In che modo un cambio a quarto di svolta raggiunge un'amplificazione di coppia efficace e una funzione di auto-blocco?

Amplificazione della coppia: la logica meccanica della progettazione del rapporto di trasmissione
La funzione di amplificazione della coppia di a cambio in un quarto di svolta si basa sulla progettazione del rapporto di trasmissione del worm e del worm. La sua formula principale è:
Coppia di uscita = coppia di ingresso × rapporto di trasmissione
Il rapporto di trasmissione è determinato dal numero di teste di vermi (Z1) e dal numero di denti di marcia a vite senza fine (Z2):
Rapporto di trasmissione I = Z2 / Z1
Ad esempio, quando il numero di teste di vermi è 1 (worm a cantiere singolo) e il numero di denti degli ingranaggi del worm è 50, il rapporto di trasmissione è 50: 1 e la coppia di ingresso di 50n · m può essere amplificata a 2500N · m. Regolando il numero di denti per ingranaggi a vite senza fine, l'intervallo di amplificazione della coppia da 5: 1 a 100: 1 può essere raggiunto in modo flessibile.

Pratica ingegneristica della progettazione del rapporto di trasmissione
Piccolo rapporto di trasmissione (5: 1-20: 1): adatto a condizioni di carico leggero come valvole e porte, che devono tenere conto dell'efficienza di trasmissione e della velocità di risposta.
Grande rapporto di trasmissione (20: 1-100: 1): utilizzato in scenari a carico pesante come gru e argani e la capacità portante degli ingranaggi del worm deve essere migliorata.
Ad esempio, nel controllo della valvola delle centrali nucleari, il cambio deve resistere all'impatto di mezzi ad alta temperatura e ad alta pressione. Il grande design del rapporto di trasmissione può garantire il controllo preciso dell'apertura e della chiusura della valvola.

Funzione di auto-blocco: il principio meccanico dell'ottimizzazione dell'angolo dell'elica

1. La natura meccanica delle caratteristiche di auto-blocco

La funzione di auto-blocco degli ingranaggi del verme proviene dalla relazione tra l'angolo dell'elica (λ) e l'angolo di attrito (φ). Quando l'angolo dell'elica è inferiore all'angolo di attrito, la ruota del verme non può invertire il verme, formando l'autobloccamento. La sua espressione matematica è:

λ <φ
L'angolo di attrito è determinato dal coefficiente di attrito del materiale (μ):

φ = arctan (μ)

Ad esempio, il coefficiente di attrito degli ingranaggi del verme in bronzo e dei vermi in acciaio è di circa 0,1, corrispondente ad un angolo di attrito di 5,7 °, quindi l'angolo dell'elica deve essere inferiore a questo valore per ottenere l'autobloccamento.

2. Applicazione ingegneristica della funzione di auto-blocco
Protezione anti-recupero: in scene come ascensori e gru, la funzione di auto-blocco può impedire che il carico si muova nella direzione opposta a causa della gravità o delle forze esterne, evitando così gli incidenti.
Accuratezza del posizionamento migliorata: nelle macchine utensili CNC e giunti di robot, la funzione di auto-blocco può eliminare la clearance di trasmissione e migliorare l'accuratezza del posizionamento a ± 0,01 mm.
Ad esempio, nel sistema di sterzo della nave, la funzione di auto-blocco del cambio può garantire che la lama del timone rimanga stabile in condizioni del mare dure ed evita il imbardata.

Innovazione nei materiali e nei processi: supporto per la trasmissione ad alta efficienza
1. Materiale a vite senza fine: processo di tempra in acciaio in lega ad alta resistenza
Come componente principale della trasmissione della coppia, il verme deve resistere a stress e usura elevati. Il materiale tipico è 40 crnimoa, che può raggiungere una durezza di 58-62HRC dopo aver estinto il trattamento e una resistenza alla trazione di oltre 1000 MPA. Il processo di tempra forma una struttura martensitica attraverso un rapido raffreddamento, che migliora significativamente la durezza e la resistenza all'usura del materiale.

2. Materiale per ingranaggi senza fine: proprietà che assorbono gli urti della lega di bronzo
Il materiale per l'ingranaggio dei worm deve tenere conto sia della resistenza all'usura che dell'assorbimento di ammortizzatori. Il bronzo di stagno (ZCUSN10PB1) è la prima scelta a causa della sua elevata resistenza alla trazione (≥300 MPA) e del coefficiente di attrito a bassa attrito (0,05-0,1). Le sue caratteristiche di assorbimento degli urti derivano dalla capacità di deformazione plastica della matrice di rame, che può assorbire l'energia di impatto e ridurre il rumore di vibrazione.

3. Innovazione del processo: ottimizzazione sinergica di macinazione e lubrificazione
Macinatura a vite senza fine: la ruota di macinazione CBN viene utilizzata per la macinazione superfina e la rugosità della superficie del dente ra≤0,4 μm garantisce l'accuratezza della meshing.
Sistema di lubrificazione: attraverso la combinazione di lubrificazione della nebbia di petrolio e lubrificazione forzata, si forma un film d'olio stabile per ridurre il coefficiente di attrito inferiore a 0,03.
Ad esempio, nei cambi di alimentazione eolica, la progettazione di lubrificazione degli ingranaggi a vite senza fine può aumentare l'efficienza della trasmissione a oltre il 97%.

Scenari di applicazione: dalle valvole industriali alle attrezzature di fascia alta
1. Controllo delle valvole industriali
In settori come il petrolio, l'energia chimica ed elettrica, le valvole guidate dai cambi di giri a quarto devono resistere all'impatto di mezzi ad alta temperatura e ad alta pressione. La sua funzione di amplificazione della coppia garantisce che la valvola si apra e si chiuda rapidamente e le sue caratteristiche di auto-blocco impediscono al mezzo di fluire indietro. Ad esempio, nel sistema di acqua di raffreddamento di una centrale nucleare, il cambio deve funzionare stabilmente ad alta temperatura di 300 ° C.

2. Sistema di trasmissione pesante
Nelle gru, argani e altri scenari, il cambio deve resistere a un sacco di decine di tonnellate. Il suo grande design del rapporto di trasmissione può amplificare la coppia del motore a migliaia di metri di Newton e la funzione di auto-blocco impedisce che il carico cadesse accidentalmente. Ad esempio, nelle gru a porto, la durata del cambio deve superare i 10 anni.

3. Campo di attrezzatura di fascia alta
In campi come aerospaziale e robotica che richiedono precisione e affidabilità estremamente elevati, le caratteristiche di auto-blocco e l'accuratezza del posizionamento del cambio diventano la chiave. Ad esempio, nei sistemi di controllo dell'atteggiamento satellitare, il cambio deve mantenere una precisione di posizionamento di ± 0,001 ° in un ambiente a vuoto.