وبلاگ
چرخ دنده شانه ای چیست؟| کاربرد در صنعت+نحوه عملکرد
آگوست
چرخ دنده صنعتی را می توان بر اساس نوع شفت (موازی، متقاطع، غیر موازی و غیر متقاطع)، با توجه به سرعت چرخ دنده (سرعت کم، سرعت متوسط، سرعت زیاد) و با توجه به نوع سیستم داخلی یا خارجی بودن آن، طبقه بندی کرد. چرخ دنده هادر انواع مختلف: ساده، مارپیچ، حلزونی، مخروطی، شانه ای و … وجود دارند که هریک کارایی خاصی دارند.
چرخ دنده شانه ای چیست؟
چرخ دنده شانه ای یک نوع از دنده ها است که برای انتقال حرکت و سرعت بین دو ایستگاه و دو قطعه ، استفاده می‌شود. چرخ دنده شانه ای شبیه به یک خط کش یا شانه است که روی یک سمت آن دندانه هایی عمود بر محور طولی ایجاد شده است.این نوع چرخ دنده با یک چرخ دنده ساده درگیر می شود و با این سیستم می توان حرکت گردشی را به حرکت خطی تبدیل کرد.ساخت این نوع چرخ دنده ، ساده تر از ساخت چرخ دنده شانه ای دندانه مورب است.این سیستم از نظر اقتصادی و کاربردی بسیار مهم است، زیرا به دلیل انتقال دقیق حرکت و سرعت، از طریق کارخانه‌های صنعتی و ماشین آلات مختلف، استفاده می‌شود. همچنین، این سیستم در قطعات مکانیکی و خودروها نیز به کار می‌رود.
محاسبات چرخ دنده شانه ای ساده و مورب
چرخ دنده شانه ای ساده با یک چرخ دنده معمولی درگیر می شود که به آن دنده مقابل می گویند و با این جفت چرخ دنده می توان حرکت گردشی را به حرکت خطی تبدیل کرد. ساخت این نوع چرخ دنده شانه ای، ساده تر از ساخت چرخ دنده شانه ای دندانه مورب است.
در چرخ دنده های شانه ای دندانه مورب (Helical Rack) دندانه ها نسبت به محور طولی به صورت زاویه دار ایجاد می شوند، این نوع چرخ دنده شانه ای با یک چرخ دنده مارپیچ درگیر می شود که هر دو آنها نیز برای تبدیل حرکت گردشی به حرکت خطی به کار می روند، ولی ظرفیت انتقال بار آنها بیشتر از نوع قبلی است.
خرید انواع بلبرینگ صنعتی از فروشگاه هایپر صنعت بلبرینگ
چرخ دنده شانه ای ساده و مورب در ۲ مورد تفاوت دارند که عبارتند از:
چرخ دنده های ساده و چرخ دنده های مورب در شماره تیغه فرز انتخابی و زاویه تمایل (α) است.
باتوجه به زاویه دار بودن دنده شانه ای مورب با نگاه کردن از روبه رو گام و مدول واقعی دنده ها دیده نمیشود. بنابراین در این نوع شانه ها دو گام وجود دارد: گام ظاهری و گام حقیقی.
در صورتی که در امتداد محور فرضی دندانه شانه ای مورب به دندانه ها نگاه کنیم، به فاصله ی یک نقطه از دندانه تا نقطه مشابه آن روی دندانه بعدی گام ظاهری میگویند.
در طراحی چرخ دنده، اصطلاحات زیر بسیار مهم می‌باشند:
- module : نسبت قطر دايره گام هر چرخ دنده برحسب ميليمتر بر تعداد دندانه چرخدنــده را مدول مي نامند.
- Pitch : تعداد دنده‌های یک واحد با طول مشخص
- Pressure angle : مقدار زاویه ای که بین خط فاصله از مرکز چرخ دنده و خط فاصله از مرکز شانه برروی سطح دنده را مشخص می کند.
- Face width : عرض سطح دنده‌ای که با دنده دیگر در تماس است
- Helix angle : زاویه پیچش دادن دنده
- Backlash : فاصله میان سطح دنده و دنده‌ی دیگر
- environmental laxity : تفاوت اندازه پايدنده با اندازه سردنده درگير با آن را لقى سردنده مي گويند.
- Profile angle : زاویه شکل دنده
این ها اصطلاحاتی هستند که برای طراحی و تولید دنده بسیار اساسی و حیاتی هستند و استفاده از آنها باعث بهبود کیفیت و دقت در تولید دنده می‌شود.
یک مثال خوب برای این چرخ دنده‌ها فرمان اتومبیل است. فرمان، چرخ دنده ای را می‌چرخاند که با چرخ دنده شانه ای در تماس است. وقتی شما فرمان خودرو را می‌چرخانید، با توجه به جهت چرخش فرمان، شانه به سمت چپ و یا راست حرکت می‌کند و باعث حرکت چرخ ها می‌شود. در برخی از ترازوها نیز برای چرخاندن عقربه از سیستم مشابهی استفاده می‌شود.
کاربرد چرخ دنده شانه ای در صنایع
چرخ دنده شانه‌ای یکی از قطعات مهم در سیستم‌های مکانیکی می‌باشد و در صنایع مختلف کاربرد دارد. این چرخ‌ها برای انتقال نیرو و جابجایی اجسام مختلف در فرآیند تولید و توزیع کالاها استفاده می‌شوند. در صنایع خودروسازی، چرخ دنده شانه‌ای در جعبه‌های فرمان ، گیربکس و موتور قرار داده می‌شود و برای انتقال نیرو به چرخ‌ها استفاده می‌شود. همچنین، این چرخ‌ها در صنایع ماشین‌سازی ، صنعت پتروشیمی و صنایع فلزی نیز کاربرد دارند. به طور کلی، چرخ دنده شانه‌ای به‌عنوان یکی از قطعات اصلی جهت افزایش کارایی و دقت در فرآیند تولید و کارکرد صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. در زیر به چند نمونه از کاربرد این چرخ دنده ها اشاره کردیم
پمپ هیدرولیک
چرخ دنده شانه ای در پمپ هیدرولیک استفاده می شود تا توان ورودی را از منبع انرژی به فشار سیال تبدیل کند. این چرخ دنده شانه ای مجهز به دنده های درشتی است که دور موتور را با ضریب انتقال بالا به دور مخزن پمپ منتقل می کند. دنده شانه ای در این پمپ به دو روش مستقیم و غیر مستقیم استفاده می شود. در روش مستقیم، چرخ دنده شانه ای به صورت مستقیم به موتور متصل است و در روش غیر مستقیم، چرخ دنده شانه ای از طریق یک شفت، به موتور متصل می شود. این روش غیر مستقیم برای حفظ سرعت موتور وابسته به ویژگی های سیستم است. به کمک چرخ دنده شانه ای، پمپ هیدرولیک قابلیت تنظیم دبی و فشار خروجی را دارا می باشد.
کاهش سرعت
این نوع چرخ دنده برای کاهش سرعت و افزایش نیرو استفاده می شود. این روش به دلیل مزیت های مختلفی که دارد، در بسیاری از صنایع به کار می رود. یکی از کاربردهای چرخ دنده شانه ای در خودروها است. در اتومبیل ها، چرخ دنده شانه ای به کاهش سرعت و افزایش نیرو در سرعت پایین کمک می کند. علاوه بر این، این نوع چرخ دنده در ماشین آلات صنعتی نیز استفاده می شود تا به دقت بیشتری در کارکرد و کاهش سرعت دستگاه ها دست یابیم. در نتیجه، کاربرد چرخ دنده شانه ای برای کاهش سرعت، در بهبود عملکرد ابزارها و خودروها و کاربرد های صنعتی مهم است.
از دیگر محصولات هایپر صنعت بلبرینگ : انواع زنجیر صنعتی
گیربکس
در گیربکس‌های خودرو، چرخ دنده شانه‌ای یکی از اجزای اصلی است که برای انتقال نیرو از موتور به چرخ‌ها به کار می‌رود. این چرخ دنده به چرخ دنده دنده‌ای که به موتور متصل است، وصل شده و با تغییر سرعت آن، سرعت چرخ‌ها را تغییر می‌دهد. به علاوه، در بعضی از گیربکس‌ها، چرخ دنده شانه‌ای همچنین برای افزایش یا کاهش گشتاور و توان ، مورد استفاده قرار می‌گیرد. از این رو، وجود چرخ دنده شانه‌ای در گیربکس به افزایش کارایی و کنترل بهتر خودرو کمک می‌کند و در نتیجه برای رانندگان ایمنی و راحتی بیشتری ایجاد می‌کند.
دیفرانسیل
به طور گسترده ای در بخش خودرو استفاده می شود و چرخاندن دو چرخ محرک یک وسیله نقلیه را با سرعت های متفاوت نسبت به بقیه آسان می کند. یک دیفرانسیل از دو چرخ دنده سیاره ای متصل به انتهای نیمه محور چرخ ها و دو ماهواره یا حلقه مخروطی دیگر در انتهای محور خود تشکیل شده است.
مواد مورد استفاده در تولید چرخ دنده شانه ای
- فولاد: فولاد یکی از مهمترین مواد استفاده شده در تولید چرخ دنده شانه ای است. این ماده به دلیل مقاومت بالا و قابلیت خم پذیری، عمر طولانی و مقاومت در برابر سایش به عنوان یکی از بهترین گزینه های مواد برای چرخ دنده شانه ای در نظر گرفته می شود.
- آلومینیوم: آلومینیوم نیز به عنوان یکی از پرکاربردترین مواد در تولید قطعات ماشینی استفاده می شود. این ماده به دلیل وزن کم، مقاومت در برابر خوردگی و سایش، قابلیت شکل دهی و طول عمر بالا در تولید چرخ دنده شانه ای مورد استفاده قرار می گیرد.
- آلیاژ های با کانی های فلزی: ترکیبی از آهن، نیکل، کروم، وانادیوم و مواد دیگر، برای تولید چرخ دنده شانه ای می تواند استفاده شود. این آلیاژ ها به دلیل مقاومت بالا در برابر سایش و خوردگی، همچنین خصوصیات مکانیکی بالا، برای تولید قطعات مهم مانند چرخ دنده شانه ای بسیار مفید هستند.
- آلیاژهای مبتنی بر مس
- آلیاژهای آلومینیوم ریخته گری
- چدن خاکستری
- آلیاژهای منیزیم
نتیجه گیری
انتخاب نوع مناسب چرخ دنده صنعتی ساده یا مدل دار برای جلوگیری از خرابی و تعمیرات پرهزینه در هر محیط صنعتی ضروری است، که در این میان استفاده از چرخ دنده شانه ای در محیط ها و مشاغل مختلف بسیار پرکاربرد است. کارایی این مکانیزم ها توسط عوامل متعددی مانند طراحی، نیروی تماس، مقاومت خمشی یا ارتعاش ناشی از کوپلینگ های مختلف بین چرخ دنده ها تعیین می شود.
