Nederlands   English
 1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11 

dommekracht / jack

ALEX DEN OUDEN
EINDHOVEN - NEDERLAND

 1024×768
   (min.)
Oude techniek en werktuigbouw,
industriële geschiedenis en archeologie
Historical engineering and technology,
industrial archaeology and history
© AdO 1998 ... 2004

     


      Terug naar de index der artikelen ...                Back to the index of articles ...   

Tandwieloverbrengingen III - snijdende assen

Gear boxes III - intersecting axles

Twee snijdende assen, dat wil zeggen, dat beide assen in één vlak liggen. In de praktijk worden de twee assen vrijwel altijd loodrecht op elkaar gekozen. Men spreekt dan van "een haakse overbrenging". De draaiende beweging wordt hierin als het ware 90° afgebogen. Een tandwielpaar in een haakse overbrenging bestaat meestal uit twee kegelvormige wielen. Een enkele keer zie je ook wel een paar bestaande uit een gewoon recht rondsel en een zogenaamd komwiel, dat de tanden op het kopvlak heeft in plaats van aan de omtrek.

Two intersecting axles, that means that both axles lie in the same plane. In practice, the two axles are nearly always chosen perpendicular to each other, to give a so-called "square transmission". In such a transmission the rotary motion is bent round over 90°. A pair of gears in a square transmission usually consists of two conical or bevel gears. Incidentally, you'll find a pair consisting of an ordinary straight pinion and a so-called face gear, which has its teeth on the face instead of the circumference.

Metaalbouwdozen zijn ook zeer geschikt voor het bouwen van demon­stratiemodellen van haakse tandwieloverbrengingen. Op deze pagina toon ik vier dergelijke modellen.

Metal construction sets are also well suited to build demonstration models of square transmissions. On this page I show four such models.


Kegelwielen 1 : 1

Bevel gears 1 : 1

Deze haakse overbrenging doet niets anders dan "het hoekje omgaan". Zowel in- en uitgaand toerental als in- en uitgaand koppel zijn gelijk (als we de mechanische verliezen verwaarlozen). Het ene kegelwiel is direct op de motoras gemonteerd en heeft geen eigen lagering. Op de uitgaande as zie je de helft van een elastische koppeling.

The square transmission you see below has a single purpose: "going round the bend". The input and output speed and the input and output torque are the same (if we ignore mechanical losses). One bevel gear is mounted directly on the motor shaft. It does not need separate bearings. On the output shaft you observe half of an elastic coupling.


paar kegelwielen 22/22 tanden
pair of bevel gears 22/22 teeth

Beide kegelwielen hebben 22 tanden. De tanden zijn recht, dat wil zeggen dat de beschrijvende (radiale) lijnen van de tanden alle exact door het snijpunt van de twee hartlijnen lopen. Schuine tanden komen eveneens voor. Omdat de tanden op kegelvlakken liggen krijgen ze dan wel een spiraalvorm. Is het je opgevallen dat de tanden bij de buitendiameter breder zijn dan bij de binnen­diameter? Dat betekent dat steek en modulus over de lengte van de tand varieren. Om deze reden vergt de produktie van kegelwielen tamelijk complexe machines.

Both bevel gears have 22 teeth. The teeth are straight, which means that all (radial) lines describing their contact faces pass through the intersection point of the centre lines of the two wheels. Skewed teeth are possible too. As the teeth follow a cone surface, they will be spiral-shaped. Did you notice that the teeth are wider near the outer diameter and narrower near the inner diameter? This means that pitch and module vary over the length of a tooth. For this reason, manufacturing bevel gears requires quite complicated machinery.


paar kegelwielen 22/22 tanden
pair of bevel gears 22/22 teeth

Omdat de tandwielen kegelvormig zijn, ontstaat er onder belasting ook een naar buiten gerichte kracht. Deze moet in de lagering worden opgevangen, omdat anders de wielen uit elkaar zullen lopen. De axiale opsluiting van het ene wiel hier vindt plaats in de lagering van de motoras; die van het andere wiel door een druklager direct achter het wiel (het rijtje vulringen).

Due to the conical shape of the gears, an outward thrust is developed under load. This force must be absorbed in the bearings, otherwise the gears will tend to move outward and lose contact. One gear is axially restrained by the bearings of the motor shaft; the other gear by a thrust bearing placed immediately behind it (the set of filler rings.



Kegelwielen 1 : 2,64

Deze haakse overbrenging heeft een dubbele functie. De beweging wordt 90° afgebogen; en het toerental van de uitgaande as wordt met i = 2,64 verlaagd (22 en 58 tanden). Het uitgaand koppel stijgt met een zelfde factor.

Bevel gears 1 : 2.64

This square transmission has a double function. It changes the direction of the motion over 90°; and the speed of the output axle is reduced by a factor i = 2.64 (22 and 58 teeth). The output torque is increased by the same ratio.


paar kegelwielen 22/58 tanden
pair of bevel gears 22/58 teeth


Als je goed naar onderstaande foto kijkt, zie je dat er iets niet klopt. De beschrijvende lijnen van het rondsel en die van het grote wiel komen helemaal NIET in het snijpunt van hun hartlijnen uit. Het rondsel is te vlak en het grote wiel is te spits.

If you look carefully at the next photo, you will notice there is something not quite right. The radials describing the teeth of the pinion and the wheel do NOT pass through the intersection point of their centre lines. The pinion is too flat and the wheel is too pointed.


paar kegelwielen 22/58 tanden
pair of bevel gears 22/58 teeth

De verklaring is eenvoudig. In een metaalbouwdoos zul je alleen maar tandwielen aantreffen die universeel bruikbaar zijn. De fabrikant van de bouwdoos maakt daarom maar één soort rondsel (het 1 : 1 type) en past het grote wiel daarop aan .....

There is a simple explanation. In a metal construction set you will only find gears that are universally applicable. The set's manufacturer therefore produces only one type of bevel gear (the 1 : 1 type) and adapts the shape of the large wheel .....



Komwiel en recht rondsel

Hier zie je een andere oplossing voor het zojuist gesignaleerde probleem van "universele bruikbaarheid". De constructeur kiest voor een gewoon cilindrisch rondsel met rechte tanden en combineert dit met een speciaal komwiel. Dit heeft de tanden op het kopvlak in plaats van aan de omtrek. Op deze wijze vermijd je de al eerder genoemde lastige produktie van kegelwielen.

Straight pinion and face wheel

Here you see a different solution for the "universally applicable" problem mentioned just now. In this case the designer opted for an ordinary cylindrical pinion with straight teeth and combines this with a special gear wheel. The latter has its teeth on the face instead of the circumference. In this way you also avoid the difficult production of bevel gears.


komwiel en recht rondsel 17/50 tanden
straight pinion and face gear 17/50 teeth

De tandenaantallen zijn 17 respectievelijk 50 en de gerealiseerde vertraging i = 2,94. Overigens werkt deze methode alleen voor komwielen (a) van grote(re) diameter en (b) met radiaal korte tanden, dus voor geringe tandbelasting. De radiaal gerichte rechte tanden op het kopvlak worden heel smal nabij het hart van het wiel.

The numbers of teeth are 17 and 50 . Therefore the speed reduction i = 2.94. You should note that this design can only be applied for face wheels (a) of large(r) diameter and (b) with radially short teeth, i.e., for minor teeth loads. The radially directed straight teeth on the face get very narrow near the centre of the wheel.


komwiel en rondsel 17/50 tanden
pinion and face gear 17/50 teeth



Met wisseling van draairichting

Kegelwielen bieden de ontwerper leuke speelmogelijkheden. Hieronder toon ik (als voorbeeld) een mechanisme om de draairichting van de uitgaande as te kunnen omschakelen.

Changing the direction of rotation

Bevel gears offer the designer all kinds of enjoyable opportunities. As an example I take the mechanism shown below, which serves to change the direction of rotation of the output axle.

Je gebruikt drie gelijke kegelwielen, één direct op de motoras en twee op een tussenas. De laatste twee staan zo ver uit elkaar dat, als het linker ingrijpt met het motorrondsel, het rechter hier juist vrij van blijft; en uiteraard ook andersom. De tussenas is uitsluitend radiaal gelagerd en kan dus zonder meer (zijdelings) verschoven worden.

You employ three identical bevel gears. One sits directly on the motor shaft; the other two are mounted on an intermediate axle. The latter are spaced apart a little distace, in such a manner that, if the left gear engages, the right one is just free; and the other way round, of course. The intermediate axle is free to move sideways in its radial bearings.


wisselwielen 22/22/22 tanden
switching gear 22/22/22 teeth

De hefboom links is naar links getrokken en het rechter kegelwiel grijpt in het motorrondsel. De tussenas draait bijvoorbeeld linksom. Op het rechteruiteinde van de tussenas is een pennenkoppeling gemonteerd. De pennen worden hier getoond met schroefdraad, maar ze moeten natuurlijk glad zijn! De tegenhelft van de koppeling heeft gaten waarin de pennen vrij kunnen glijden. Deze helft is gemonteerd op de uitgaande as, welke in axiale richting is opgesloten door zijn lagers.

The lever at the left is pulled to the left and the right gear is engaged in the motor gear. Suppose the intermediate axle now runs clockwise. At the right end of the intermediate axle you see a pin coupling. I show the pins with screw threads, but naturally they ought to be smooth! The other half of the coupling has holes in which the pins can freely slide. This half is mounted on the output axle, which is axially restrained by its bearings.

De hulpas kan zijdelings worden wordt verschoven met een schuifbus, zie het detail hiernaast. Zo wordt hij niet in het draaien belemmerd. Duw je de hefboom naar rechts, dan komt eerst het rechter kegelwiel vrij en vervolgens grijpt het linker kegelwiel in. De tussenas draait dan rechtsom. De pennenkoppeling laat het vrij verschuiven van de tussenas toe - waarbij de uitgaande as netjes op z'n plaats blijft. En zo is de draairichting van de uitgaande as omgekeerd.

detail

The intermediate axle can be shifted sideways by means of a sliding sleeve, see the detail at the left. In this way, it can rotate freely. When you push the lever to the right, first the right gear disengages and then the left gear engages. The intermediate axle now turns anti-clockwise. The pin coupling admits free sliding of the intermediate axle - while the output axle remains in its proper place. In this way, the direction of rotation of the output axle is switched over.


wisselwielen 22/22/22 tanden
switching gear 22/22/22 teeth


naar de top    naar de top to the top    to the top