Bagaimana seperempat gearbox mencapai amplifikasi torsi yang efisien dan fungsi penguncian mandiri?

Amplifikasi Torsi: Logika Mekanik Desain Rasio Transmisi
Fungsi amplifikasi torsi dari a gearbox kuartal turn didasarkan pada desain rasio transmisi dari gigi cacing dan cacing. Formula intinya adalah:
Torsi Output = Torsi Input × Rasio Transmisi
Rasio transmisi ditentukan oleh jumlah kepala cacing (Z1) dan jumlah gigi roda cacing (Z2):
Rasio Transmisi I = Z2 / Z1
Misalnya, ketika jumlah kepala cacing adalah 1 (cacing awal) dan jumlah gigi roda cacing adalah 50, rasio transmisi adalah 50: 1, dan torsi input 50N · m dapat diamplifikasi hingga 2500N · m. Dengan menyesuaikan jumlah gigi roda cacing, kisaran amplifikasi torsi 5: 1 hingga 100: 1 dapat dicapai secara fleksibel.

Praktik Rekayasa Desain Rasio Transmisi
Rasio transmisi kecil (5: 1-20: 1): Cocok untuk kondisi beban ringan seperti katup dan gerbang, yang perlu mempertimbangkan efisiensi transmisi dan kecepatan respons.
Rasio transmisi besar (20: 1-100: 1): Digunakan dalam skenario beban berat seperti crane dan winch, dan kapasitas bantalan roda gigi cacing perlu ditingkatkan.
Misalnya, dalam kontrol katup pembangkit listrik tenaga nuklir, gearbox perlu menahan dampak media suhu tinggi dan tekanan tinggi. Desain rasio transmisi yang besar dapat memastikan kontrol yang tepat dari pembukaan dan penutupan katup.

Fungsi penguncian diri: Prinsip mekanis optimasi sudut helix

1. Sifat mekanik dari karakteristik penguncian diri

Fungsi penguncian diri dari roda gigi cacing berasal dari hubungan antara sudut helix (λ) dan sudut gesekan (φ). Ketika sudut helix lebih kecil dari sudut gesekan, roda cacing tidak dapat membalikkan corm, membentuk penguncian diri. Ekspresi matematisnya adalah:

λ <φ
Sudut gesekan ditentukan oleh koefisien gesekan material (μ):

φ = arctan (μ)

Misalnya, koefisien gesekan roda gigi cacing perunggu dan cacing baja adalah sekitar 0,1, sesuai dengan sudut gesekan 5,7 °, sehingga sudut helix harus lebih kecil dari nilai ini untuk mencapai penguncian sendiri.

2. Aplikasi rekayasa fungsi penguncian mandiri
Perlindungan Anti-Balik: Dalam adegan seperti lift dan crane, fungsi penguncian diri dapat mencegah beban bergerak ke arah yang berlawanan karena gravitasi atau kekuatan eksternal, sehingga menghindari kecelakaan.
Akurasi penentuan posisi yang ditingkatkan: Dalam alat mesin CNC dan sambungan robot, fitur penguncian mandiri dapat menghilangkan jarak transmisi dan meningkatkan akurasi penentuan posisi menjadi ± 0,01mm.
Misalnya, dalam sistem kemudi kapal, fungsi penguncian gearbox dapat memastikan bahwa pisau kemudi tetap stabil dalam kondisi laut yang keras dan menghindari yaw.

Inovasi dalam Bahan dan Proses: Dukungan untuk transmisi efisiensi tinggi
1. Bahan cacing: Proses pendinginan baja paduan kekuatan tinggi
Sebagai komponen inti dari transmisi torsi, cacing perlu menahan stres dan keausan yang tinggi. Bahan khasnya adalah 40crnimoa, yang dapat mencapai kekerasan 58-62HRC setelah perawatan pendinginan dan kekuatan tarik lebih dari 1000MPA. Proses pendinginan membentuk struktur martensit melalui pendinginan cepat, yang secara signifikan meningkatkan kekerasan dan ketahanan aus bahan.

2. Bahan Gear Worm: Sifat penyerap kejut dari paduan perunggu
Bahan gigi cacing perlu memperhitungkan resistensi keausan dan penyerapan guncangan. Tin Bronze (ZCUSN10PB1) adalah pilihan pertama karena kekuatan tariknya yang tinggi (≥300MPA) dan koefisien gesekan rendah (0,05-0,1). Karakteristik penyerapan guncangannya berasal dari kemampuan deformasi plastik dari matriks tembaga, yang dapat menyerap energi dampak dan mengurangi kebisingan getaran.

3. Inovasi proses: Optimalisasi sinergis penggilingan dan pelumasan
Penggilingan cacing: Roda penggilingan CBN digunakan untuk penggilingan superfine, dan kekasaran permukaan gigi Ra≤0.4μm memastikan akurasi meshing.
Sistem Pelumasan: Melalui kombinasi pelumasan kabut minyak dan pelumasan paksa, film minyak yang stabil dibentuk untuk mengurangi koefisien gesekan menjadi di bawah 0,03.
Misalnya, dalam gearbox tenaga angin, desain pelumasan roda gigi cacing dapat meningkatkan efisiensi transmisi menjadi lebih dari 97%.

Skenario aplikasi: dari katup industri hingga peralatan kelas atas
1. Kontrol katup industri
Dalam industri seperti minyak bumi, bahan kimia, dan tenaga listrik, katup yang digerakkan oleh gearbox seperempat turn harus menahan dampak media suhu tinggi dan tekanan tinggi. Fungsi amplifikasi torsi memastikan bahwa katup terbuka dan ditutup dengan cepat, dan karakteristik penguncian sendiri mencegah medium mengalir ke belakang. Misalnya, dalam sistem air pendingin pembangkit listrik tenaga nuklir, gearbox perlu beroperasi secara stabil pada suhu tinggi 300 ° C.

2. Sistem transmisi tugas berat
Dalam crane, winch, dan skenario lainnya, gearbox perlu menahan beban puluhan ton. Desain rasio transmisi yang besar dapat memperkuat torsi motor ke ribuan meter Newton, dan fungsi penguncian mandiri mencegah beban jatuh secara tidak sengaja. Misalnya, di crane pelabuhan, kehidupan gearbox perlu melebihi 10 tahun.

3. Lapangan Peralatan High-End
Di bidang-bidang seperti kedirgantaraan dan robotika yang membutuhkan presisi dan keandalan yang sangat tinggi, karakteristik penguncian diri dan akurasi penentuan posisi gearbox menjadi kunci. Misalnya, dalam sistem kontrol sikap satelit, gearbox perlu mempertahankan akurasi penentuan posisi ± 0,001 ° dalam lingkungan vakum.