همه چیز در مورد چرخ‌دنده مارپیچ دوبل (جناغی)

مشاوره و خرید  :  اگر نیاز به مشاوره رایگان و راهنمایی برای خرید دارید لطفا با ما در تماس باشید.
09143024770 | 04134470428

***          گروه صنعتی اقدم         ***

در مقاله چرخ‌دنده چیست و چه کاربردی دارد؟ انواع چرخ‌دنده را معرفی کردیم. چرخ‌دنده مارپیچ (Helical Gear) بیشتر برای انتقال حرکت بین محورهای موازی به کار می‌رود. زاویه مارپیچ در هر دو چرخ‌دنده درگیر، یکسان است. ولی یکی از آنها باید راست‌گرد و دیگری چپ‌گرد نصب شوند. دندانه این چرخ‌دنده به شکل یک هلیکوئید گستران (Involute Helicoid) است.

به تصویر زیر دقت کنید. کاغذی را که به شکل یک متوازی‌الاضلاع بریده شده به دور یک استوانه بپیچید. در این حالت، لبه مورب کاغذ، یک مارپیچ را تشکیل می‌دهد. حال کاغذ را به آرامی از دور استوانه باز می‌کنیم. هر نقطه روی لبه مورب کاغذ، یک منحنی گستران ایجاد می‌کند. اکنون اگر همه این منحنی‌های گستران را کنار هم قرار دهیم، یک صفحه تشکیل می‌شود. به این صفحه، هلیکوئید گستران گفته می‌شود.

چرخ‌دنده مارپیچ چیست

تماس اولیه دندانه در چرخ‌دنده ساده، خطی است که در تمام طول مسیر روی سطح دندانه گسترش پیدا می‌کند. اما در چرخ‌دنده مارپیچ، تماس اولیه، نقطه‌ایست که همزمان با درگیری بیشتر دندانه، به صورت یک خط گسترش می‌یابد. در چرخ‌دنده ساده، خط تماس، موازی محور چرخش است. در چرخ‌دنده‌های مارپیچ، این خط نسبت به سطح دندانه، مورب است.

همین درگیری آرام‌آرام و انتقال یکنواخت بار از یک دندانه به دندانه دیگر، این قابلیت را به چرخ‌دنده مارپیچ می‌دهد تا در سرعت‌های بالا، بارهای سنگینی را انتقال دهد. به دلیل ماهیت تماس بین چرخ‌دنده‌های مارپیچ، نسبت تماس اهمیت زیادی ندارد. در اینجا ناحیه تماس مهم است. ناحیه تماس، تا حد زیادی به عرض سطح چرخ‌دنده بستگی دارد.

چرخ‌دنده مارپیچ برای نسبت‌های سرعت 3:2 تا 10:1 به کار می‌رود و دارای راندمانی در حدود 94 تا 98 درصد است. کاربرد چرخ‌دنده‌های مارپیچ مانند چرخ‌دنده‌های ساده است. با این تفاوت که دیگر محورها لزوماً موازی نیستند. علاوه بر آن، این نوع چرخ‌دنده‌ها انتقال قدرت را بسیار نرم‌تر و با صدای کمتری نسبت به چرخ‌دنده‌های ساده، انجام می‌دهند.

چرخ‌دنده مارپیچ‌دوبل (جناغی)

چرخ‌دنده‌های مارپیچ، نیروی شعاعی و تراست را به یاتاقان‌های محور وارد می‌کنند. هنگامی که نیروی تراست خیلی زیاد شود، استفاده از چرخ‌دنده مارپیچ دوبل توصیه می‌شود. نام دیگر این چرخ‌دنده‌ها، جناغی است. در این حالت و در هریک از چرخ‌دنده‌های مارپیچ، نیروی تراست خلاف جهت دیگری است.

در نتیجه نیروی تراست خود‌به‌خود خنثی می‌شود. لوگوی شرکت خودروسازی سیتروئن فرانسه، به پاس تلاش‌های «آندره سیتروئن» (Andre Citroen) در طراحی چرخ‌دنده‌های جناغی، برگرفته از این نوع چرخ‌دنده است. نمونه‌ای از چرخ‌دنده‌های جناغی را در شکل زیر مشاهده می‌کنید. هنگامی که دو یا چند چرخ‌دنده مارپیچ روی یک محور نصب می‌شوند، جهت گردش آنها (راست‌گرد یا چپ‌گرد بودن) باید طوری تعیین شود که نیروی تراست به حداقل برسد.

چرخ‌دنده مارپیچ‌دوبل برای مقابله با مشکلات مربوط به نیروهای محوری کاربرد دارند که توسط چرخ‌دنده‌های تک چرخشی ارائه شده است. این دنده‌ها دارای دو مجموعه دندانه هستند که در شکل V قرار می‌گیرند و به عنوان دو چرخ‌دنده‌ی آینه‌ای با هم ترکیب شده‌اند. ترتیب آینه به عنوان هر یک از نیمی از مسیرهای دنده در جهت مخالف، نیروهای محوری را خنثی می‌کند.

نحوه‌ی چرخش مارپیچ‌دوبل

چرخش در هر دو جهت بدین صورت می‌باشد که یکی از ترتیبات پایدار و دیگری ناپایدار است.

چرخ‌دنده مارپیچی دوبل در جهت پایدار، نیرو محوری به سمت مرکز دنده هدایت می‌شود و در جهت ناپایدار، هر دو نیروی محوری به دور از مرکز دنده هدایت می‌شوند. تحت هر دو ترتیب، نیروی محوری کل در هر دنده صفر است هنگامی که دنده‌ها به درستی در تراز وسط قرار گیرند. علاوه بر این، در صورتی که در چرخ‌دنده‌های جناغی در جهت محوری ناپیوستگی ایجاد شود، آرایش ناپایدار کمک به ایجاد نیروی خالص می‌کند که می‌تواند منجر به شکستگی چرخ‌دنده مارپیجی دوبل شود، در حالی که در عین حال، تنظیمات پایدار به تولید نیروی اصلاح خالص کمک می‌کند.

در صورتی که جهت چرخش به عقب برگردد، جهت محوری نیز معکوس می‌شود، بنابراین تنظیم پیکربندی پایدار و ناپایدار عملکردی برعکس خواهد داشت. این چرخ‌دنده‌های دوقطبی نیز می‌تواند به طور مستقیم با چرخ‌دنده‌های چرخشی بدون نیاز به یاتاقان‌های مختلف به طور مستقیم تعویض شود.

عملکرد چرخدنده جناغی

1. در چرخ‌دنده جناغی از دنده‌های با دنده بلندتر و قوی‌تر از دنده‌های دیگر استفاده می‌شود.
2. از آنجا که سطح تماس بیشتری در دندانه‌ها وجود دارد، این دنده‌ها قادر به حمل بارهای سنگین می‌باشند.
3. این چرخ‌دنده‌های مارپیچی، ارتعاش کمتری دارند.

کاربرد چرخ‌دنده جناغی

معمول‌ترین کاربرد استفاده از چرخ‌دنده مارپیچ‌دوبل در زمینه انتقال نیرو است زیرا دنده‌های منحنی آن اجازه می‌دهد تا کارآیی بالا در انتقال قدرت با ظرفیت بالا به دست آید. علاوه بر این، این چرخ‌دنده‌ها در دستیابی به کاهش پالس‌ها کمک می‌کند که به دلیل استفاده از آنها برای برنامه‌های اکستروژن و پلیمریزاسیون استفاده می‌شود.

به غیر از این، برخی از کاربردهای دیگر این چرخ‌دنده‌ها عبارتند از:

1. در ماشین آلات سنگین
2. برای پمپ‌های دنده خارجی
3. در مواردی که نیاز به فشار بیشتر و درصد بالاتری از مواد پر شده دارند.

***          گروه صنعتی اقدم         ***