Gleasonspiralformede koniske girer en spesialisert type konisk gir designet for å overføre kraft mellom kryssende aksler, vanligvis i en 90-graders vinkel. Det som gjør Gleason-systemet særegent er den unike tanngeometrien og produksjonsmetoden, som gir jevn bevegelse, høyt dreiemomentkapasitet og stillegående drift. Disse girene er mye brukt i girkasser innen bilindustrien, industri og luftfart, der pålitelighet og presisjon er avgjørende.
Gleason-systemet ble utviklet for å forbedre rette ognull koniske girved å introdusere en buet, spiralformet tann. Denne spiralformen muliggjør gradvis inngrep mellom tennene, noe som reduserer støy og vibrasjoner betydelig, samtidig som det gir høyere rotasjonshastigheter og lastekapasitet. Designet forbedrer også kontaktforholdet og overflatestyrken, noe som sikrer effektiv kraftoverføring under tunge eller dynamiske belastninger.
Hvert Gleason spiralformet koniske tannhjulpar består av et tannhjul og et motstående tannhjul, produsert med matchende geometri. Produksjonsprosessen er svært spesialisert. Den begynner med smiing eller presisjonsstøping av emner i legert stål, for eksempel 18CrNiMo7-6, etterfulgt av grovkutting, fresing eller forming for å generere den opprinnelige tannhjulsformen. Avanserte metoder som 5-akset maskinering, skiving og hardkutting sikrer høy dimensjonsnøyaktighet og optimalisert overflatefinish. Etter varmebehandling som karburering (58–60 HRC), gjennomgår tannhjulene lapping eller sliping for å oppnå perfekt inngrep mellom tannhjulet og tannhjulet.
Geometrien til Gleason spiralformede koniske gir er definert av flere kritiske parametere – spiralvinkel, trykkvinkel, kjegleavstand og flatebredde. Disse parameterne beregnes nøyaktig for å sikre korrekte tannkontaktmønstre og lastfordeling. Under den endelige inspeksjonen verifiserer verktøy som koordinatmålemaskin (CMM) og tannkontaktanalyse (TCA) at girsettet oppfyller den nødvendige presisjonsklassen DIN 6 eller ISO 1328-1.
I drift, Gleason-spiralkoniske girtilbyr høy effektivitet og stabil ytelse selv under krevende forhold. De buede tennene gir kontinuerlig kontakt, noe som reduserer spenningskonsentrasjon og slitasje. Dette gjør dem ideelle for bildifferensialer, lastebilgirkasser, tungt maskineri, marine fremdriftssystemer og elektroverktøy. I tillegg lar muligheten til å tilpasse tanngeometri og monteringsavstand ingeniører optimalisere designet for spesifikke dreiemoment-, hastighets- og plassbegrensninger.
Gleason-type spiralformet konisk gir – nøkkelberegningstabell
| Punkt | Formel / Uttrykk | Variabler / Merknader |
|---|---|---|
| Inndataparametere | (z_1, z_2, m_n, alpha_n, Sigma, b, T) | pinjong-/girtenner (z); normal modul (m_n); normal trykkvinkel (α_n); akselvinkel (π); overflatebredde (b); overført dreiemoment (T). |
| Referansediameter (gjennomsnitt) | (d_i = z_i, m_n) | i = 1 (pinjong), 2 (gir). Gjennomsnitts-/referansediameter i normalseksjonen. |
| Stegvinkel (kjegle) | (Δ1, Δ2) slik at (Δ1 + Δ2 = ΔSigma) og (∫frac{sin Δ1}{d1} = Δ1(sin Δ2}{d2)) | Løs for kjeglevinkler som er konsistente med tannproporsjoner og akselvinkel. |
| Kjegleavstand (avstand til pitch-apex) | (R = \dfrac{d_1}{2\sin\delta_1} = \dfrac{d_2}{2\sin\delta_2}) | Avstand fra kjeglespissen til stigningssirkelen målt langs generatrisen. |
| Sirkulær tonehøyde (normal) | (p_n = π m_n) | Lineær stigning ved normalseksjonen. |
| Tverrgående modul (ca.) | (m_t = \dfrac{m_n}{\cos\beta_n}) | (βn) = normal spiralvinkel; transformerer mellom normal- og tverrsnitt etter behov. |
| Spiralvinkel (middel/tverrgående forhold) | (\tan\beta_t = \tan\beta_n \cos\delta_m) | (Δm) = middelkjeglevinkel; bruk transformasjoner mellom normal-, tverrgående- og middelspiralvinkler. |
| Anbefaling for ansiktsbredde | (b = k_b, m_n) | (k_b) vanligvis valgt fra 8 til 20 avhengig av størrelse og bruksområde; kontakt designpraksis for nøyaktig verdi. |
| Tillegg (gjennomsnitt) | (a \ca. m_n) | Standard tilnærming til full dybdetillegg; bruk tabeller for nøyaktige tannproporsjoner for presise verdier. |
| Utvendig (spiss) diameter | (d_{o,i} = d_i + 2a) | i = 1,2 |
| Rotdiameter | (d_{f,i} = d_i – 2h_f) | (h_f) = dedendum (fra girsystemets proporsjoner). |
| Sirkulær tanntykkelse (ca.) | (s \approx \dfrac{\pi m_n}{2}) | For skrågeometri, bruk korrigert tykkelse fra tanntabeller for nøyaktighet. |
| Tangensiell kraft ved stigningssirkelen | (F_t = ∫(dfrac{2T}{d_p)) | (T) = dreiemoment; (d_p) = stigningsdiameter (bruk konsistente enheter). |
| Bøyespenning (forenklet) | (\sigma_b = \dfrac{F_t \cdot K_O \cdot K_V}{b \cdot m_n \cdot Y}) | (K_O) = overbelastningsfaktor, (K_V) = dynamisk faktor, (Y) = formfaktor (bøyegeometri). Bruk fullstendig AGMA/ISO-bøyeligning for design. |
| Kontaktspenning (Hertz-type, forenklet) | (\sigma_H = C_H \sqrt{\dfrac{F_t}{d_p, b} \cdot \dfrac{1}{\frac{1-\nu_1^2}{E_1} + \frac{1-\nu_2^2}{E_2}}}) | (C_H) geometrisk konstant, (E_i,\nu_i) materialets elastisitetsmoduler og Poisson-forhold. Bruk fullstendige kontaktspenningsligninger for verifisering. |
| Kontaktforhold (generelt) | (\varepsilon = \dfrac{\text{virkningsbue}}{\text{grunntonehøyde}}) | For koniske tannhjul, beregn ved hjelp av kjeglegeometri og spiralvinkel; vanligvis evaluert med tannhjuldesigntabeller eller programvare. |
| Virtuelt antall tenner | (z_v \approx \dfrac{d}{m_t}) | Nyttig for kontakt-/underskjæringskontroller; (m_t) = tverrgående modul. |
| Minimumstenner / underskjæringssjekk | Bruk minimum tanntilstand basert på spiralvinkel, trykkvinkel og tannproporsjoner | Hvis (z) er under minimum, kreves det underskjæring eller spesialverktøy. |
| Maskin-/kutterinnstillinger (designtrinn) | Bestem fresehodevinkler, rotasjon av vugge og indeksering fra girsystemets geometri | Disse innstillingene er avledet fra girgeometrien og kuttersystemet; følg maskin-/verktøyprosedyren. |
Moderne produksjonsteknologi, som CNC-maskiner for skjæring og sliping av koniske gir, sikrer jevn kvalitet og utskiftbarhet. Ved å integrere dataassistert design (CAD) og simulering kan produsenter utføre reverse engineering og virtuell testing før faktisk produksjon. Dette minimerer ledetid og kostnader samtidig som det forbedrer presisjon og pålitelighet.
Kort sagt representerer Gleason spiralformede koniske gir den perfekte kombinasjonen av avansert geometri, materialstyrke og produksjonspresisjon. Deres evne til å levere jevn, effektiv og slitesterk kraftoverføring har gjort dem til en uunnværlig komponent i moderne drivsystemer. Enten de brukes i bil-, industri- eller luftfartssektoren, fortsetter disse girene å definere fortreffelighet innen bevegelse og mekanisk ytelse.
Publisert: 24. oktober 2025






