Het slijpen van de tand van Gleason en het afschaven van de tand van Kinberg

Wanneer het aantal tanden, de modulus, de drukhoek, de helixhoek en de radius van de snijkop gelijk zijn, is de sterkte van de boogvormige contourtanden van Gleason gelijk aan die van de cycloïdale contourtanden van Kinberg. De redenen hiervoor zijn als volgt:

1). De methoden voor het berekenen van de sterkte zijn hetzelfde: Gleason en Kinberg hebben hun eigen methoden ontwikkeld voor het berekenen van de sterkte van spiraalvormige kegeltandwielen en hebben bijbehorende software voor tandwielontwerpanalyse samengesteld. Ze gebruiken echter allemaal de Hertz-formule om de contactspanning van het tandoppervlak te berekenen; de 30-graden-tangensmethode om het gevaarlijke gedeelte te vinden, de belasting op de tandpunt te laten inwerken om de buigspanning in de tandvoet te berekenen, en de equivalente cilindrische doorsnede van het midden van het tandoppervlak te gebruiken om de contactsterkte van het tandoppervlak, de buigsterkte van de tand en de weerstand tegen verlijming van het tandoppervlak van spiraalvormige kegeltandwielen te benaderen.

2). Het traditionele Gleason-tandwielsysteem berekent de parameters van de tandwielblank op basis van de eindvlakmodulus van de grote as, zoals de tophoogte, de tandwortelhoogte en de werkende tandhoogte, terwijl Kinberg de tandwielblank berekent op basis van de normale modulus van het middelpunt. De nieuwste Agma-tandwielontwerpstandaard uniformiseert de ontwerpmethode van de spiraalvormige kegeltandwielblank, waarbij de parameters van de tandwielblank worden ontworpen op basis van de normale modulus van het middelpunt van de tandwielen. Daarom zijn de afmetingen van de normale doorsnede van het middelpunt in principe hetzelfde voor spiraalvormige kegeltandwielen met dezelfde basisparameters (zoals: aantal tanden, normale modulus van het middelpunt, spiraalhoek van het middelpunt, normale drukhoek), ongeacht het type tandontwerp dat wordt gebruikt. En aangezien de parameters van het equivalente cilindrische tandwiel in het middensegment consistent zijn (de parameters van het equivalente cilindrische tandwiel hebben alleen betrekking op het aantal tanden, de steekhoek, de normale drukhoek, de spiraalhoek in het midden en het midden van het tandoppervlak van het tandwiel. De diameter van de steekcirkel is hierbij wel relevant), zijn de tandvormparameters die worden gebruikt bij de sterktecontrole van de twee tandwielsystemen in principe hetzelfde.

3). Wanneer de basisparameters van het tandwiel gelijk zijn, is de hoekradius van de gereedschapspunt kleiner dan bij het Gleason-tandwielontwerp vanwege de beperkte breedte van de tandbodemgroef. Daardoor is de radius van de overmatige boog van de tandwortel relatief klein. Uit tandwielanalyses en praktijkervaring blijkt dat het gebruik van een grotere radius van de gereedschapspunt de radius van de overmatige boog van de tandwortel kan vergroten en de buigweerstand van het tandwiel kan verbeteren.

Omdat Kinberg cycloïdale kegeltandwielen alleen nauwkeurig bewerkt kunnen worden met harde tandoppervlakken, terwijl Gleason cirkelboogkegeltandwielen thermisch nageslepen kunnen worden, waardoor een conisch worteloppervlak en een overgangsoppervlak tussen de tandwortels mogelijk zijn, vermindert de overmatige gladheid tussen de tandoppervlakken de kans op spanningsconcentratie in het tandwiel, verlaagt de ruwheid van het tandoppervlak (tot Ra≤0,6 µm) en verbetert de indexeernauwkeurigheid van het tandwiel (tot GB3-5 nauwkeurigheid). Op deze manier worden het draagvermogen van het tandwiel en het vermogen van het tandoppervlak om verkleefvorming te weerstaan, verbeterd.

4). Het quasi-evolvente spiraalvormige kegeltandwiel dat Klingenberg in de beginjaren gebruikte, is weinig gevoelig voor installatiefouten van het tandwielpaar en vervorming van de versnellingsbak, omdat de tandlijn in de richting van de tandlengte involute is. Om productietechnische redenen wordt dit tandsysteem slechts in enkele specifieke toepassingsgebieden gebruikt. Hoewel de tandlijn van Klingenberg nu een verlengde epicycloïde is en de tandlijn van het Gleason-tandsysteem een ​​boog, zal er altijd een punt op de twee tandlijnen zijn dat voldoet aan de voorwaarden van een involute tandlijn. Tandwielen die ontworpen en bewerkt zijn volgens het Kinberg-tandwielsysteem, hebben een punt op de tandlijn dat voldoet aan de involute-conditie dicht bij het grote uiteinde van de tandwieltanden. Hierdoor is de gevoeligheid van het tandwiel voor montagefouten en vervorming door belasting zeer laag, aldus Gerry. Volgens de technische gegevens van Sen kan voor spiraalvormige kegeltandwielen met een gebogen tandlijn het tandwiel bewerkt worden door een freeskop met een kleinere diameter te selecteren, zodat het punt op de tandlijn dat voldoet aan de involute-conditie zich bevindt tussen het midden en het grote uiteinde van het tandoppervlak. Hierdoor wordt gegarandeerd dat de tandwielen dezelfde weerstand bieden tegen montagefouten en vervorming door vervorming als de Klingberger-tandwielen. Omdat de radius van de freeskop voor het bewerken van Gleason-boogkegeltandwielen met gelijke hoogte kleiner is dan die voor het bewerken van kegeltandwielen met dezelfde parameters, kan gegarandeerd worden dat het punt dat voldoet aan de involute-conditie zich tussen het midden en het grote uiteinde van het tandoppervlak bevindt. Hierdoor worden de sterkte en prestaties van het tandwiel verbeterd.

5). In het verleden waren sommige mensen van mening dat het Gleason-tandwielsysteem van de grote module-tandwielkast inferieur was aan het Kinberg-tandwielsysteem, voornamelijk om de volgende redenen:

①. De Klingenberg-tandwielen worden na de warmtebehandeling afgeschraapt, maar de krimpvertandingen die bij de Gleason-tandwielen worden aangebracht, zijn na de warmtebehandeling niet afgewerkt, waardoor de nauwkeurigheid minder goed is dan bij de eerstgenoemde.

②. De radius van de freeskop voor het bewerken van krimpvertandingen is groter dan die van Kinberg-vertandingen, waardoor de sterkte van het tandwiel afneemt; de radius van de freeskop voor het bewerken van cirkelboogvertandingen is echter kleiner dan die voor het bewerken van krimpvertandingen, en is vergelijkbaar met die van Kinberg-vertandingen. De radius van de gefreeskop is dus gelijk.

③. Gleason adviseerde tandwielen met een kleine modulus en een groot aantal tanden bij een gelijke tandwieldiameter, terwijl het Limberg-tandwiel met grote modulus een grote modulus en een klein aantal tanden gebruikt. De buigsterkte van het tandwiel hangt voornamelijk af van de modulus, waardoor de buigsterkte van het Limberg-tandwiel groter is dan die van Gleason.

Momenteel wordt bij het ontwerpen van tandwielen in principe de methode van Kleinberg gebruikt, met dien verstande dat de tandlijn wordt veranderd van een verlengde epicycloïde naar een boog, en dat de tanden na warmtebehandeling worden geslepen.