Herringbone vs. Dubbele Helicale Tandwielen: Belangrijkste Verschillen Uitgelegd

Mechanische aandrijvingen worden gebruikt om beweging, koppel en vermogen over te brengen van de aandrijvende as (meestal een primemover zoals een elektromotor) naar de gedreven as (zoals machine-eenheid). Er zijn vier mechanische aandrijvingen: tandwielaandrijving, riemaandrijving, kettingaandrijving en touwaandrijving. Elk van hen heeft specifieke kenmerken en is geschikt voor bepaalde typen toepassingen. Een tandwielaandrijving wordt verkozen voor vermogensoverdracht over korte afstand. Het is een positieve aandrijving en kan worden ontworpen om vermogen onder elke hoek en in elk vlak over te brengen. Er zijn vier basistypen tandwielen: standaard tandwiel, helicaal tandwiel, kegeltandwiel en wormwiel. Een standaard tandwiel heeft rechte tanden parallel aan de tasas en kan vermogen alleen tussen parallelle assen overbrengen. Echter, door plotselinge contact tussen tanden van twee paarvormende standaard tandwielen, ondervindt de tand shock- of inslagbelasting.

Problemen geassocieerd met inslagbelasting kunnen worden geëlimineerd door helicaal tandwiel te gebruiken. Net als standaard tandwiel wordt helicaal tandwiel ook voor parallelle assen gebruikt; echter, de tanden zijn in de vorm van een helix op de cilindrische tandwielkern gesneden. De helicale tanden van twee paarvormende tandwielen komen geleidelijk in contact, wat resulteert in geleidelijke belasting op de tanden (in plaats van inslagbelasting zoals bij standaard tandwiel). Dit verhoogt ook het vermogensvermogen en tegelijkertijd vermindert het trillingen. Echter, het helicale profiel van de tand induceert axiale druklast op de lager, wat soms nadelig is en de maximaal toelaatbare werksnelheid beperkt. Om de drukkracht te elimineren met behoud van de helicale vorm van de tanden intact, kan ofwel herringbone tandwiel ofwel dubbel helicaal tandwiel worden ingezet.

In beide gevallen worden de tanden in twee helften van de tandwielkern gesneden met behoud van dezelfde module, aantal tanden en helixhoek maar tegengestelde helixhand. Dus de drukkracht die door elke helft van het tandwiel wordt geproduceerd, is gelijk en tegengesteld en elimineert elkaar daardoor. Hoewel herringbone tandwiel of dubbel helicaal tandwiel vrij is van axiale belasting, zijn er enkele verschillen tussen hen in termen van constructieve kenmerken en hun fabricage. Bij dubbel helicaal tandwiel wordt een kleine ontlastingsgat tussen twee helften aangebracht. Dus tanden van linkerhandige helix raken de tanden van rechterhandige helix niet fysiek aan. Echter, in het geval van herringbone tandwiel wordt geen dergelijk gat aangebracht en dus raken tanden met linkerhandige helix de tanden met rechterhandige helix aan. De diverse verschillen tussen herringbone tandwiel en dubbel helicaal tandwiel zijn hieronder in tabelvorm weergegeven.

Tabel: Verschil tussen herringbone tandwiel en dubbel helicaal tandwiel

Aanwezigheid van ontlastingsgat

Een ontlastingsgat tussen de linkerhandige helix tanden en rechterhandige helix tanden is het belangrijkste differentierende factor. Bij herringbone tandwiel wordt geen gat aangebracht en dus blijven linkerhandige helix tanden in fysiek contact met rechterhandige helix tanden. Bij dubbel helicaal tandwiel wordt een klein gat (2–10 cm afhankelijk van grootte) tussen linkerhandige helix tanden en rechterhandige helix tanden gehandhaafd.

Moeilijkheid bij het fabriceren van de tandwielen

Bij het snijden van de tandwieltanden voor herringbone tandwiel, mag de snijder niet verder bewegen dan het tandvlak aan de ene kant (waar de verbinding bestaat). Elke overstap zal ongewens groef creëren op de andere helft omdat intermediaire groef of ruimte niet bestaat. Dit maakt de fabricage ingewikkeld en een speciale machine is vereist om dergelijke tandwieltanden te snijden. In het geval van dubbel helicaal tandwiel, stelt het kleine ontlastingsgat de snijder in staat om vrij verder te bewegen dan het tandvlak. Vanwege de moeilijkheid in fabricage is de kostprijs van herringbone tandwiel marginaal hoger dan de kostprijs van vergelijkbaar dubbel helicaal tandwiel.

Axiale breedte

Breedte of dikte van het tandwiel bepaalt eigenlijk de tandsterkte en het vermogensvermogen. Vanwege de aanwezigheid van een klein ontlastingsgat in dubbel helicaal tandwiel, is de tandvlakbreedte niet gelijk aan de tandwielbreedte. Voor dezelfde tandwielbreedte en andere kenmerken, zal de tandvlakbreedte van herringbone tandwiel groter zijn en dus zal het transmissievermogen hoger zijn. Invers, voor gespecificeerde vermogensoverdracht, kan een dunner herringbone tandwiel worden ingezet. Dit is bijzonder geschikt voor het ontwerpen van een compacte machine-eenheid met beperkte beschikbare ruimte.

Een wetenschappelijke vergelijking tussen herringbone tandwiel en dubbel helicaal tandwiel wordt in dit artikel gepresenteerd. De auteur adviseert u om de volgende referenties te raadplegen voor een beter begrip van het onderwerp.

1. Design of Machine Elements door V. B. Bhandari (Vierde editie; McGraw Hill Education).
2. Machine Design door R. L. Norton (Vijfde editie; Pearson Education).
3. A Textbook of Machine Design door R. S. Khurmi en J. K. Gupta (S. Chand; 2014).