معرفی انواع چرخدنده

چرخدنده به ابزاری گفته می شود که جهت منتقل کردن توان چرخشی از یک مدار به مدار دیگر که در خلال آن میزان گشتاور با شتاب چرخشی یا امتداد محوری قابل تغییر است. تسمه و زنجیر هم این عمل را با سطح کیفی متمایزی انجام می دهد.در این مقاله توضیح مختصری در مورد انواع چرخدنده ارائه خواهد شد.

کارکرد اصلی چرخدنده

چرخدنده دارای ۳ کارکرد عمده است که عبارتند از:

• از کارکرد های چرخ دنده بالا رفتن میزان گشتاور از موتور به ابزار حرکتی است.
• پایین آمدن مقدار شتاب تولیدی موتور
• از دیگر کاربرد های چرخ دنده می توان به تغییر خط سیر محور گردان اشاره کرد.

این ابزار ها را می توان به وسیله تسمه ها، زنجیر ها، سرپیچ ها یا از طریق پیوستگی میان تهی به گیربکس وصل کرد. زمانی که نیرو بدون تغییر حفظ شود سرعت و گشتاور وضعیتی وارون پیدا می کنند این دو کمابیش به همدیگر مرتبط هستند، بدین معنی که  هر چه میزان سرعت را کم کنید به همان اندازه گشتاور افزایش پیدا می کند. از طرفی دیگر نباید مردد بود که مرکز این قطعه دندانه های درونی آن هستند. معمولا دندانه ها به شیوه جفتی کار می کنند به این شکل که همدیگر را به هدف ایجاد نیروی حرکتی درگیر می کنند.

 

انواع متنوع چرخدنده

بعضی از اقسام چرخدنده که استفاده های فراوانی دارد شامل ساده، مارپیچ، شانه ای، حلزونی و مخروطی است. ارزیابی صحیح نیرو ها در پی ریزی های مکانیکی به شناسایی دقیق هر کدام از انواع این قطعه وابسته است. حتی بعد از تعیین نوع این وسیله فاکتور هایی نظیر ابعاد، معیار های دقت، احتیاج به ماشین کاری دندانه ها، گشتاور مجاز و بازدهی هم بایستی مدنظر قرار گیرد.

 

متداول ترین انواع چرخدنده عبارتند از:

 

• ساده

یکی از پر استفاده ترین نوع این قطعه و از گونه استوانه ای به شمار می آید. این نوع دارای دندانه های مستقیمی است و سوار بر مدار های موازی است. در بعضی مدل سازی ها، از مقدار زیادی از این نوع وسیله، جهت کم کردن نیرو استفاده می کنند. زمانی که دو قطعه ساده با هم شروع به کار می کنند قطعه کوچکتر که دارای دندانه های کمتری است به آن پینیون گفته می شود و قطعه بزرگتر  که حاوی دندانه های بیشتری است چرخ نامیده می شود. یکی از مختصه این قطعه صدای بسیار آن است. هماندم که دو دندانه با همدیگر درگیر شوند با توان بسیاری به هم ضربه وارد می ‌کنند. این ضربه سبب ایجاد صدا و مرکزیت بحران بر روی دندانه های می شود. دندانه های این وسیله دارای نمایه گستران است و در هر ثانیه یکی از دندانه ها را به صورت دقیق درگیر می شود.

 

در این نوع چرخدنده ها هیچ گونه نیرویی در سمت مدار تولید نمی شود. این قطعه در استعمال هایی که احتیاج به کم کردن سرعت یا افزایش گشتاور دارد مطلوب ترین آپشن است.

 

• مارپیچ

یکی از رایج ترین انواع چرخدنده ها می توان به مارپیچ اشاره کرد. یکی از کاربرد های آن در مدار های موازی است. لاین های دندانه ها در این نوع استوانه ای و به شکل مارپیچ هستند. نوع مارپیچ در قیاس با نوع ساده ، قابلیت منتقل کردن نیروی بیشتری را دارند و معمولا صدای کمتری نیز ایجاد می کنند. کم بودن میزان صدا در شتاب های متوسط و بالا بیشتر به چشم می آید. از سوی دیگر معمولا بیشتر از یک دندانه از هر چرخدنده مشغول فعالیت است. در نهایت توان ایجاد شده به هر دندانه کاهش می یابد تا گنجایش این نوع قطعه افزایش یابد. به علت فرم مارپیچی دندانه ها ، درگیر شدن این قطعات با برخورد نقطه ای شروع می شود و آهسته آهسته به تماس خطی می رسد. در نهایت منتقل شدن نیرو همگن تر خواهد بود و لرزش و اصطکاک هم به میزان کمی رخ خواهد داد.

خصوصیاتی که در خصوص این نوع وسیله گفته شده معایبی هم در بر خواهد داشت. زاویه دار بودن دندانه ها سبب لیز خوردن نقطه برخورد می شود. با توجه به این لیز خوردن، نیروی محرک مداری و گرما تولید می شود و بازدهی هم کاهش می یابد. به قصد کاهش تاثیر نیروی محوری بایستی یاتاقان بکار برده شود. یکی از شیوه های پیشگیری از تولید این نیروی محرک بکارگیری از نوع مارپیچ دوبل است.

 

در این نوع دو چرخ دنده مارپیچ با جهت مغایر، در حاشیه هم واقع شده اند تا نیروی محرک تولید شده در امتداد محور، غیر فعال شود. در استفاده هایی که نوع ساده برای آن مطلوب باشد اما مدار های با هم موازی نباشند مدل مارپیچی در ارجحیت قرار دارد.

 

 

• مخروطی

این مدل معمولا شکلی مخروط مانند دارد و برای مدار های متقاطع مطلوب است. این نوع در نقاطی که زاویه میان دو مدار متقاطع ۹۰ درجه است بیشترین استفاده را دارا می باشد اما بهتر است بدانید که در زوایای دیگر هم به کار برده می شود.دندانه های این نوع قطعه می تواند بصورت مارپیچ، هیپوئیدی یا مستقیم باشد. مدل مستقیم ان همان مسائل چرخدنده ساده را شامل می شود و دندانه ها بصورت ناگهانی با یکدیگر درگیر می شوند.

 

 

در نهایت مرکزیت تنش بر روی دندانه افزایش می یابد. نوع  مستقیم و مارپیچ مواقعی بکار برده می شوند که دو مدار، عمود بر هم و در یک سطح  باشند. در حالتی که دو مدار در دو سطح مجزا واقع شده باشند، نوع هیپوئیدی بکار برده می شود.‌ دقت داشته باشید که در این شرایط، دو مدار هیچ ناحیه تلاقی نخواهند داشت و این شرایطی استثنا برای تشریح این مدل چرخ دنده اعمال می کند.

 

 

• حلزونی

یکی دیگر از رایج ترین انواع چرخدنده، حلزونی است. زمانی که به کاهش بسیار دنده احتیاج باشد این مدل را بکار می برند. این نوع جهت تناسب کاهش 20:1 الی 300:1 استفاده می شود. این چرخدنده ها به علت پایین آمدن سرعت ، گشتاور را به میزان قابل توجهی افزایش می دهند. بایستی توجه کنید که نصب این سامانه و روغن کاری آن به صورت صحیح و دقیق صورت گیرد. در این صورت این مدل یکی از کم صدا ترین ها و آرام ترین ها خواهد بود. از یک حلزون و چرخ حلزون برای این نوع استفاده شده است.

 

 

از خصوصیت  عمده این نوع چرخ دنده ها می توان به این مورد اشاره کرد که منتقل کردن نیرو تنها از حلزون به چرخ حلزون امکان پذیر است. همواره اکثر مدل سازی ها به نحوی صورت می گیرند که چرخ حلزون توانایی چرخاندن حلزون را نداشته باشد.  این خصوصیت همانند خصوصیت خود ترمزی معروف است.‌هرچه میزان زاویه پیشتازی در حلزون محدودتر باشد این خصیصه نیز بیشتر می شود.‌ اما هرچه  زاویه پیشتازی بیشتر خصیصه خود ترمزی محدود تر خواهد بود.

 

 

• شانه ای

این نوع به هدف تغییر حرکت دایره ای به حرکت خطی و یا بالعکس مورد استفاده قرار می گیرد. همواره این مدل با مدل ساده بکار برده می شود بدین علت به تمام مجموعه شانه و پینیون گفته می شود. دندانه های موجود روی این قطعه می تواند مارپیچ یا مستقیم باشند. یکی از استفاده های عمده این مدل در ترازوهای عقربه ای است.