Tuttavia, la loro durata è generalmente limitata dall'usura della ruota elicoidale, che è più morbida. La flessione dell'albero della vite senza fine è un fattore che incide significativamente su rumorosità e usura. Il metodo di calcolo per la flessione degli ingranaggi a vite senza fine è disponibile nelle norme ISO/TR 14521, DIN 3996 e AGMA 6022.
Il riduttore a vite senza fine può essere realizzato con un rapporto di trasmissione preciso. Il calcolo prevede la divisione del rapporto di trasmissione tra più livelli all'interno del riduttore. I parametri di ingresso della trasmissione di potenza influenzano le proprietà degli ingranaggi, così come il materiale della vite senza fine/ingranaggio. Per ottenere una maggiore efficienza, il materiale della vite senza fine/ingranaggio deve essere adatto alle condizioni di utilizzo. Il riduttore a vite senza fine può essere una trasmissione autobloccante.
Il riduttore a vite senza fine comprende diversi componenti. I principali fattori che contribuiscono alla riduzione complessiva della potenza sono le masse assiali e le perdite per attrito sull'albero della vite senza fine. Pertanto, vengono studiate diverse configurazioni di cuscinetti. Un tipo prevede l'utilizzo di cuscinetti autobloccanti/non autobloccanti. L'altro tipo è costituito da cuscinetti a rulli conici. Gli azionamenti a vite senza fine vengono considerati sia con cuscinetti autobloccanti che non autobloccanti. L'analisi degli azionamenti a vite senza fine comprende anche lo studio dei cuscinetti a X e a 4 posizioni.
Influenza delle forze dei denti sulla rigidità alla flessione di un'attrezzatura a vite senza fine
La rigidità flessionale di un riduttore a vite senza fine dipende dalle forze esercitate dai denti. Le forze sui denti aumentano con l'aumentare della densità di energia, ma ciò comporta anche una maggiore flessione dell'albero della vite. La conseguente flessione può influire sulle prestazioni, sul potenziale di carico e sul comportamento NVH (rumore, vibrazioni e ruvidità). I continui miglioramenti nei materiali in bronzo, nei lubrificanti e nella qualità di produzione hanno permesso ai produttori di riduttori a vite senza fine di raggiungere densità di potenza sempre più elevate.
I metodi di calcolo standardizzati tengono conto dell'effetto di supporto della dentatura sull'albero della vite senza fine. Tuttavia, le viti senza fine a sbalzo non sono incluse nel calcolo. Inoltre, l'area della dentatura non viene considerata fino a quando l'albero non viene sviluppato successivamente all'ingranaggio a vite senza fine. Analogamente, il diametro di base viene trattato come un diametro di curvatura uguale, ma questo ignora l'effetto di supporto della dentatura della vite senza fine.
Viene presentato un metodo generalizzato per stimare il contributo STE all'eccitazione vibratoria. I vantaggi sono rilevanti per qualsiasi apparecchiatura con un campione di ingranamento. Si consiglia agli ingegneri di esaminare diverse tecniche di ingranamento per ottenere risultati molto più accurati. Un modo per testare le superfici di ingranamento dei denti è utilizzare un sottoprogramma di pressione e mesh a componenti finiti. Questo software valuterà le sollecitazioni di flessione dei denti al di sotto delle masse dinamiche.
L'influenza dello spazzolamento dei denti e del lubrificante sulla rigidità flessionale può essere ottenuta aumentando l'angolo di deformazione della coppia di viti senza fine. Ciò può ridurre le sollecitazioni di flessione dei denti nell'ingranaggio a vite senza fine. Un approccio ancora più avanzato consiste nell'inserire un sensore di carico sui denti per l'esame (CCTA). Questo viene utilizzato anche per valutare la generazione di viti senza fine ZC1 non corrispondenti. I risultati ottenuti con il metodo sono stati ampiamente applicati a una varietà di tipi di ingranaggi.
In questa analisi, abbiamo riscontrato che la rigidità flessionale della corona dentata è fortemente influenzata dalla forma del dente. La smussatura alla base della corona è più consistente della larghezza della scanalatura. Di conseguenza, la rigidità flessionale della corona varia con la larghezza del dente, che a sua volta aumenta con lo spessore della parete dell'anello. Inoltre, una variazione dello spessore della parete dell'anello della vite senza fine comporta una maggiore deviazione dalle specifiche di progetto.
Per comprendere l'effetto dello smalto sulla rigidità flessionale di un ingranaggio a vite senza fine, è fondamentale conoscere la condizione della radice. I denti a evolvente sono soggetti a tensione flessionale e possono fratturarsi in condizioni eccessive. Un'analisi della frattura del dente può risolvere questo problema identificando la forma della radice e la rigidità flessionale. L'ottimizzazione della forma della radice direttamente sull'ingranaggio finale minimizza la tensione flessionale nello smalto a evolvente.
L'effetto delle forze esercitate dai denti sulla rigidezza flessionale di un ingranaggio a vite senza fine è stato studiato utilizzando l'impianto di prova per ingranaggi conici a spirale del CZPT. In questo studio, diversi denti di un pignone conico a spirale sono stati dotati di sensori di pressione e analizzati a velocità comprese tra la condizione statica e 14400 giri/min. Le valutazioni sono state effettuate con potenze elettriche fino a 540 kW. I risultati ottenuti sono stati confrontati con l'analisi di un modello tridimensionale agli elementi finiti.
Qualità degli ingranaggi a vite senza fine
Gli ingranaggi a vite senza fine sono un tipo particolare di ingranaggio. Presentano una varietà di caratteristiche e applicazioni. Questo articolo analizzerà le caratteristiche e i vantaggi degli ingranaggi a vite senza fine. Successivamente, esamineremo le applicazioni più comuni. Diamo un'occhiata! Prima di addentrarci negli ingranaggi a vite senza fine, esaminiamo le loro funzionalità. Speriamo che tu possa capire quanto siano efficaci questi ingranaggi.
Un ingranaggio a vite senza fine può raggiungere enormi rapporti di riduzione con poco sforzo. Aumentando la circonferenza della ruota, la vite senza fine può migliorare notevolmente la sua coppia e ridurre la velocità. Gli ingranaggi tradizionali richiedono numerose riduzioni per ottenere lo stesso rapporto di riduzione. Gli ingranaggi a vite senza fine hanno meno elementi di trasmissione, quindi ci sono meno punti in cui possono verificarsi guasti. Tuttavia, non sono in grado di invertire il flusso di energia. Questo perché l'attrito tra la vite senza fine e la ruota può impedire lo spostamento all'indietro della vite senza fine.
Gli ingranaggi a vite senza fine sono ampiamente utilizzati in ascensori, montacarichi e piattaforme elevatrici. Sono particolarmente utili in applicazioni in cui la velocità di arresto è fondamentale. Possono essere integrati con freni di dimensioni ridotte per garantire la sicurezza, ma non dovrebbero essere considerati come sistema di frenatura principale. Generalmente sono autobloccanti, quindi rappresentano un'ottima scelta per molte applicazioni. Offrono inoltre numerosi vantaggi, tra cui prestazioni e sicurezza superiori.
Gli ingranaggi a vite senza fine sono progettati per ottenere uno specifico rapporto di riduzione. Sono generalmente disposti tra l'albero di ingresso e quello di uscita di un motore e un carico. I due alberi sono spesso posizionati ad un angolo che garantisce il corretto allineamento. Gli ingranaggi a vite senza fine hanno un passo centrale pari alla dimensione del telaio. La distanza tra i centri dell'ingranaggio e dell'albero della vite senza fine determina il passo assiale. Ad esempio, se gli ingranaggi sono disposti a una distanza radiale, è necessario un diametro esterno più piccolo.
Il contatto di scorrimento degli ingranaggi a vite senza fine riduce l'efficienza, ma garantisce anche un funzionamento silenzioso. L'azione di scorrimento limita l'efficacia degli ingranaggi a vite senza fine a un intervallo compreso tra 30% e 50%. In questo articolo vengono presentati alcuni metodi per ridurre al minimo l'attrito e creare spazi di ingresso e uscita ottimali. Scoprirete subito perché rappresentano una scelta così versatile per le vostre esigenze! Quindi, se state pensando di acquistare un ingranaggio a vite senza fine, assicuratevi di leggere questo articolo per saperne di più sulle sue caratteristiche!
Una possibile realizzazione di un dispositivo a vite senza fine è illustrata nelle figure 19 e 20. Una realizzazione alternativa del sistema impiega un singolo motore e una singola vite senza fine 153. La vite senza fine 153 fa ruotare un ingranaggio che aziona un braccio 152. Il braccio 152, a sua volta, sposta il gruppo lente/specchio 10 variandone l'angolo di elevazione. L'unità di controllo del motore 114 segue quindi l'angolo di elevazione del gruppo lente/specchio 10 rispetto alla posizione di riferimento.
Sia la ruota elicoidale che la vite senza fine sono realizzate in metallo. Tuttavia, la vite senza fine e la ruota in ottone sono prodotte in ottone, un metallo giallo. La scelta dei lubrificanti è molto più ampia, ma sono limitati dalle restrizioni sugli additivi dovute al colore giallo del metallo. Gli ingranaggi a vite senza fine in plastica su metallo sono generalmente utilizzati in applicazioni con carichi leggeri. Il lubrificante utilizzato dipende dal tipo di plastica, poiché molti tipi di plastica reagiscono agli idrocarburi presenti nei lubrificanti standard. Per questo motivo, è necessario un lubrificante non reattivo.
