Tribotechnické listy

 

 

Ozubený prevod s plynulou, pravidelne sa opakujúcou zmenou prevodového pomeru

Pre zadávateľa práce z oblasti súkromného sektora a pre sprostredkovateľa pracujúceho v oblasti CAD, CAM technológií sme v programe AutoCAD vytvorili ozubený prevod s plynulou zmenou prevodového pomeru harmonicky sa opakujúcou v rozsahu u = 0,5 až 2 s počtom zubov z1 = z2 = 24 a modulom ozubenia mn = 3,75 mm, pre osovú vzdialenosť a = 90 mm pre jeden zmysel otáčania.

 

Návrh súkolesia
Zvolili sme eliptické ozubené kolesá s osami rotácie ozubených kolies umiestnených excentricky (obr. 1). Stredy otáčania sú zároveň ohniskami elipsy. Bočnú krivku zuba tvorí evolventa. Prenos krútiaceho momentu zabezpečuje tvarová väzba medzi spolu-zaberajú-cimi kolesami. Prevod tvoria dve rovnaké ozubené kolesá.

 

tomagova2

Obr. 1 Navrhnuté súkolesie v programe AutoCAD - záber pre zuby číslo 2 a 10

 

Konštrukcia súkolesia
Rozostupová elipsa mala veĺkú poloos o veľkosti 45 mm a malú poloos 42,42647 mm. Konštrukcia evolventných zubov bola veľmi pracná a zdĺhavá. Bolo potrebné konštruovať 12 zubov, potom dochádza už k opakovaniu. Pre každý zub sme skonštruovali jeho pravú a ľavú stranu a zisťovali začiatok evolventy. Bok zuba (jeho evolventná časť) bol určovaný šiestimi bodmi. Následne sme riešili päty a hlavy zubov. Hlava bola znížená aby nenastávala interferencia.

 

tomagova

Obr. 2 Konštrukčne riešený zub
1 - náhrada ekvidištanty k rozostupovej elipse ružnicovým oblúkom na päte zuba
2, 10 - zaoblenie päty zuba,
3, 9 - priamková časť zuba (prechod medzi evolventou a zaoblením)
4, 5 - pravý bok zuba - náhrada evolventy dvoma kružnicovými oblúkmi
6 - náhrada ekvidištanty k rozostupovej elipse kružnicovým oblúkom na hlave zuba
7, 8 - ľavý bok zuba - náhrada evolventy dvoma kružnicovými oblúkmi

 

Simuláciou pohybu ozubených kolies a prešetrením všetkých spoluzaberajúcich dvojíc zubov bolo zisťované či nedochádza ku kolízii. Nedostatky neboli zistené. Pre zvolený spôsob výroby, elektro-iskrové rezanie, boli prevedené nasledovné úpravy: všetky hrany boli zaoblené polomerom 0,2 mm a evolventný bok zuba bol nahradený dvoma kružnicovými oblúkmi (obr. 2). Krivka popisujúca obrys ozubeného kolesa musela byť spojitá a mohla pozostávť len z kružnicových oblúkov a priamkových častí.

 

Výroba eliptického ozubeného kolesa
Fázu technickej prípravy výroby zabezpečovala firma IPSO Košice, ktorá sa špecializuje na vývoj a distribúciu CAM systémov a systémov pre automatizáciu programovania NC a CNC strojov. Voľba optimálneho spôsobu výroby bola limitovaná podmienkami, ako je počet vyrobených kusov (bol vyrobený len jeden pár ozubených kolies), výroba mala byť zabezpečená technológiou bežne dostupnou v blízkom okolí a bez použitia prípadných nákladných prípravkov a náklady na technickú prípravu výroby a na výrobu funkčného modelu mali byť čo najmenšie. Na základe uvedených podmienok bol vytypovaný NC stroj pre elektroiskrové rezania (tzv. drôtiková rezačka) EIR 005 B s riadením RS-ER5. Aj keď ide o starší stroj výrobného zariadenia, predmetný stroj umožňuje vytvorenie skonštruovaného tvaru ozubených kolies s dodržaním predpokladanej potrebnej presnosti 0,01 mm a drsnosti Ra 1,6 µm.
Základným problémom bolo vygenerovanie NC kódu zložitého tvaru ozubených kolies, ktorý nedovoľoval použiť bežný prístup pri tvorbe NC programov ozubených kolies, keď sa popíše tvar jedného zuba a tento sa opakuje podľa požadovaného počtu zubov. Prichádzali do úvahy 3 spôsoby prípravy NC kódu. Prvým spôsobom je programovanie v NC kóde stroja. Vzhľadom na zložitosť tvaru vyžadujúceho asi 300 blokov je tento spôsob komplikovaný a neprehľadný a pre predmetný stroj táto možnosť prakticky neprichádzala do úvahy.
Druhý spôsob vychádzal z využitia už existujúcej softvérovej podpory stroja. Opis vyrábaného eliptického kolesa obsahuje 48 priamkových častí a 192 kruhových oblúkov, ktoré by pri tomto spôsobe bolo nutné pracne zadefinovať (stred kružnice, polomer, počiatočný a koncový bod kružnicového oblúka, atď), preto tento spôsob je časovo náročný na prípravu. Posledný spôsob je založený na vytvorení postprocesora (prekladača) pre daný stroj v systéme CAM2000, ktorý je určený pre automatizáciu programovania NC strojov. Táto možnosť sa ukázala ako jednoznačne najefektívnejšia a technicky ďaleko najefektnejšia. Bol vytvorený postprocesor pre elektroiskrové rezanie EIR 005 B s riadiacim systémom RS-ER5. Jeho úlohou bolo automatické vygenerovanie NC kódu pre navrhnutý tvar ozubených kolies. Takýmto spôsobom je možné počas niekoľkých minút vytvoriť veľmi komfortným spôsobom NC program pre ľubovoľný tvar požadovaného profilu. Keďže dĺžka rezu každého ozubeného kolesa bola približne 532 mm, výroba každého kusa trvala 8 hodín pri doporučenej hrúbke rezacieho drôtu 0,02 mm a hrúbke skúšobných kolies 3 mm. Pri predpokladanom zväčšení hrúbky ozubených kolies na 15 mm by sa mohol tento čas zvýšiť až na 40 hodín. Takýto spôsob opakovanej výroby (či už kusovej alebo sériovej) samozrejme nie je dostatočne produktívny a v prípade, že bude definovaný predpokladaný počet požadovaných kolies, bude nutné zvoliť vhodnejšiu technológiu výroby.
Pri výrobe daného eliptického ozubeného kolesa sa môže použiť metóda práškovej metalurgie. Výrobky práškovej metalurgie patria v súčasnosti k tzv. „ekonomicky efektívnym" výrobkom, pretože ich cena v porovnaní so súčiastkami vyrábanými napr. trieskovým obrábaním, môže byť až o 25-50 % nižšia. Pre práškovú metalurgiu je totiž charakteristické až 95 % využitie materiálu dané výrobou súčiastky "na - hotovo" bez nákladov na opracovanie. Prášková metalurgia patrí medzi bezodpadové technológie, má charakter uzavretého cyklu, výstupom je už hotový výrobok pripravený na montáž. Je pre ňu charakteristická až 50 % úspora energie a až 75 % úspora na mzdách. Táto metóda je vhodná pri obrovských sériách, hromadnej výrobe.

 

Záver
V programe AutoCAD sme vytvorili ozubený prevod s plynulou zmenou prevodového pomeru harmonicky sa opakujúcou v rozsahu u = 0,5 až 2 s počtom zubov z1 = z2 = 24 a modulom ozubenia mn = 3,75 mm, pre osovú vzdialenosť a = 90 mm pre jeden zmysel otáčania.

 


Ing. Mária Tomagová, Csc., Ing. Silvia Medvecká - Beňová, PhD, Ing. Jarmila Vojtková, PhD,
Katedra konštruovania, dopravy a logistiky, TU Košice

 

 

Späť

Komentáre k článku | Pridať komentár

Viktor Polacek (12.10.2010)

upv. zubovy 3D prevod Rototech s.r.o

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
3 + 1 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd