クラウニング：ノイズリダクションとギアのミスアライメントの修正

ノイズの多いギアトレインは、長い間ギア設計者にとって一般的な問題でした。より高い回転数でより多くの電力を伝達するより小さなギアボックスの需要と、より高い効率に対する現在の要求により、ギアエンジニアは、コストを増やすことなく、振動を減らし、騒音を制限する新しい方法を常に模索しています。

ノイズの多いギアの問題に対する一般的な解決策には、アンダーカットを減らすためにピニオンを拡大することが含まれます。可能な場合は、フェノール、デルリン、またはその他のノイズ吸収製品を使用する。またははすば歯車列に変更します。他の方法には、より高いギア品質を保証するための仕様の引き締め、またはギアボックスの吸音特性の再設計が含まれます。場合によっては、ギア比を試してみると、高調波周波数の増幅が制限されることがあります。そうしないと、ギアボックスが微調整されたステレオシステムのようにノイズを増幅する可能性があります。エンジニアは、材料と硬度の要件を調査することもできるため、熱処理の歪みを最小限に抑えるため、または熱処理の必要性を完全に排除するために変更を加えることができます。最大の接触を保証するために、歯車の形状にも特に注意を払う必要があります。

図1。

良好な結果をもたらすギアノイズ問題への別のアプローチは、歯のクラウニングまたはバレルです。この技術は、その軸に沿って歯の弦の厚さを変えることを含みます。この変更により、ギアの中央にコンタクトベアリングが提供されるため、エンドベアリングが不要になります。

ギアカットへのクラウニングアプローチの2番目の利点は、鋳造、ハウジング、シャフト、ギアボックス、またはベアリングジャーナルの不正確な機械加工によって引き起こされるミスアライメントの問題を最小限に抑えることです。クラウニングはまた、歯車自体のリードの問題を減らすことができます。これにより、偏心や位置誤差のために歯車が不均一に摩耗し、結合します。明らかに、センターコンタクトを備えた歯車は、製造や設計の不一致による影響が少なくなります。さらに、バックラッシュの要件を減らし、ギアを摩耗させるのではなく摩耗させることができます。

図2。

シェービングは、目的のクラウンを作成するためにラフホブまたはシェーピングの後に行われる二次歯車仕上げ操作です。クラウンシェービングは、特に粗いピッチの歯車の製造において、長い間人気のある方法でした。切断中にクラウニングが可能なギア装置の最近の進化により、クラウニングを達成するためだけにシェービングする必要がなくなりました。

クラウンシェービング方法の2つのバリエーションは、オフリードまたはミスアライメント状態を補正するギアを生成します。

1つのアプローチは、作業とカッターの往復中にテーブルを揺り動かすことによってクラウンを生成します。クラウンの程度は、この方法で簡単に変更できます。もう1つのアプローチはプランジフィーディングです。これには、シェービングカッターを目的のクラウンにドレッシングする必要があります。一般的に、フィードをプランジする方が高速ですが、この手法ではカッターの摩耗が大きくなる可能性があります。もちろん、良質のギアから始めれば、クラウンを交換するのはもっと難しいです。シェービングは、カッターの切断およびバニシング動作により、プロファイルの品質を向上させ、歯車の歯のエラーを低減します。

図3。

クラウンフォームは、他のいくつかの方法で歯車の歯に作成できます。 1つの方法は、シェーパーバックオフメカニズムのクラウンカムを使用してギアを成形することです。歯車の適切な半径は、側面のクラウンの量と歯車の圧力角を使用して計算されます。残念ながら、ブロックは複雑ではありませんが、高価になる傾向があります。

最新世代のギア装置の出現により、ホブ切りをしながら2つのクラウニング方法が普及しました。どちらの方法でも、カッターからワークピースまでの中心距離を増減することでクラウンを生成します。最初の方法は、ハイドロコピーまたは機械的追跡装置によるテンプレートの物理的コピーを利用します。これにより、必要に応じて、テーパーホブ切りまたは正弦波形の作成さえ可能になります。最近では、2番目の方法であるCNCホブ盤が一般的になっています。

ソフトウェアの制限に応じて、CNCはほぼすべての望ましい形で歯車を切断することができます。このアプローチの欠点は、設備のコストが高いことですが、近年、投資回収率は大幅に低下しています。

新しいCNCシェーパーは、特別なクラウニングカムを購入しなくても、クラウンギアまたはスプラインを切断できます。たとえば、当社のGleason Pfauter P 300 ESでは、パーツの面の幅に沿って左右のらせん角度をわずかにカットすることでクラウンを付けることができます。これにより、根の直径がまっすぐになります。また、バックオフを制御するためのU軸を備えたBourn＆Koch Fellows MS450もあります。ストロークサイクル中にカッタースピンドルを出し入れして、フェース幅の端を深くカットし、クラウンの高いポイントを浅くすることで、歯をクラウンするようにプログラムできます。

図4。

今日、この歯車切断技術を使用しているのは誰ですか？

負荷の高い歯車のユーザーは、かなり長い間クラウニングを使用しています。クラウニングの使用に適したもう1つの分野は、油圧ウォブルモーターの製造です。ここでのアプリケーションは、ノイズリダクションではなく、厳密にミスアライメントの問題を対象としています。同盟地域には、航空機の操縦翼面のアクチュエーターで使用される高負荷のピニオンが含まれます。一般的に言えば、ピニオンは毎分より多くの回転を行い、より多くのノイズを生成する可能性があるため、ピニオンをクラウニングする方が有利です。この場合、荷重のたわみを補正することが最も重要です。

残念ながら、米国ではこの技術を商用のファインピッチギアに適用している企業はほとんどありません。しかし、それを試した少数のメーカーは、結果に最も満足しています。一部のユーザーは、振動、摩耗、消費電力が少なくなることで、騒音が5〜10倍減少したと報告しています。

クラウニング技術を使用する主な候補は、小さなフラクショナル馬力モーターメーカー、またはノイズやミスアライメントの影響を受けやすいスパーピニオンまたはヘリカルピニオンを扱っている人です。外国のギアホブ盤のクラウニングが長い間利用可能であったため、この方法はヨーロッパでより多く開発されました。

アメリカの製造業者は、この種の技術の利用可能性を利用するのが賢明でしょう。ノイズやミスアライメントの問題の解決策としてクラウニングを検討することで、ギアメーカーとユーザーの両方に真の競争上の優位性をもたらすことができます。