info@pargaran.com بازدید کننده محترم، تا اطلاع ثانوی جهت استعلام محصولات وثبت درخواست تنها ازطریق ایمیل با ما در ارتباط باشید
×

دیدگاه مکانیک از کنترل: انواع درایوهای دنده

امید دلفانی
31 اردیبهشت 1402
زمان مطالعه را وارد کنید دقیقه زمان برای مطالعه
انواع درایوهای دنده
امتیاز بدهید

دیدگاه مکانیک از کنترل: انواع درایوهای دنده

جهان بدون سیستم‌های انتقال نیروی مکانیکی مانند درایوهای دنده‌ای گیر می‌کند. و این درحالی است که سیستم‌های الکتریکی اغلب برای پیشرفت، دقت و نوآوری‌های تکنولوژیکی بالاترین تحسین را دریافت می‌کنند.

بسیاری از مهندسان در زمینه های کنترل و اتوماسیون می توانند ریشه های خود را در تحصیلات یا پیشینه ساخت مکانیک دنبال کنند. شاید یک کلاس مغازه، مدرک مهندسی مکانیک، یا یک زندگی کار بر روی تجهیزات مزرعه بود، اما در طول مسیر جایی، عشق به ماشین آلات، حرکت و کنترل برای یک حرفه هیجان انگیز در اتوماسیون گرد هم آمد.

سیستم‌های مکانیکی مانند کنترل‌های الکتریکی و شبکه‌ها به سرعت پیشرفت نمی‌کنند، به ویژه در چند دهه گذشته. هر چند وقت یک‌بار، یک ماده یا فرآیند ساخت جدید دری را به روی نوآوری‌های جدید باز می‌کند، اما اکثر سیستم‌ها و ماشین‌های انتقال قدرت مکانیکی برای چندین نسل تا حد زیادی یکسان باقی مانده‌اند.

در بررسی اجزای محرک مکانیکی، یکی از هیجان انگیزترین و جذاب ترین ها، دنده ها است. بسیاری از آنها به خودی خود بسیار پیچیده نیستند، اما هنگامی که در قطارهای دنده مرکب با تغییر در اندازه، سرعت و زاویه مونتاژ شوند، نتایج می تواند منجر به فناوری شگفت انگیزی شود. در اینجا برخی از مفاهیم اساسی کاربردهای درایو دنده و طرح های مختلفی که امکان حرکت چرخ دنده را فراهم می کند، آورده شده است.

 

 

کاربرد چرخ دنده ها

از آنجایی که آنها یک سیستم انتقال قدرت هستند، ما می یابیم که چرخ دنده ها عمدتاً در هنگام ناهمواری استفاده می شوند، شفت های ثابت باید در فاصله نسبتاً نزدیک به موتور رانده شوند. آنها همچنین در مقایسه با بسیاری از تسمه های لاستیکی که فقط در سرعت های بالا خوب کار می کنند، زمانی که سرعت بسیار پویا است، به خوبی کار می کنند.

البته گیربکس‌ها یکی از آشناترین نمونه‌های کنترل دنده‌ای ما هستند، اگرچه به ندرت نگاهی اجمالی به داخل جعبه دنده خودرو می‌بینیم.

گیربکس 6 سرعته
یک گیربکس 6 سرعته نسبتا ساده با دنده اضافی. دوشاخه تعویض دنده فقط یک جفت چرخ دنده را در یک زمان درگیر می کند.

گیربکس های روی موتورها می توانند چرخش موتور را کاهش دهند و در عین حال گشتاور را به شدت افزایش دهند و بسیاری از شرکت ها در محصولات دنده سازگار با موتور تخصص دارند.

به نظر می رسد برخی از گیربکس ها به سادگی شفت را گسترش می دهند (همان محور متحدالمرکز موتور) اما دارای آرایش “سیاره ای” یا (planetary) داخلی هستند که گشتاور خروجی را در فضای کوچک افزایش می دهد.

انواع چرخ دنده

به‌جای ارائه فهرستی از صدها تنوع ظریف با نام، هدف نهایی درایوهای دنده را بررسی می‌کنیم و در مورد دستگاه‌هایی که برای رفع هر نیاز ساخته شده‌اند بحث خواهیم کرد.

محورهای افست

متداول ترین نوع قطار دنده شامل شفت های موازی است که ورودی حرکت حول یک محور می چرخد و خروجی در فاصله کوتاهی یا حتی در امتداد همان محور است، اما از ورودی جدا می شود.

این قطع اتصال از ورودی به خروجی می تواند مزایای سرعت یا گشتاور خروجی بالاتر را به همراه داشته باشد، اما مهم است که به یاد داشته باشید که دنده ها هرگز نمی توانند قدرت را افزایش دهند، صرف نظر از کارایی. شما می توانید سرعت بالاتر یا گشتاور بیشتری داشته باشید، اما نه هر دو. چرخ دنده ها واقعا عالی هستند، اما جادویی نیستند.

چندین نوع رایج چرخ دنده در این دسته وجود دارد.

چرخ دنده خاری (Spur)

چرخ دنده خار شاید رایج ترین این زیر مجموعه باشد. دندانه های صاف روی یک دیسک مش خالی با دندانه هایی به اندازه روی یک چرخ دنده جفت بریده می شوند. نیازی نیست که دیسک ها یک اندازه باشند (شعاع، قطر یا ضخامت)، اما دندان ها این کار را می کنند، در غیر این صورت، به سرعت به هم متصل می شوند و نمی چرخند.

چرخ دنده خاری
یک چرخ دنده خاری بزرگ قدیمی من مطمئن هستم که بزرگ‌تر از این هم وجود دارد.

این یک سیستم عالی و ساده است، اما یک نقطه ضعف با بررسی دقیق ظاهر می شود، صورت هر جفت دندان در تماس دائمی نیست. این بدان معناست که در حین چرخش، قبل از درگیر شدن هر مجموعه جدید از دندانه ها، یک شکاف کوچک وجود دارد که منجر به سر و صدا، کاهش انرژی و در صورت توقف، توانایی چرخ دنده خروجی برای حرکت اندکی در حالی که ورودی کاملاً ثابت می ماند، می شود. این تغییر زاویه کوچک را با یک قطار متشکل از ده دنده ضرب کنید، و «شیب» در خروجی ممکن است بسیار شدید باشد.

چرخ دنده های حلزونی (Helical)

چرخ دنده های حلزونی تا حدودی شبیه به چرخ دنده های خار هستند، اما دندانه ها مستقیماً از روی صورت بریده نمی شوند، بلکه در یک زاویه قرار دارند. هنگامی که از کنار نگاه می شود، زاویه برش ممکن است مثبت یا منفی باشد، و اگر هر دو نوع (a + و a -) به یکدیگر متصل شوند. نتیجه حرکت موازی مانند چرخ دنده خواهد بود. با این حال، اگر چرخ دنده های زاویه مارپیچ مشابه مشبک شوند، نتیجه علاوه بر فاصله افست، تغییر در زاویه بین شفت ها نیز خواهد بود. این پیکربندی در بخش بعدی بررسی خواهد شد.

مزیت چرخ دنده های حلزونی این است که بخشی از دندان همیشه با دندان جفت در تماس است و مجموعه بعدی قبل از جدا شدن ست دندان قبلی نقطه تماس خود را آغاز می کند. این امر باعث کاهش واکنش (شیب) در چرخ دنده های با فاصله بین دندانه ها می شود و همچنین باعث کاهش صدا و اتلاف انرژی می شود.

برش زاویه ای دندانه ها به این چرخ دنده های مارپیچ اجازه می دهد تا مانند چرخ دنده های خاردار عمل کنند اما شیب و صدای کمتری دارند.

دیدن انواع چرخ دنده های ساده که با دندانه های برش زاویه دار ایجاد می شوند بسیار رایج است.

محورهای زاویه دار

اگر شفت ها در امتداد یک صفحه اما با زاویه نسبت به یکدیگر قرار گیرند، راه حل های فوق کارساز نیستند. برای اینکه بفهمید این به چه معناست، هر دو دست را در مقابل صورت خود بگیرید و نوک هر دو انگشت اشاره گر را لمس کنید. حالا یک دست خود را بالا و پایین یا نزدیکتر و دور از خود حرکت دهید. این انگشتان همیشه در یک صفحه خواهند بود، اما درست در نقطه ای که نوک انگشتان شما با هم تماس می گیرند، زاویه ای تشکیل می دهند.

چرخ دنده های مخروطی / چرخ دنده میتر

این چرخ دنده‌ها برای تغییر زاویه در 90 درجه یا نزدیک به آن، شبیه مخروطی هستند که قسمت بالایی آن برداشته شده است (که برای شما دوستان هندسی «frustum» نامیده می‌شود). دندان ها، چه مستقیم و چه منحنی برای افزایش تداوم تماس، به صورت زاویه دار بریده می شوند.

اگر دنده ها هم اندازه باشند، تنها هدف تغییر زاویه است. اگر دنده‌ها اندازه‌های متفاوتی داشته باشند، مانند آنچه در دیفرانسیل عقب برخی از وسایل نقلیه ساده دیفرانسیل عقب یافت می‌شود، خروجی سرعت و گشتاور متفاوتی خواهد داشت.

چرخ دنده های مخروطی / چرخ دنده میتر
یک دنده مخروطی دوقلو (یا میتر) با دوشاخه تعویض به این گیربکس ساده اجازه می دهد تا با درگیر کردن یک دنده مخروطی در یک زمان، از جلو به خنثی به عقب تغییر کند.

زاویه ای که توسط این چرخ دنده ها ایجاد می شود، اضافه شدن دو وجه زاویه دار شکل های فروستوم است. اگر هر دو در زاویه 45 درجه نسبت به زمین قرار بگیرند، کل تغییر زاویه 90 درجه است. معمول است که یکی از چرخ دنده ها زاویه ای بسیار بزرگتر از دیگری داشته باشد، اما یک بار دیگر، دندانه ها باید به اندازه هر دو چرخ دنده باشند تا امکان مش بندی مناسب را فراهم کنند.

محورهای افست و زاویه دار

اگر هم تغییر زاویه و هم افست وجود داشته باشد، راه حل یا ابزار (solutions) هستند.

چرخ دنده های کرم (Worm)

چرخ دنده های کرم
در یک سیستم درایو حلزونی، پیچ حلزونی (دنده پایین در این تصویر) همیشه محرک است، زیرا هر گونه عکس العمل ممکن است نیروی زیادی ایجاد کند، اما زاویه دندانه‌های پیچ برای ایجاد چرخش بسیار کم است.

درایو کرم یک آرایش معمولی از یک چرخ دنده مارپیچ منفرد است که در کنار یک محور شبیه به یک پیچ با رزوه های بزرگ قرار گرفته است. در این سیستم، شفت پیچ (کرمی) به دلیل کنتراست زیاد در زاویه دندان، همیشه محرک است. چرخ دنده حلزونی به سادگی چرخ دنده چرخ را فشار می دهد. اگر معکوس شود، چرخ تلاش می کند همان دندانه ها را فشار دهد، اما به جای چرخاندن آنها، به سادگی سعی می کند محور را فشار دهد. تقریباً مانند یک شیر یک طرفه یا دیود برای قدرت مکانیکی.

از آنجایی که قطر شفت در مقایسه با چرخ دنده گرد کوچک است، درایو حلزونی منجر به افزایش شدید گشتاور با کاهش بسیار زیاد سرعت می شود. اگر گیربکس چنین تغییری را نشان دهد، احتمالاً درایو کرم در داخل آن وجود دارد.

چرخ دنده های حلزونی

همانطور که قبلا ذکر شد، هنگامی که دو چرخ دنده مارپیچی با زاویه مشابه مشبک می شوند، زاویه ایجاد شده بین آنها مجموع دو زاویه مجزا است. از آنجایی که این چرخ دنده‌ها مانند چرخ‌دنده‌های خاردار از یک دنده گرد ساخته می‌شوند، دارای افست خطی خواهند بود، اما دندانه‌های زاویه‌دار یک تغییر زاویه اضافی ایجاد می‌کنند. معمولاً، در این آرایش، هر دو دندانه‌ای 45 درجه دارند که در نتیجه زاویه کلی 90 درجه تغییر می‌کند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

مطالب مرتبط

درایو الکتریک چیست؟

درایو الکتریک

درایو الکتریک | electrical drives چیست؟ درایو الکتریک، معمولاً برای کنترل حرکت ماشین الکتریکی، استفاده می شود. یک ...
سایه | ساینا حشمتی
22 دی 1401
ربات صنعتی

ربات صنعتی

ربات صنعتی | Industrial Robot چیست؟ ربات صنعتی و سیستم آن در سال های اخیر به طور قابل ...
سایه | ساینا حشمتی
17 فروردین 1402
Power analyzer

پاور آنالایزر چیست؟

پاور آنالایزر | Power analyzer از دغدغه های اصلی در صنایع تولید کننده برق و استفاده کننده های ...
امید دلفانی
12 اردیبهشت 1402
فیلدهای قابل نمایش را انتخاب کنید. بقیه فیلد ها مخفی خواهند شد
  • تصویر
  • کد محصول
  • نمره
  • قیمت
  • موجود
  • دسترسی
  • توضیح
  • عرض
  • اندازه
  • ویژگی ها
  • فیلد دلخواه
مقایسه