쿼터 전환 기어 박스는 효율적인 토크 증폭 및 자체 잠금 기능을 어떻게 달성합니까?

토크 증폭 : 전송 비율 설계의 기계적 논리
a의 토크 증폭 기능 쿼터 전환 기어 박스 웜 및 웜 기어의 변속기 비율 설계를 기반으로합니다. 핵심 공식은 다음과 같습니다.
출력 토크 = 입력 토크 × 전송 비율
전송 비율은 웜 헤드 수 (Z1)와 벌레 기어 톱니 수 (Z2)에 의해 결정됩니다.
전송 비율 i = z2 / z1
예를 들어, 웜 헤드의 수가 1 (단일 시작 웜)이고 벌레 기어 톱니의 수가 50 인 경우, 전송 비율은 50 : 1이고 50n · m의 입력 토크는 2500n · m으로 증폭 될 수 있습니다. 벌레 기어 톱니의 수를 조정함으로써 5 : 1 내지 100 : 1의 토크 증폭 범위를 유연하게 달성 할 수 있습니다.

전송 비율 설계의 엔지니어링 실습
작은 전송비 (5 : 1-20 : 1) : 전송 효율 및 응답 속도를 고려해야하는 밸브 및 게이트와 같은 광 하중 조건에 적합합니다.
큰 변속기 비율 (20 : 1-100 : 1) : 크레인 및 윈치와 같은 헤비로드 시나리오에서 사용되며 웜 기어의 베어링 용량을 향상시켜야합니다.
예를 들어, 원자력 발전소의 밸브 제어에서 기어 박스는 고온 및 고압 매체의 영향을 견딜 수 있어야합니다. 큰 변속기 비율 설계는 밸브 개방 및 닫기의 정확한 제어를 보장 할 수 있습니다.

자체 잠금 기능 : 나선 각도 최적화의 기계적 원리

1. 자체 잠금 특성의 기계적 특성

웜 기어의 자체 잠금 기능은 나선 각도 (λ)와 마찰 각도 (φ)의 관계에서 비롯됩니다. 나선 각도가 마찰 각도보다 작 으면 벌레 휠이 벌레를 반전시켜 자체 잠금을 형성 할 수 없습니다. 수학적 표현은 다음과 같습니다.

λ <φ
마찰 각도는 재료 마찰 계수 (μ)에 의해 결정됩니다.

φ = arctan (μ)

예를 들어, 청동 웜 기어와 스틸 웜의 마찰 계수는 약 0.1이므로 마찰 각도 5.7 °에 해당하므로 나선 각도는 자체 잠금을 달성하기 위해이 값보다 작아야합니다.

2. 자체 잠금 기능의 엔지니어링 적용
반역 방지 방지 : 엘리베이터 및 크레인과 같은 장면에서 자체 잠금 기능은 중력이나 외부 힘으로 인해 하중이 반대 방향으로 움직이지 않아 사고를 피할 수 있습니다.
포지셔닝 정확도 향상 : CNC 공작 기계 및 로봇 조인트에서 자체 잠금 기능은 전송 클리어런스를 제거하고 위치 정확도를 ± 0.01mm로 향상시킬 수 있습니다.
예를 들어, 선박 조향 시스템에서 기어 박스의 자체 잠금 기능은 방향타 블레이드가 거친 바다 조건에서 안정적으로 유지되도록하고 YAW를 피할 수 있습니다.

재료 및 프로세스의 혁신 : 고효율 전송 지원
1. 웜 재료 : 고강도 합금 강의 담금질 공정
토크 전송의 핵심 구성 요소로서 벌레는 높은 응력과 마모를 견딜 수 있어야합니다. 전형적인 재료는 40crnimoa이며, 켄칭 처리 후 58-62hrc의 경도 및 1000mpa 이상의 인장 강도에 도달 할 수 있습니다. 담금질 공정은 빠른 냉각을 통해 마르텐 사이트 구조를 형성하여 재료의 경도와 내마모성을 크게 향상시킵니다.

2. 웜 기어 재료 : 청동 합금의 충격 흡수 특성
웜 기어 재료는 내마모성과 충격 흡수를 모두 고려해야합니다. Tin Bronze (Zcusn10pb1)는 높은 인장 강도 (≥300mpa)와 낮은 마찰 계수 (0.05-0.1)로 인해 첫 번째 선택입니다. 충격 흡수 특성은 충격 에너지를 흡수하고 진동 노이즈를 감소시킬 수있는 구리 매트릭스의 플라스틱 변형 능력에서 파생됩니다.

3. 프로세스 혁신 : 연삭 및 윤활의 시너지 최적화
웜 그라인딩 : CBN 그라인딩 휠은 초고속 연삭에 사용되며 치아 표면 거칠기 Ra≤0.4μm는 메시 정확도를 보장합니다.
윤활 시스템 : 오일 미스트 윤활 및 강제 윤활의 조합을 통해 마찰 계수를 0.03 미만으로 줄이기 위해 안정적인 오일 필름이 형성됩니다.
예를 들어, 풍력 발전 기어 박스에서 웜 기어의 윤활 설계는 전송 효율을 97%이상으로 증가시킬 수 있습니다.

응용 시나리오 : 산업 밸브에서 고급 장비까지
1. 산업 밸브 제어
석유, 화학 및 전력과 같은 산업에서 쿼터 전환 기어 박스로 구동되는 밸브는 고온 및 고압 매체의 영향을 견딜 수 있어야합니다. 토크 증폭 기능은 밸브가 빠르게 열리고 닫히도록 보장하고 자체 잠금 특성으로 인해 매체가 뒤로 흐르지 않도록합니다. 예를 들어, 원자력 발전소의 냉각수 시스템에서 기어 박스는 300 ° C의 고온에서 안정적으로 작동해야합니다.

2. 중장비 전송 시스템
크레인, 윈치 및 기타 시나리오에서는 기어 박스가 수십 톤의 톤을 견딜 수 있어야합니다. 큰 변속기 비율 설계는 모터 토크를 수천 개의 뉴턴 미터로 증폭시킬 수 있으며 자체 잠금 기능은 하중이 실수로 떨어지는 것을 방지합니다. 예를 들어, 포트 크레인에서는 기어 박스 수명이 10 년을 초과해야합니다.

3. 고급 장비 필드
항공 우주 및 로봇 공학과 같은 분야에서는 매우 높은 정밀도와 신뢰성이 필요한 분야에서 자체 잠금 특성과 기어 박스의 위치 정확도가 열쇠가됩니다. 예를 들어 위성 태도 제어 시스템에서 기어 박스는 진공 환경에서 ± 0.001 °의 위치 정확도를 유지해야합니다 .