Kroning: Bewezen methode om tandwieltrein geluid te reduceren en misalignement te corrigeren

Tandwielontwerpers worstelen al lang met geluidende tandwieltreinen, vooral nu moderne tandwielkasten hogere vermogensuitgang, hogere RPM en grotere efficiëntie eisen. Trillingen en geluid reduceren zonder kosten te verlagen blijft een kritieke uitdaging.

Veelvoorkomende strategieën omvatten het vergroten van de pinion om onderkaping te verlagen, het incorporeren van geluiddempende materialen zoals fenol of Delrin, en het overschakelen op helische tandwieltreinen. Additionele benaderingen omvatten het strakker trekken van fabricagetoleranties voor superieure tandwielkwaliteit, herontwerp van tandwielkast akoestiek, experimenteren met tandwielverhoudingen om harmonische amplificatie te dempen, en het optimaliseren van materialenhardheid om warmtebehandelingsvervorming te minimaliseren of de noodzaak ervoor helemaal te elimineren. Zorgvuldige aandacht voor tandwielgeometrie is ook essentieel voor het maximaliseren van contact en het verminderen van vertering.

Figuur 1.

Kroning, of barreling, wijzigt de tanddikte langs de as, creëerend een centrum-contactpunt dat eindlagering elimineert. Deze simpele geometrische verandering levert significante voordelen op.

Ten eerste, het mitigateert misalignement veroorzaakt door onnauwkeurigheden in gieten, behuizing,assen, tandwielkasten of lagerjournals. Ten tweede, het vermindert leidfouten die leiden tot onevenmatige vertering en binding door eccentriciteiten. Met een centrum-contact tandwiel kan terugslag geminimaliseerd worden, waardoor het tandwiel in kan slijten in plaats van uiteen te slijten.

Figuur 2.

Schaven - uitgevoerd na ruw hobben of vormen - is traditioneel de afwerkoperatie om de gewenste kroning te produceren, vooral voor grove-pitch tandwielen. Moderne tandwielmachines kunnen nu kronen tijdens het snijden, wat de noodzaak voor een aparte schaafstap elimineert.

Twee schaaftechnieken produceren de kroon: de tafel schudden tijdens terugbeweging, wat instelbare kroondiepte biedt, en plunge feeding, wat sneller is maar de snijdervertering kan verhogen. Schaven verbetert profielkwaliteit en vermindert tandfouten door snij- en burnishing-acties.

Figuur 3.

Andere kroningsmethodes omvatten het gebruik van een kroon-cam in een vormer's back-off mechanisme. De tandwielstraal wordt berekend op basis van de gewenste kroon en drukhoek, hoewel de blokken voor dit proces duur kunnen zijn.

Geavanceerde tandwielapparatuur biedt nu twee populaire kroning-tijdens-hobben technieken. De eerste gebruikt een hydrokopiëren of mechanische follower om de snijder's centrumafstand te templatiseren, wat taper hobben of zelfs sinusoidale golven mogelijk maakt. De tweede, CNC hobben, stelt praktisch elk gewenst tandprofiel in, hoewel apparatuurkosten hoog blijven; terugverdientijden zijn echter in recente jaren korter geworden.

Moderne CNC vormers kunnen kronen zonder een toegewijde cam. Bijvoorbeeld, onze Gleason Pfauter P 300 ES bereikt kroon door een lichte rechter- en linkerhand helijs langs het tandvlak te snijden, waardoor de worteldiameter recht blijft. De Bourn & Koch Fellows MS 450 met een U-as kan de snijderspindel programmeren om in en uit te bewegen tijdens de slag, wat een diepere snede aan de einden en een ondiepere snede aan de kroonpiek creëert.

Figuur 4.

Wie profiteert vandaag van deze technologie? Zwaarbelaste tandwielt-toepassingen - zoals hydraulische wobble motoren en vliegtuig actuator pinions - vertrouwen op kroning om misalignement aan te pakken in plaats van alleen geluid. Terwijl slechts een paar VS-fabrikanten kroning toepassen op fijn-pitch tandwielen, rapporteren degene die het hebben geadopteerd vijf tot tien keer geluidsreductie, samen met lagere trilling, vertering en stroomtrekking.

Ideale kandidaten omvatten kleine fractie-paardenkracht motorfabrikanten en elke operatie die te maken heeft met spaar of helische pinions vatbaar voor geluid of misalignement. Kroning is uitgebreider ontwikkeld in Europa door langere beschikbaarheid van buitenlandse tandwielhobapparatuur.

Amerikaanse tandwielfabrikanten zouden kroning in hun productielijnen moeten overwegen om een competitieve voordelen te behalen in geluidsreductie, uitlijningsprecisie en algemene efficiëntie.