גלגלי שיניים הם חיוניים במערכות מכניות רבות משום שהם משמשים כדרך העיקרית להעברת מומנט והתאמת מהירויות סיבוב. מכונות אלו הן מרכזיות במכשירים כמו שעונים פשוטים ומכשירים מודרניים. רכב שידורים.
מטרת מדריך זה היא לדון בסוגים שונים של גלגלי שיניים. לעיצובים שונים של גלגלי שיניים יש יישומים ויתרונות ייחודיים המתאימים לדרישות ואתגרים מכניים ספציפיים. החל מהפשטות של גלגלי שיניים ספירליים ועד לכיוונים מורכבים של גלגלי שיניים סליליים, הדקויות והמפרטים הטכניים של כל סיווג ייבחנו בהרחבה.
גיר הילוכים
אלו הם סוגי גלגלי השיניים הפשוטים והנפוצים ביותר, המעבירים תנועה סיבובית בין צירים מקבילים. יש להם שיניים גליליות, הממוקמות במקביל לציר הציר. שיני גלגלי השיניים הללו מופיעות במרווחים אחידים על היקפן, עם פרופיל שיניים טיפוסי בצורת אבולטור.
תכונות של Spur Gears
1. צורה גלילית
2. שיניים מקבילות לציר הפיר
3. פרופיל שן אינבולוטית (נפוץ)
4. פעולה עם פירים מקבילים
5. ניתן להעביר תנועה בשני הכיוונים
יישומים של גלגלי שיניים דובריים
בשל פשטותם, יעילותם מבחינת עלות ויכולתם להעביר תנועה בין צירים מקבילים, גלגלי שיניים ספירליים נמצאים בשימוש נרחב במגוון רחב של מערכות מכניות ותעשיות, כולל:
- תיבות הילוכים ודיפרנציאל לרכב
- מכונות תעשייתיות (מערכות מסוע, מכונות דפוס וכו')
- שעונים ומכשירי מדידת זמן
- מערכות רובוטיקה ואוטומציה
- מכשירי חשמל ביתיים (מכונות כביסה, בלנדרים וכו')
- מכונות כלים (מחרטות, מכונות כרסום וכו')
- יישומי תעופה וחלל (מפעילים למטוסים, מערכות בקרה וכו')
יתרונות ו חסרונות
יתרונות:
רק עיצוב ובנייה פשוטים
זול לייצור
יעילות תמסורת גבוהה מאוד בתוך פירים מקבילים
על בסיס זמינותם של גדלים וחומרים שונים
יכול להעביר תנועה לכל כיוון.
חסרונות:
מוגבל להעברת תנועה בין פירים מקבילים.
זה גם מייצר הרבה רעש ורעידות, במיוחד במהירויות גבוהות.
יש צורך ביישור מדויק של הצירים.
בהשוואה לסוגי ציוד אחרים, יש לו כושר נשיאת עומס מוגבל.
במהירויות גבוהות או בעומסים גבוהים, הם נשחקים וסובלים מהפרעה לשיניים.
הילוכים סליליים
בניגוד לגלגלי שיניים ספירליים בעלי שיניים המקבילות לציר הסיבוב שלהם, לגלגלי שיניים סליליים יש שיניים החתוכות בזווית או סליל לאורך פני הגלגל השיניים, וכתוצאה מכך הם יוצרים דפוס ספירלי סביב גופם, בניגוד לגלגלי שיניים ישרים.
המאפיינים העיקריים של גלגלי שיניים סליליים כוללים:
- שיניים בזווית או בצורת סליל.
- שיניים יוצרות דפוס ספירלי לאורך פני גלגל השיניים.
- יכול לפעול עם פירים מקבילים או מוצלבים.
- ריצה חלקה ושקטה בהשוואה להילוכים דו-גלגליים.
יתרונות על פני גלגלי שיניים ספירליים
בהשוואה לגלגלי שיניים מסורתיים, גלגלי שיניים סליליים מציעים מספר יתרונות, ביניהם:
1. פעולה חלקה ושקטה יותר: ניתן לראות את האינטראקציה ההדרגתית של שיניים בזווית בביצועים חלקים ושקטים יותר מאשר כאשר שיניים עם גלגלי שיניים ישרים משתלבות יחד פתאום כמו בזוגות גלגלי שיניים דוקרניים.
2. כושר נשיאה גבוה יותר: שטח מגע גדול מתקבל על ידי שיניים בזווית ובכך מגדיל את כושר נשיאת העומס עבור מערכות גלגלי שיניים סליליים.
3. קיבולת דחף צירית: הם מסוגלים להתמודד עם עומסי דחף ציריים, מה שאומר שניתן להשתמש בהם במקומות בהם פועלים כוחות ציריים (Csmie et al., 2016).
4. יכולת פיר מוצלב: הוא יכול להעביר כוח בין פירים שאינם מקבילים, מה שהופך אותו ליישום בתחומים שונים.
5. יעילות גבוהה יותר: הסיבה לכך היא, בניגוד לגלגלי שיניים שורפים שמשתלבים זה בזה בפתאומיות, גלגלי שיניים סליליים עוברים שילוב הדרגתי של שיניהם המוביל ליעילות העברת כוח גבוהה יותר.
שימושים נפוצים של גלגלי שיניים סליליים
- תיבות הילוכים ודיפרנציאל לרכב
- מכונות תעשייתיות (מסועים, מדחסים, משאבות וכו')
- ציוד כבד (ציוד בנייה, ציוד כרייה וכו')
- מערכות העברת כוח
- יישומי תעופה וחלל (תיבת הילוכים למטוסים, מפעילים וכו')
- מערכות הנעה ימיות
- מפעלי גלגול וציוד לעיבוד פלדה
גלגלי שיניים
גלגלי שיניים מסוג זה משמשים להעברת תנועה מסתובבת בין כמה צירים המצטלבים בזווית, המכונה בדרך כלל 90 מעלות. לאחרונים יש צורה חרוטית עם שיניים חתוכות באלכסון לכיוון ציר הסיבוב.
סוגי גלגלי שיניים משופעים
שני סוגים עיקריים קיימים עבור גלגלי שיניים משופעים כדלקמן:
גלגלי שיניים משופעים ישרים: יש להם חיתוכים ישרים בשיניים, מה שהופך אותם לצורתם חרוטית כך שהם יכולים להעביר תנועה בין שני פירים המצטלבים בזווית ישרה.
גלגלי שיניים ספירליים משופעים: לאלה שיניים מעוקלות העוטפות חרוט בצורה ספירלית והן תוכננו כך שיפעלו בשקט רב יותר מאשר אלו הספירליים הישרים, תוך שהם מסוגלים לעבוד במהירויות ועומסים גבוהים יותר ללא נזק או סיכון לבלאי.
בקשה
1. תעשיית הרכב - מערכות דיפרנציאל, מנגנוני היגוי, תיבות הילוכים
2. תעשיית התעופה והחלל - מערכות נחיתה למטוסים, תיבות הילוכים למסוקים וכו'.
3. מכונות תעשייתיות - מערכות מסוע, מכונות דפוס, ציוד תעשייתי אחר
4. יישומים ימיים - מערכות הנעה לספינות, מנגנוני הגה ועוד
5. ציוד כרייה ובנייה כמו מחפרים, מנופים וכו'.
6. מערכות העברת כוח - תיבות הילוכים, מפחיתי מהירות, יישומי העברת כוח שונים
סוגים אחרים של הילוכים
גלגלי מתלה
מערכת גלגל שיניים בעלת מתלה וגלגל שיניים היא סוג של מפעיל ליניארי הממיר תנועה סיבובית לתנועה ליניארית. היא מורכבת מגלגל שיניים עגול המשתלב עם מוט ליניארי שעליו מגוון שיניים חתוכות.
בזמן הסיבוב, גלגל השיניים בא במגע עם השיניים שעל המוט ובכך גורם למוט לנוע בכיוון אחד. בכיוון ההפוך, תנועת המוט תוביל לסיבוב של גלגל השיניים.
כמה שימושים נפוצים עבור גלגלי שיניים ומנגנון גלגל שיניים כוללים:
- מערכות היגוי ברכבים
- מפעילים המשמשים במכונות תעשייתיות
- מנגנוני הרמה ומערכות מיקום
- שערי הזזה ודלתות
הילוכים פנימיים
גלגלי שיניים פנימיים הם סוגים של גלגלי שיניים ששיניהם חתוכות בתוך ריק עגול במקום מחוצה לו. אלה משמשים בעיקר יחד עם גלגל שיניים חיצוני ששיניו משתלבות עם השיניים הפנימיות של גלגל השיניים הפנימי.
במערכות הילוכים פלנטריים, גלגלי שיניים פנימיים משמשים לעתים קרובות כשמש מרכזית שסביבה מספר גלגלי שיניים פלנטריים פועלים זה בזה וגם בטבעת חיצונית.
לדוגמה:
1. תיבות הילוכים לרכב (מערכות הילוכים פלנטריות)
2. הילוכים דיפרנציאליים
3. מפחית מהירות או תיבות הילוכים
4. מערכות רובוטיקה ואוטומציה
גלגלי שיניים לא עגולים
גלגלי שיניים שאינם עגולים הם כאלה שאין להם צורה מעגלית כפי ששמם מרמז. יש להם פרופילים שעוצבו במיוחד המאפשרים להם דפוסי תנועה ספציפיים או יחסים משתנים בין חלקים שונים.
אלה עשויים לכלול:
1. גלגלי שיניים אליפטיים: כאן, יש יחס משתנה ותנועה מתנדנדת מכיוון שגלגלי שיניים אליפטיים שאינם בצורת עגולים עוברים שלב זה תוך העברת כוח מנקודה אחת לאחרת.
2. גלגלי שיניים היפוציקלואידיים: לסוג זה יש גם פרופיל שיניים ייחודי המסייע בבקרת תנועה מדויקת יחד עם יחסי הילוכים משתנים.
3. גלגלי שיניים סגלגלים: כמו הדוגמה הקודמת, גלגלי שיניים סגלגלים הם בעלי צורה אליפסה המובילה לתנועה תנודתית ויחסי הילוכים משתנים.
גלגלי שיניים שאינם מעגליים משמשים בהקשרים בהם יש צורך בדפוסי תנועה ספציפיים או יחסי העברה משתנים, לדוגמה:
1. מערכות זיזים מכניות
2. מנגנוני אינדוקס
3. מערכות רובוטיקה ואוטומציה
4. מכונות מיוחדות עם דרישות בקרת תנועה מדויקות.
חומרי ייצור ושימוש בציוד
חומרים
גלגלי שיניים עשויים בדרך כלל מחומרים שיכולים לשאת רמות גבוהות של מאמץ ובלאי. חומרים נפוצים לגלגלי שיניים עשויים לכלול:
- פלדה: החומר הנפוץ ביותר בשל חוזקו הגבוה, עמידותו ויכולתו לעבור טיפול בחום לשיפור תכונותיו.
- פלדת פחמן: זולה וטובה ליישומים בעלי חוזק בינוני.
- פלדת סגסוגת: תכונות משופרות באמצעות הוספת יסודות כמו כרום, ניקל ומוליבדן.
- נירוסטה: עמידות מעולה בפני קורוזיה, מתאימה לסביבות בהן חלודה מהווה דאגה.
- ברזל יצוק: משמש להילוכים גדולים ועמידים בהם עמידות גבוהה בפני שחיקה ועלות נמוכה חשובים.
- ברונזה: עמידות טובה בפני שחיקה וחיכוך נמוך, משמשת לעתים קרובות בהילוכים תולעתיים ובגלגלי שיניים ביישומים בעלי עומס גבוה ומהירות נמוכה
תהליכי ייצור
יְצִיקָה מתאים להילוכים גדולים או לייצור קטן, במיוחד עם ברזל יצוק או ברונזה כחומרים.
חשול שיטה חזקה זו מעצבת מתכות לחזקות, והיא משמשת בעיקר על גלגלי שיניים מפלדה.
עיבוד שבבי– הוא כולל תהליכי חיתוך הכוללים, במיוחד, השחזה כדי להשיג את הצורה הרצויה של גלגל השיניים בצורה מדויקת.
תחביב – הדרך הנפוצה ביותר לחיתוך שיני גלגל שיניים.
כרסוםתהליך זה משמש בייצור שיני גלגלי שיניים ופרופילים אחרים, בין היתר.
שְׁחִיקָה– זה משמש להבטחת דיוק גלגלי שיניים וגימור משטח חלק, במיוחד על גלגלי שיניים מוקשים.
מטלורגיה אבקה – פעולה זו כוללת דחיסת אבקות מתכת לצורת גלגל שיניים ולאחר מכן סינטור שלהן; מתאים לייצור בנפח גבוה של גלגלי שיניים קטנים עד בינוניים.
הזרקה – תהליך זה מורכב מהזרקת פלסטיק מותך לתבנית ליצירת גלגל שיניים מפלסטיק.
סיכום
המאמר מסביר סוגים שונים של גלגלי שיניים כגון גלגלי שיניים ספירליים, גלגלי שיניים שוליים, גלגלי שיניים משופעים וגלגלי שיניים תולעתיים, ומספק תיאורים מפורטים על העיצובים הייחודיים שלהם, היישומים והיתרונות. ל-EASIAHOME יש מומחים בייצור גלגלי שיניים שיכולים לעזור לכם להתגבר על הקשיים בייצור גלגלי שיניים.
