Comment une boîte de vitesses de virage en quarts atteint-elle une amplification de couple et une fonction d'auto-verrouillage efficaces?

Amplification du couple: la logique mécanique de la conception du rapport de transmission
La fonction d'amplification de couple d'un Boîte de vitesses de virage quart est basé sur la conception du rapport de transmission de l'équipement de vers et de vers. Sa formule principale est:
Couple de sortie = couple d'entrée × rapport de transmission
Le rapport de transmission est déterminé par le nombre de têtes de vers (Z1) et le nombre de dents d'engrenage de vers (Z2):
Ratio de transmission I = Z2 / Z1
Par exemple, lorsque le nombre de têtes de vers est de 1 (ver à démarrer) et que le nombre de dents d'engrenage de vers est de 50, le rapport de transmission est de 50: 1 et le couple d'entrée de 50N · m peut être amplifié à 2500 N · m. En ajustant le nombre de dents d'engrenage à vers, la plage d'amplification de couple de 5: 1 à 100: 1 peut être atteinte de manière flexible.

Pratique d'ingénierie de la conception du rapport de transmission
Petit rapport de transmission (5: 1-20: 1): Convient aux conditions de charge légère telles que les vannes et les portes, qui doivent prendre en compte l'efficacité de la transmission et la vitesse de réponse.
Grand rapport de transmission (20: 1-100: 1): utilisé dans des scénarios à charge lourde tels que les grues et les treuils, et la capacité d'appui des engrenages de vers doit être améliorée.
Par exemple, dans le contrôle de la valve des centrales nucléaires, la boîte de vitesses doit résister à l'impact des milieux à haute température et à haute pression. La grande conception du rapport de transmission peut assurer le contrôle précis de l'ouverture et de la fermeture de la valve.

Fonction d'auto-verrouillage: le principe mécanique de l'optimisation de l'angle de l'hélice

1. La nature mécanique des caractéristiques auto-verrouillables

La fonction d'auto-verrouillage des engrenages de vers provient de la relation entre l'angle d'hélice (λ) et l'angle de frottement (φ). Lorsque l'angle d'hélice est plus petit que l'angle de friction, la roue de ver ne peut pas inverser le ver, formant un auto-verrouillage. Son expression mathématique est:

λ <φ
L'angle de frottement est déterminé par le coefficient de frottement des matériaux (μ):

φ = arctan (μ)

Par exemple, le coefficient de frottement des engrenages de vers en bronze et des vers en acier est d'environ 0,1, correspondant à un angle de frottement de 5,7 °, donc l'angle d'hélice doit être plus petit que cette valeur pour atteindre un auto-verrouillage.

2. Application d'ingénierie de la fonction d'auto-verrouillage
Protection anti-réverse: dans des scènes telles que les ascenseurs et les grues, la fonction auto-verrouillable peut empêcher la charge de se déplacer dans la direction opposée en raison de la gravité ou des forces externes, évitant ainsi les accidents.
Amélioration de la précision de positionnement: dans les machines-outils CNC et les joints de robot, la fonction d'auto-verrouillage peut éliminer le dégagement de transmission et améliorer la précision de positionnement à ± 0,01 mm.
Par exemple, dans le système de direction des navires, la fonction auto-verrouillable de la boîte de vitesses peut garantir que la lame de gouvernail reste stable dans des conditions de mer dures et évite le lacet.

Innovation dans les matériaux et les processus: soutien à une transmission à haute efficacité
1. Matériau de ver: processus d'extinction de l'acier en alliage à haute résistance
En tant que composant central de la transmission du couple, le ver doit résister à une contrainte et à l'usure élevées. Le matériau typique est 40Crnimoa, qui peut atteindre une dureté de 58-62HRC après un traitement de trempe et une résistance à la traction de plus de 1000 MPA. Le processus d'extinction forme une structure martensitique par un refroidissement rapide, qui améliore considérablement la résistance de dureté et d'usure du matériau.

2.
Le matériau de l'engrenage à vers doit prendre en compte à la fois la résistance à l'usure et l'absorption des chocs. Le bronze en étain (ZCUSN10PB1) est le premier choix en raison de sa résistance à la traction élevée (≥300 MPA) et du coefficient de frottement faible (0,05-0,1). Ses caractéristiques d'absorption des chocs sont dérivées de la capacité de déformation plastique de la matrice de cuivre, qui peut absorber l'énergie d'impact et réduire le bruit de vibration.

3. Processus Innovation: optimisation synergique du broyage et de la lubrification
Grincement de ver: La roue de broyage CBN est utilisée pour le broyage superfin, et la rugosité de la surface dentaire RA≤0,4 μm assure la précision du maillage.
Système de lubrification: Grâce à la combinaison de la lubrification du brouillard pétrolier et de la lubrification forcée, un film d'huile stable est formé pour réduire le coefficient de frottement à moins de 0,03.
Par exemple, dans les boîtes de vitesses éoliennes, la conception de lubrification des engrenages de vers peut augmenter l'efficacité de transmission à plus de 97%.

Scénarios d'application: des vannes industrielles aux équipements haut de gamme
1. Contrôle de la valve industrielle
Dans des industries telles que la puissance pétrolière, chimique et électrique, les valves entraînées par des boîtes de vitesses en quarts doivent résister à l'impact des milieux à haute température et à haute pression. Sa fonction d'amplification du couple garantit que la valve s'ouvre et se ferme rapidement, et ses caractéristiques auto-verrouillables empêchent le milieu de revenir en arrière. Par exemple, dans le système d'eau de refroidissement d'une centrale nucléaire, la boîte de vitesses doit fonctionner de manière stable à une température élevée de 300 ° C.

2. Système de transmission robuste
Dans les grues, les treuils et autres scénarios, la boîte de vitesses doit résister à des charges de dizaines de tonnes. Sa conception de rapports de transmission importante peut amplifier le couple moteur à des milliers de mètres de Newton, et la fonction d'auto-verrouillage empêche la charge de tomber accidentellement. Par exemple, dans Port Cranes, la durée de vie de la boîte de vitesses doit dépasser 10 ans.

3. Champ d'équipement haut de gamme
Dans des domaines tels que l'aérospatiale et la robotique qui nécessitent une précision et une fiabilité extrêmement élevées, les caractéristiques d'auto-verrouillage et la précision de positionnement de la boîte de vitesses deviennent essentielles. Par exemple, dans les systèmes de contrôle d'attitude satellite, la boîte de vitesses doit maintenir une précision de positionnement de ± 0,001 ° dans un environnement sous vide.