Υποειδής οδοντωτός τροχός

Τα υποειδή γρανάζια είναι κωνικά γρανάζια παρόμοια με τα σπειροειδή, εκτός από το ότι μεταδίδουν κίνηση μεταξύ αξόνων που δεν τέμνονται. Ο μικρός άξονας γραναζιού (πλευρά υποειδούς γραναζιού) είναι μετατοπισμένος από τον γιγάντιο άξονα γραναζιού (πλευρά υποειδούς γραναζιού). Με την κατάλληλη μετατόπιση, ο άξονας γραναζιού και ο μεγάλος άξονας γραναζιού μπορούν να περάσουν χωρίς παρεμβολές, επιτρέποντας στους άξονες να στηρίζονται με ασφάλεια και στα δύο άκρα.

Γενικά, σε σύγκριση με τα κωνικά γρανάζια, τα υποειδή γρανάζια μπορούν να επιτύχουν μεγαλύτερη μείωση ταχύτητας. Η εκτεταμένη αναλογία επαφής τους επιτρέπει τη μετάδοση βαρύτερου φορτίου από παρόμοια κωνικά γρανάζια. Επίσης, η ομαλή εμπλοκή καθιστά δυνατή την περαιτέρω καταστολή του θορύβου και των κραδασμών. Ωστόσο, η εμπλοκή είναι πολύ περίπλοκη και η παραγωγή πιο δύσκολη. Όσον αφορά τις εφαρμογές, χρησιμοποιούνται κυρίως σε συστήματα κίνησης αυτοκινήτων, όπως τα διαφορικά.

Είναι δυνατό να επιτευχθεί πολύ υψηλή ταχύτητα μείωσης με ένα ζεύγος υποειδών γραναζιών. Σε σύγκριση με τους κινητήριους οδοντωτούς τροχούς με παρόμοια υψηλή ταχύτητα μείωσης, οι υποειδή γρανάζια έχουν γενικά τα ακόλουθα πλεονεκτήματα.

• Τόσο το πινιόν όσο και το γρανάζι μπορούν να υποστούν θερμική επεξεργασία, με αποτέλεσμα υψηλή ακαμψία, η οποία οδηγεί σε μικρότερη μονάδα.
• Η λιγότερη ολίσθηση και η υψηλή απόδοση έχουν ως αποτέλεσμα κινητήρες μικρότερης χωρητικότητας.
• Σε σύγκριση με τον ατέρμονα κοχλία, η μετατόπιση μεταξύ του γραναζιού και του γραναζιού είναι μικρή, με αποτέλεσμα την εξοικονόμηση χώρου.

Σύγκριση των υποειδή γρανάζια να σπειροειδή κωνικά γρανάζια

Τα υποειδή γρανάζια είναι πιο ανθεκτικά, λειτουργούν πιο αθόρυβα και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για υψηλότερους λόγους μείωσης. Ωστόσο, έχουν επίσης κάποια ολισθαίνουσα δράση μαζί με τα δόντια, η οποία μειώνει τη μηχανική απόδοση. Οι απώλειες ενέργειας έχουν τη μορφή θερμότητας που παράγεται στις επιφάνειες των γραναζιών και στο λιπαντικό υγρό.

Τα υποειδή γρανάζια χρησιμοποιούνται συνήθως σε συστήματα μετάδοσης κίνησης αυτοκινήτων με κίνηση στους πίσω τροχούς.

Μια υψηλότερη υποειδής μετατόπιση επιτρέπει στο γρανάζι να μεταδίδει υψηλότερη ροπή. Ωστόσο, η αύξηση της υποειδούς αντιστάθμισης μειώνει τη μηχανική απόδοση και την επακόλουθη μείωση της οικονομίας καυσίμου. Συχνά είναι αδύνατο να αντικατασταθούν τα υποειδή γρανάζια χαμηλής απόδοσης με πιο αποδοτικά σπειροειδή κωνικά γρανάζια στην αυτοκινητοβιομηχανία, επειδή τα σπειροειδή κωνικά γρανάζια θα χρειάζονταν πολύ μεγαλύτερη διάμετρο για να μεταδώσουν την ίδια ροπή. Η αύξηση του μεγέθους του γραναζιού του κινητήριου άξονα θα απαιτούσε αύξηση του μεγέθους του περιβλήματος του γραναζιού και μείωση της απόστασης από το έδαφος, του εσωτερικού χώρου και αύξηση του βάρους.

Το υποειδές γρανάζι χρησιμοποιείται επίσης συνήθως σε ορισμένα κιβώτια ταχυτήτων σιδηροδρομικών βαγονιών με μονάδες ισχύος ντίζελ - όπου ο κινητήρας και το κιβώτιο ταχυτήτων είναι παρόμοια με αυτά που χρησιμοποιούνται σε παραδοσιακά φορτηγά και λεωφορεία (όχι υβριδικού τύπου κίνησης ντίζελ/ηλεκτρικού τύπου). Το κιβώτιο ταχυτήτων επιτρέπει στον άξονα εισόδου να περιστρέφεται προς μία συγκεκριμένη κατεύθυνση (είτε δεξιόστροφα είτε αριστερόστροφα), ενώ επιτρέπει στους άξονες εξόδου να αλλάζουν την περιστροφική τους κίνηση, επιτρέποντας έτσι σε ένα όχημα να κινείται συνεχώς προς οποιαδήποτε κατεύθυνση.

Ένα άλλο πλεονέκτημα του υποειδούς γραναζιού είναι ότι ο δακτύλιος του διαφορικού και το γρανάζι εισόδου είναι και τα δύο υποειδή. Στα περισσότερα επιβατικά αυτοκίνητα, αυτό επιτρέπει στο γρανάζι να είναι μετατοπισμένο προς το κάτω μέρος του τροχού κορώνας. Αυτό επιτρέπει μεγαλύτερη επαφή των δοντιών και χαμηλώνει τον άξονα που κινεί το γρανάζι, μειώνοντας την "εξόγκωση" στο δάπεδο του χώρου επιβατών. Ωστόσο, όσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπιση του άξονα του άξονα εισόδου από τον άξονα του τροχού κορώνας, τόσο χαμηλότερη είναι η μηχανική απόδοση.

Πώς λειτουργούν τα υποειδή γρανάζια στους μειωτήρες

Οι μονοβάθμιοι υποειδής μειωτήρες μπορούν να επιτύχουν μειώσεις με αναλογίες από 3:1 έως 10:1. Σε σύγκριση με τους ευθείς ή σπειροειδείς μειωτήρες κωνικής διατομής, οι οποίοι χρειάζονται ένα επιπλέον πλανητικό βήμα για να ολοκληρώσουν την αφαίρεση, ο υποειδής μονής θέσης είναι ιδανικός για συμπαγείς εφαρμογές που εμπίπτουν σε αυτό το εύρος αναλογιών μείωσης.
Τα υποειδή γρανάζια μπορούν να συνδυαστούν με πλανητικά γρανάζια σε κιβώτια ταχυτήτων πολλαπλών σταδίων για να επιτευχθούν
υψηλότερες αναλογίες μείωσης, συνήθως έως 100:1 με ένα μόνο επιπλέον πλανητικό στάδιο. Σε αυτήν την περίπτωση, τα υποειδή γρανάζια θα πρέπει να επιλέγονται αντί για κωνικά γρανάζια για τη μετάδοση γωνίας 90°, εάν η διαμόρφωση του συστήματος απαιτεί μη τεμνόμενους άξονες ή εάν πρέπει να μεταδοθούν υψηλότερες ροπές με χαμηλά επίπεδα θορύβου.

Σε σύγκριση με τους μειωτήρες με ατέρμονα κοχλία, οι υποειδής μειωτήρες αποτελούν καλύτερη επιλογή όσον αφορά την απόδοση και την παραγωγή θερμότητας. Απαιτούν λιγότερη συντήρηση και ταιριάζουν σε πιο στενά σημεία, παρέχοντας παράλληλα την ίδια ροπή. Για μακροπρόθεσμη εξοικονόμηση κόστους, οι υποειδής μειωτήρες αποτελούν μια εναλλακτική λύση στους μειωτήρες με ατέρμονα κοχλία που θα πρέπει να ληφθεί υπόψη.

Παραδείγματα υποειδών γραναζιών που χρησιμοποιήθηκαν.

• Περιστέλλων
• ATC για εργαλειομηχανές
  (Αυτόματη αλλαγή εργαλείων)
• Διαφορικό τεσσάρων τροχών, κ.λπ.