Доступное пространство в движении наручных часов ограничено. Поскольку потребляемая мощность очень низкая, отдельные компоненты, такие как шестерни, сделаны как можно меньше. В порядке величины часовой индустрии, допуски и колебания межосевого расстояния могут иметь большое значение. Изменения крутящего момента также оказывают непосредственное влияние на точность механических часов, и, тем не менее, давления Герца, которые обычно малы из-за низкой входной мощности, должны быть ограничены во избежание преждевременного износа. Поскольку часовой механизм работает регулярно или даже непрерывно в течение многих лет, прежде чем его нужно будет обслуживать, профили зубьев зубчатых колес должны обеспечивать наилучшие рабочие характеристики во всем диапазоне допусков межосевого расстояния.
Потери и изменения крутящего момента должны быть как можно меньше, чтобы механизм работал точно, а запас хода часов сохранялся. Чтобы удовлетворить эти требования, профиль зубьев шестерни обычно выполняется в соответствии со стандартом часов Erget, который имеет дугообразную геометрию вместо обычной эвольвентной формы. Формы зуба в соответствии со стандартом Erget являются обратимыми, имеют высокую степень эффективности и сбалансированную линию контакта.
Картинная галерея
Фотогалерея с 11 картинками
Первые прототипы были заблокированы. Цель этого анализа, который был проведен с помощью программного обеспечения Kisssoft, состоит в том, чтобы определить и оптимизировать этот часовой механизм, чтобы обеспечить работу во всем диапазоне допусков экспериментального межосевого расстояния. Для анализа использовался метод LTCA (анализ контакта зуба под нагрузкой), с помощью которого можно определить точные значения местного давления, крутящего момента и потерь для каждой точки контакта по всей сетке зуба.
Симуляция в три этапа
Моделирование выполняется в три этапа, при этом профили либо импортируются в формате DXF, либо определяются непосредственно в Kisssoft:
- Стандартные профили зубьев в соответствии с определением формы зуба в стандарте Erget часовой промышленности,
- экспериментальные зубные профили, которые были созданы с теоретической плитой (с формой профиля Erget) и
- оптимизированные профили зубов на основе экспериментальных профилей с соответствующими корректировками.
Во всех этих случаях вмешательство, эффективность, колебание крутящего момента и давление Герца были проанализированы для:
-
Отклонение стандартного межосевого расстояния: +50 мкм /
-70 мкм (+ 30% / -40% от модуля).
- Экспериментальное отклонение межосевого расстояния: +/- 100 мкм (измерено на первом прототипе).
Средняя экспериментальная колесная база составляет 13,866 мм (стандартная колесная база: 13,816 мм). Были приняты во внимание следующие значения номинального значения: Среднее экспериментальное расстояние центра составляет 13,866 мм (стандартное расстояние центра: 13,816 мм). Были приняты во внимание следующие значения номинального значения: Среднее экспериментальное расстояние центра составляет 13,866 мм (стандартное расстояние центра: 13,816 мм). Следующие записи номинальной стоимости были приняты во внимание:
- Крутящий момент: 0,1573 Нмм,
- Скорость: 9,263 мин -1 и
- Мощность: 2,54 мкВт.
Теоретический профиль
Первое моделирование показывает, что передача мощности работает в стандартном рабочем состоянии, но основание зуба блокируется, если расстояние между центрами увеличивается более чем на 60 мкм. Если расстояние уменьшается более чем на -90 мкм, давление Герца увеличивается, и рабочие пределы зубьев достигаются в этих условиях.
Экспериментальный профиль
Второе моделирование показывает результаты, аналогичные анализу стандартного профиля зуба в отношении рабочего диапазона зацепления и эффективности. Однако при таком профиле давления Герца (см. Рисунок выше) уже увеличиваются на теоретическом рабочем пределе с уменьшением межосевого расстояния на 70 мкм. Колебания крутящего момента также значительны.
Оптимизация профиля
Предыдущий анализ показал, что зубная сетка не работает хорошо, когда расстояние между центрами увеличено на 100 мкм, и объясняет, почему прототипы были заблокированы.
Затем профили были изменены следующим образом:
- Во избежание столкновений кончики зубьев зубчатого венца и шестерни были укорочены на 50 и 60 мкм соответственно.
- Производство шестерни было смещено к центру на 30 мкм, чтобы оптимизировать вмешательство с экспериментальным расстоянием до центра (стандартное расстояние между центрами + 50 мкм) и избежать риска блокировки при максимальном изменении экспериментального расстояния до центра (+100 мкм).
Механизм не поддается колебаниям
С помощью программного обеспечения Kisssoft механизм может быть сначала определен с теоретическим профилем, затем с практическими профилями, которые были созданы с помощью варочной панели и, наконец, оптимизированы. Для этого использовался метод LTCA (анализ контакта зуба под нагрузкой), который доступен в программном обеспечении. Анализируя вмешательство, изменения крутящего момента, эффективность и давление Герца, была показана проблема и стало возможным производство оптимизированных профилей. Работа механизма теперь гарантируется во всем диапазоне колебаний межосевого расстояния. (Mz)
* Лоик Пеллатон, ULYSSE NARDIN, технологический отдел, и Томас Панеро, KISSsoft AG, разработка.