چرخ دنده های برش مستقیم در مقابل چرخ دنده های حلزونی :امروزه چرخ دنده ها بخش عمده ای از زندگی ما هستند. آنها عمدتاً توسط محفظه های مناسب پنهان شده اند و کار خود را در انواع دستگاه های خدماتی از ماشین لباسشویی گرفته تا چاپگرهای لیزری و اره های برقی انجام می دهند. بسیاری از جنبه های زندگی بدون چرخ دنده بسیار متفاوت و دشوارتر خواهد بود.
چرخ دنده های برش مستقیم در مقابل چرخ دنده های حلزونی
دو نوع خاص از چرخ دنده ها در سراسر جهان رایج هستند. چرخ دنده های برش (یا خار) و چرخ دنده های مارپیچی. اینها ممکن است رایج ترین نوع دنده هایی باشند که امروزه مورد استفاده قرار می گیرند.
بنابراین بیایید این دو طرح را بررسی کنیم، شکل ظاهری آنها، نحوه عملکرد آنها و مزایا و معایب هرکدام تا آنجا که به کاربردهای خودرو مربوط می شود.
چرخ دنده های برش مستقیم چیست؟
همانطور که از نام آن پیداست، چرخ دنده های برش مستقیم دارای دندانه های چرخ دنده مستقیم هستند که با محور نصب چرخ دنده (موازی هستند). مانند هر چرخ دنده، دندان ها دقیقاً توسط فرآیندهای ماشینکاری بسیار دقیق (هابینگ) نمایه می شوند. مواد مورد استفاده دارای استحکام بالا و سطوح بسیار سخت هستند تا عمر طولانی داشته باشند.
چرخ دنده چیست
هنگامی که چرخ دنده های برش مستقیم درگیر می شوند، تحمل ساخت برای هر دندان تنها یک جفت دندان را قادر می سازد تا بار را در هر لحظه از زمان حمل کند. هنگامی که دو تا از این دندانه های چرخ دنده برای اولین بار لمس می شوند، در امتداد یک خط مستقیم موازی با دو شفت قرار می گیرند.
اثر این رویداد ضربه ای (به یاد داشته باشید، هر چرخ دنده در حال چرخش است) تولید صدا است. و با چرخش مش خار، آن صدا صدای چرخشی خواهد بود که با افزایش سرعت دنده، فرکانس و حجم آن افزایش می یابد.
تحت بار، یک جفت چرخ دنده برش مستقیم نیروی جداکننده ای ایجاد می کند که دنده ها را از هم جدا می کند. ساختار تکیه گاه برای شفت چرخ دنده باید طوری طراحی شود که به اندازه کافی با چنین نیروهایی مقابله کند.
نیروهای محوری تقریباً صفر (نیروهای موازی با شفت چرخ دنده) ایجاد خواهد شد. این نیروها به دلیل تحمل‌های ساخت اجتناب‌ناپذیر موجود در پروفیل‌های دندانه‌های چرخ دنده است. اما آنها بسیار کوچک هستند و تأثیر کمی بر ملاحظات طراحی محفظه گیربکس دارند.
مزایای استفاده از چرخ دنده های برش مستقیم
برای چرخ دنده های برش مستقیم، مزایای آن در مقایسه با چرخ دنده های مارپیچی به شرح زیر است:
هزینه کمتر: از آنجایی که یک چرخ دنده برش مستقیم دندانه های آن در خطوط مستقیم و موازی با خط مرکزی چرخ دنده تراشیده می شود، فرآیند تولید ساده تر است. بنابراین هم برای طراحی و هم برای تولید هزینه کمتری دارد.
حداقل بار رانش: همانطور که قبلاً بحث شد، این نوع چرخ دنده بار رانش کمی را در امتداد شفت چرخ دنده ایجاد می کند. این امر هزینه های طراحی و ساخت گیربکس را ساده می کند. همچنین به به حداقل رساندن وزن و اندازه بدنه جعبه دنده کمک می کند که یک مزیت مهم برای اتومبیل های مسابقه است.
راندمان بالاتر: چرخ دنده های برش مستقیم با لغزش کمتری نسبت به چرخ دنده های مارپیچ کار می کنند. بنابراین انرژی کمتری در حین کار از دست می‌رود و این چرخ دنده‌ها را بهینه‌تر می‌کنند. برای کاربردهای مسابقه ای، حداکثر بازده باعث افزایش قدرت چرخ های عقب و در نتیجه سرعت بیشتر می شود.
معایب چرخ دنده های برش مستقیم
برای چرخ دنده های برش مستقیم، تنها یک نقطه ضعف اصلی وجود دارد:
صدای بالاتر: صدای تولید شده توسط دنده های برش مستقیم توسط اکثر صاحبان خودروهای سواری قابل اعتراض است. برای عملیات مسابقه ای، سر و صدا مشکلی نیست، و دنده های برش مستقیم اغلب خانه ای در آنجا پیدا می کنند.
چرخ دنده های حلزونی
چرخ دنده های مارپیچ
چرخ دنده های حلزونی چیست؟
هلیکس نام الگوی خطی است که به صورت دایره ای می چرخد و در یک زاویه ثابت موازی با مرکز چرخش آن پیش می رود. به یک پیچ چوب معمولی فکر کنید. نخ هایی که می بینید به صورت مارپیچ بریده شده اند.
دندانه های یک چرخ دنده مارپیچ در یک الگوی زاویه دار مشابه ماشین کاری می شوند. زاویه مارپیچ با توجه به جهت چرخش چرخ دنده می تواند بین 15 تا 30 درجه باشد.
هنگامی که چرخ دنده های مارپیچ درگیر می شوند، ابتدا در یک نقطه لمس می شوند و سپس با لغزش نقطه تماس در امتداد سطح مارپیچ هر دندان، درگیری افزایش می یابد. چنین درگیری با ضربه کمتری نسبت به چرخ دنده های برش مستقیم به دلیل آرایش زاویه ای دندان ها اتفاق می افتد.
چرخ دنده مارپیچ چیست
علاوه بر این، بیش از یک جفت دندان در هر لحظه درگیر خواهند شد. برای محاسبات پایه استحکام، قاعده کلی این است که 1.5 مجموعه دندان را برای حمل بار به طور همزمان در نظر بگیرید.
طراحی زاویه ای دندانه های چرخ دنده مارپیچی عملکرد بی صداتری را نسبت به چرخ دنده های برش مستقیم که با سرعت و ظرفیت حمل بار یکسان کار می کنند را امکان پذیر می کند.
مانند چرخ دنده های خار، چرخ دنده های مارپیچی در حین کار نیروی جداکننده تولید می کنند. اما آنها علاوه بر این، یک نیروی محوری یا رانشی هم تراز با محورهای مربوطه خود ایجاد می کنند.
مطالب مرتبط :
- ماشین من چه گیربکسی دارد؟
- روغن گیربکس را بیش از حد پر نکنید؟
- چگونه از خرابی گیربکس جلوگیری کنیم
- علائم خرابی گیربکس خودرو
- گیربکس در موتور خودرو چگونه کار میکند
با افزایش قدرت حمل شده توسط چرخ دنده ها، بار رانش نیز افزایش می یابد. هرچه زاویه مارپیچ بیشتر باشد، بار رانش بیشتر خواهد بود.
محفظه گیربکس حلزونی و قطعات داخلی مربوطه باید به طور خاص برای تحمل این بارهای رانش طراحی شوند. این امر وزن و اندازه را به طراحی مسکن اضافه می کند.
علاوه بر این، به عنوان چرخ دنده های مارپیچ مش، عمل لغزش این رویداد در اثر اصطکاک گرما تولید می کند. این گرما انرژی از دست رفته است که منجر به کاهش راندمان گیربکس می شود. انرژی از دست رفته روغن روان کننده را گرم می کند و برای برخی از گیربکس ها این مقدار به قدری زیاد است که برای نگهداری روغن در دمای عملیاتی معقول به یک خنک کننده روغن نیاز است.
مزایا چرخ دنده های هلیکال
برای چرخ دنده های مارپیچ، مزایای آن در مقایسه با چرخ دنده های برش مستقیم به شرح زیر است:
صدای کمتر: به طور طبیعی، چرخ دنده های مارپیچ می توانند تا 12 Db(A) صدای کمتری نسبت به چرخ دنده های برش مستقیم سایز مشابه تولید کنند. برای استفاده از خودروی سواری یا برای سیستمی که در خانه شما مانند ماشین لباسشویی استفاده می شود، عملکرد بی صدا یک مزیت بزرگ است.
وزن کمتر: از آنجایی که چرخ دنده های مارپیچی بارها را روی دندانه های دنده 1.5 منتقل می کنند، برای یک قابلیت حمل بار معین، یک مجموعه چرخ دنده مارپیچی می تواند وزن کمتری نسبت به یک مجموعه دنده خار داشته باشد.
معایب چرخ دنده های حلزونی
برای چرخ دنده های مارپیچ سه عیب وجود دارد
هزینه بالاتر: ماشینکاری یک چرخ دنده مارپیچ پیچیده تر از ماشینکاری چرخ دنده های هم اندازه است. این هزینه را به فرآیند ساخت اضافه می کند. با این حال، مراکز ماشینکاری تحت کنترل کامپیوتر به کاهش بسیار زیادی این هزینه برای هر قطعه کمک کرده اند.
بارهای رانش: از آنجایی که چرخ دنده های مارپیچ بارهای رانش را ایجاد می کنند، محفظه چرخ دنده و عناصر داخلی به استحکام بیشتری برای مقاومت در برابر این بارها نیاز دارند. این باعث افزایش وزن و اندازه به طراحی گیربکس می شود. برای برنامه های مسابقه اتومبیل رانی، وزن و اندازه کمتر همیشه بهتر خواهد بود.
بازده عملیاتی کمتر: با درگیر شدن چرخ دنده های مارپیچ، گرما تولید می شود. این انرژی از دست رفته است. روغن روانکار این گرما را جذب می کند و در برخی موارد برای خنک نگه داشتن روغن به مبدل حرارتی نیاز خواهد بود. برای کاربردهای مسابقه ای، انرژی از دست رفته نامطلوب است زیرا هر ذره قدرت برای ایجاد بهترین شتاب و سرعت ممکن ضروری است.
وقتی چرخ دنده های برش مستقیم ضروری می شوند
ارتقاء دنده برش مستقیم سوبارو WRX PPG
کیت دنده همگام برش مستقیم PPG برای سوبارو WRX (اعتبار)
اغلب اتومبیل های خیابانی برای مسابقه محبوب می شوند. هنگامی که این اتفاق می افتد، موتورها برای تولید قدرت بیشتر اصلاح می شوند. سوبارو WRX و برخی از مدل های هوندا به ذهن متبادر می شوند.
این خودروها در تریم خیابانی با گیربکس دستی قابل خریداری هستند. این گیربکس ها دارای چرخ دنده های مارپیچ و سنکرو برای عملکرد آسان و بی صدا هستند. این برای استفاده در خیابان عالی است.
اما برای سطوح اسب بخار مسابقه ای، این گیربکس ها، به ویژه محفظه جعبه دنده، نمی توانند بارهای رانش مارپیچ بالاتر را تحمل کنند.
برای مقابله با این مشکل، تعدادی از تامین کنندگان باهوش پس از بازار، تبدیل دنده های برش مستقیم را ارائه می دهند. این کیت ها دنده ها و سایر قطعات ضروری را برای تبدیل گیربکس های خیابانی به چیدمان دنده های برش مستقیم با دوام تر اما پر سر و صداتر بدون نیاز به تعویض محفظه اصلی گیربکس فراهم می کنند.