Evolventtihammastus

Mikä on evolventtihammastus?

Evolventtihammastus on yleisimmin teollisuudessa käytetty hampaanmuoto, johtuen sen valmistuksen helppoudesta, laadunvalvonnan helppoudesta ja vähäisestä herkkyydestä akselivälivirheille. Evolventtihammastuksessa hampaan kylkimuoto noudattaa evolventtikäyrän muotoa, joka parantaa hammaspyörien toimintavarmuutta ja mahdollistaa tehokkaan ja tasaisen voimansiirron.

Evolventtihammastuksen historia ja kehitys

• Muinaiset keksinnöt: Voimansiirron toteutus hammaspyörien avulla on ollut tunnettu jo tuhansia vuosia. Muinaiset egyptiläiset käyttivät puusta valmistettuja hammaspyöriä vedensiirtolaitteissaan ja roomalaiset omaksuivat vastaavia rakenteita myllyissään, joissa veden virtaus muutettiin pyöriväksi liikkeeksi.
• Keskiajan kehitys: Ensimmäinen merkittävä parannus materiaalien suhteen tapahtui 1300-luvulla, jolloin Englannissa valmistettiin rautainen kello, jonka runko ja voimansiirtoelimet olivat metallia. Tämä paransi voimansiirron kestävyyttä ja tarkkuutta.
• Teollinen vallankumous: 1700-luvulla James Watt kehitti suorakaiteen muotoiset hampaat sisältävän hammaspyörän. Vuonna 1754 Leonhard Euler hahmotteli ensimmäisen kerran evolventtihampaan ja argumentoi sen olevan paras mahdollinen hammaskyljen muoto.
• Evolventtihammastuksen standardointi: Vuonna 1838 Cambridgen yliopiston professori Willis julkaisi evolventtihammastuksen työpiirustuksen, jossa hampaan ryntökulma oli 14½ astetta. Tämä kulma otettiin laajalti käyttöön ja on edelleen standardina sekä Englannissa että Yhdysvalloissa.

Evolventtihammastuksen geometrian perusteet

Evolventtihammastuksen geometriassa hampaan kylkimuoto on evolventtikäyrä, joka syntyy, kun suora vierii liukumatta ympyräsylinterin kehällä. Lieriön vierintäympyrä on evolventtikäyrän alkukohta, josta hampaan kylkiviiva lähtee.

Kaavan muodostaminen

Jos kuvitellaan, että suora viiva vierii ympyrän kehällä ilman liukumista, niin jokainen suoran piste piirtää evolventtikäyrän. Tämä käyrä takaa, että hammaspyörien hampaiden välisessä kosketuksessa voima välittyy tasaisesti ja tehokkaasti.

Evolventtihammastuksen edut

• Valmistuksen helppous: Evolventtihammastuksen valmistus on teknisesti helpompaa verrattuna moniin muihin hammastusmuotoihin. Tämä johtuu siitä, että evolventtikäyrä voidaan helposti muodostaa erilaisilla työstökoneilla ja menetelmillä, kuten jyrsinnällä tai hiomalla.
• Laadunvalvonta: Evolventtihammastuksen tarkastaminen laadunvalvonnan näkökulmasta on suoraviivaista, koska evolventtikäyrän muodolle on olemassa tarkat ja yhdenmukaiset mitat ja toleranssit. Tämä helpottaa standardien mukaisen lopputuotteen valmistamista.
• Akselivälivirheen vaikutus: Evolventtihammastuksen yksi merkittävä etu on sen vähäinen herkkyys akselivälivirheelle. Tämä tarkoittaa, että jopa pienet muutokset akselien väleissä eivät dramaattisesti vaikuta hammaspyörän toimintakykyyn tai välityssuhteeseen, mikä parantaa järjestelmän kokonaisluotettavuutta.

Yhteenveto

Evolventtihammastus on teollisuuden laajimmin käytetty hampaanmuoto, joka tarjoaa useita etuja, kuten valmistuksen helppouden, laadunvalvonnan tarkkuuden ja vähäisen herkkyyden akselivälivirheille. Sen geometrian ylivertaisuus on todistettu jo 1700-luvulta lähtien, ja sen standardisoidut muodot ovat edelleen käytössä nykypäivänä. Näiden ominaisuuksien ansiosta evolventtihammastus on noussut hammaspyörien suunnittelun ja valmistuksen standardiksi, joka mahdollistaa tasaisen ja luotettavan voimansiirron laajassa valikoimassa teollisia sovelluksia.