เฟืองมีความสำคัญในระบบกลไกหลายระบบ เนื่องจากทำหน้าที่เป็นวิธีหลักในการถ่ายทอดแรงบิดและปรับความเร็วรอบ เครื่องจักรเหล่านี้เป็นศูนย์กลางของอุปกรณ์ต่างๆ เช่น นาฬิกาธรรมดาและเครื่องจักรสมัยใหม่ ยานยนต์ การส่งสัญญาณ
วัตถุประสงค์ของคู่มือนี้คือการหารือเกี่ยวกับประเภทต่างๆ ของเฟือง การออกแบบเฟืองที่แตกต่างกันมีการใช้งานและข้อดีเฉพาะที่เหมาะกับความต้องการและความท้าทายทางกลเฉพาะ ตั้งแต่ความเรียบของเฟืองตรงไปจนถึงทิศทางที่ซับซ้อนของเฟืองเกลียว รายละเอียดและข้อมูลจำเพาะทางเทคนิคของแต่ละประเภทจะถูกตรวจสอบอย่างกว้างขวาง


กระตุ้นเดือย
เฟืองเหล่านี้เป็นเฟืองประเภทที่ง่ายที่สุดและนิยมใช้กันมากที่สุด โดยเฟืองเหล่านี้จะส่งผ่านการเคลื่อนที่แบบหมุนระหว่างเพลาคู่ขนาน เฟืองเหล่านี้มีฟันรูปทรงกระบอกซึ่งวางขนานกับแกนเพลา ฟันของเฟืองเหล่านี้มีระยะห่างเท่ากันบนเส้นรอบวง โดยรูปร่างของฟันโดยทั่วไปจะเป็นแบบม้วนเข้า
คุณสมบัติของเดือยเกียร์
1.รูปทรงกระบอก
2.ฟันขนานกับแกนเพลา
3. โปรไฟล์ฟันแบบ Involute (ใช้กันทั่วไป)
4.การทำงานกับเพลาขนาน
5.สามารถส่งผ่านความเคลื่อนไหวได้ทั้งสองทิศทาง


การประยุกต์ใช้งานของเฟืองตรง
เนื่องจากความเรียบง่าย ความคุ้มต้นทุน และความสามารถในการถ่ายทอดการเคลื่อนไหวระหว่างแกนขนาน เฟืองตรงจึงถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในระบบกลไกและอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท รวมถึง:
- ระบบส่งกำลังและเฟืองท้ายรถยนต์
- เครื่องจักรอุตสาหกรรม (ระบบสายพานลำเลียง เครื่องพิมพ์ ฯลฯ)
- นาฬิกาและอุปกรณ์บอกเวลา
- ระบบหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ
- เครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน (เครื่องซักผ้า เครื่องปั่น ฯลฯ)
- เครื่องมือกล (เครื่องกลึง เครื่องกัด ฯลฯ)
- การใช้งานด้านอวกาศ (ตัวกระตุ้นเครื่องบิน ระบบควบคุม ฯลฯ)
ข้อดีและ ข้อเสีย
ข้อดี:
เพียงแค่การออกแบบและการก่อสร้างที่เรียบง่าย
ผลิตได้ในราคาถูก
ประสิทธิภาพการส่งผ่านที่สูงมากภายในเพลาขนาน
เนื่องจากมีวัสดุและขนาดให้เลือกหลากหลาย
สามารถส่งสัญญาณการเคลื่อนไหวได้ทั้งสองทิศทาง
ข้อเสีย:
จำกัดเฉพาะการถ่ายทอดการเคลื่อนไหวระหว่างเพลาคู่ขนาน
นอกจากนี้ยังก่อให้เกิดเสียงและการสั่นสะเทือนมาก โดยเฉพาะที่ความเร็วสูง
จำเป็นต้องมีการจัดตำแหน่งเพลาให้แม่นยำ
เมื่อเทียบกับประเภทเกียร์อื่นๆ แล้ว เกียร์ประเภทนี้มีขีดความสามารถในการรับน้ำหนักที่จำกัด
เมื่อใช้งานด้วยความเร็วสูงหรือรับน้ำหนักมาก การสึกหรอจะเกิดการรบกวนของฟัน
เกียร์ขดลวด
เฟืองตรงมีฟันที่ขนานกับแกนหมุน เฟืองเกลียวมีฟันที่ตัดเป็นมุมหรือเกลียวตามแนวหน้าเฟือง ทำให้เกิดลวดลายเป็นเกลียวรอบตัวเฟือง ต่างจากเฟืองตรง


คุณสมบัติหลักของเฟืองเกลียว ได้แก่:
- ฟันรูปมุมหรือรูปเกลียว
- ฟันเฟืองจะสร้างรูปแบบเกลียวตามหน้าเฟือง
- สามารถใช้งานกับเพลาขนานหรือไขว้กันได้
- การทำงานราบรื่นและเงียบเมื่อเทียบกับเฟืองตรง
ข้อดีที่เหนือกว่าเกียร์ธรรมดา
เมื่อเทียบกับเฟืองตรงแบบดั้งเดิม เฟืองเกลียวจะมีข้อดีหลายประการ ได้แก่:
1. การทำงานราบรื่นและเงียบกว่า: ปฏิสัมพันธ์แบบค่อยเป็นค่อยไปของฟันมุมสามารถเห็นได้ในประสิทธิภาพที่ราบรื่นและเงียบกว่าเมื่อฟันเฟืองตรงผสานเข้าด้วยกันอย่างกะทันหัน เช่นเดียวกับการจับคู่เฟืองตรง
2.ความสามารถในการรับน้ำหนักที่สูงขึ้น: ฟันทำมุมทำให้มีพื้นที่สัมผัสที่มากขึ้น จึงทำให้ความสามารถในการรับน้ำหนักของระบบเฟืองเกลียวเพิ่มมากขึ้น
3. ความสามารถในการรับแรงผลักตามแนวแกน: สามารถรองรับแรงผลักตามแนวแกนได้ ซึ่งหมายความว่าสามารถใช้ในบริเวณที่มีแรงตามแนวแกนเกิดขึ้นได้ (Csmie et al., 2016)
4. ความสามารถของเพลาไขว้: สามารถถ่ายโอนพลังงานระหว่างเพลาที่ไม่ขนานกัน ทำให้นำไปใช้งานได้ในหลายพื้นที่
5. ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น: นี่เป็นเพราะว่าเฟืองตรงที่เฟืองเกลียวจะค่อยๆ เข้าจับฟันเฟืองอย่างช้าๆ ซึ่งทำให้มีประสิทธิภาพในการส่งกำลังที่สูงขึ้น ซึ่งแตกต่างจากเฟืองตรงที่เฟืองตรงที่เข้าจับฟันเฟืองแบบตรงซึ่งจะเข้าจับฟันเฟืองแบบตรงทันที
การใช้งานทั่วไปของเฟืองเกลียว
- ระบบส่งกำลังและเฟืองท้ายรถยนต์
- เครื่องจักรอุตสาหกรรม (สายพานลำเลียง, คอมเพรสเซอร์, ปั๊ม ฯลฯ)
- เครื่องจักรหนัก (เครื่องจักรก่อสร้าง เครื่องจักรเหมืองแร่ ฯลฯ)
- ระบบส่งกำลัง
- การใช้งานในด้านอวกาศ (ระบบส่งกำลังเครื่องบิน ตัวกระตุ้น ฯลฯ)
- ระบบขับเคลื่อนทางทะเล
- โรงงานรีดเหล็กและอุปกรณ์แปรรูปเหล็ก
เกียร์เอียง
เฟืองประเภทนี้ใช้ในการส่งการเคลื่อนที่แบบหมุนท่ามกลางเพลา 90 เพลาที่ตัดกันเป็นมุม ซึ่งมักเรียกว่า XNUMX องศา เฟืองประเภทนี้มีรูปร่างกรวยและมีฟันตัดเฉียงไปทางแกนหมุน


ประเภทของเฟืองดอกจอก
เฟืองเอียงมีสองประเภทหลักดังต่อไปนี้:
เฟืองเอียงตรง: พวกมันมีฟันตัดตรงซึ่งทำให้มีรูปร่างกรวยเพื่อให้สามารถส่งผ่านการเคลื่อนไหวระหว่างเพลา 2 เพลาที่ตัดกันเป็นมุมฉากได้
เฟืองเกลียวเอียง: พวกนี้มีฟันโค้งที่พันรอบกรวยแบบเกลียว และได้รับการออกแบบเพื่อให้ทำงานเงียบกว่าแบบเกลียวตรง ในขณะเดียวกันก็สามารถทำงานได้ด้วยความเร็วและรับน้ำหนักที่สูงกว่าโดยไม่เกิดความเสียหายหรือเสี่ยงต่อการสึกหรอ
การใช้งาน
1.อุตสาหกรรมยานยนต์ – ระบบเฟืองท้าย กลไกบังคับเลี้ยว ระบบส่งกำลัง
2.อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ – ระบบล้อลงจอดของเครื่องบิน ระบบส่งกำลังของเฮลิคอปเตอร์ ฯลฯ
3.เครื่องจักรอุตสาหกรรม ระบบสายพานลำเลียง เครื่องพิมพ์ อุปกรณ์อุตสาหกรรมอื่นๆ
4.การใช้งานทางทะเล – ระบบขับเคลื่อนเรือ กลไกหางเสือ เป็นต้น
5.อุปกรณ์การทำเหมืองแร่และก่อสร้าง เช่น รถขุด รถเครน เป็นต้น
6.ระบบส่งกำลัง - กระปุกเกียร์ ตัวลดความเร็ว การใช้งานระบบส่งกำลังต่างๆ
ประเภทเกียร์อื่น ๆ
เกียร์แร็คแอนด์พีเนียน


ระบบเฟืองแร็คแอนด์พีเนียนคือประเภทของตัวกระตุ้นเชิงเส้นที่แปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้น ประกอบด้วยเฟืองกลมที่เข้ากันกับแท่งเชิงเส้นที่มีฟันตัดหลายแบบ
ขณะหมุน เฟืองท้ายจะสัมผัสกับฟันบนแร็ค ส่งผลให้แร็คเคลื่อนที่ไปในทิศทางหนึ่ง ในทางกลับกัน การเคลื่อนที่ของแร็คจะส่งผลให้เฟืองท้ายหมุนด้วย
การใช้งานทั่วไปบางประการสำหรับเกียร์แร็คและพีเนียน ได้แก่:
- ระบบบังคับเลี้ยวในรถยนต์
- ตัวกระตุ้นที่ใช้ในเครื่องจักรอุตสาหกรรม
- กลไกการยกและระบบการวางตำแหน่ง
- ประตูรั้วและประตูบานเลื่อน
เกียร์ภายใน


เฟืองภายในคือเฟืองประเภทหนึ่งที่มีฟันเฟืองตัดอยู่ภายในช่องว่างวงกลมแทนที่จะอยู่ภายนอก เฟืองประเภทนี้มักใช้ร่วมกับเฟืองภายนอกที่มีฟันเฟืองเข้าประกบกับฟันเฟืองภายในของเฟืองภายใน
ในระบบเฟืองดาวเคราะห์ เฟืองภายในมักทำหน้าที่เป็นดวงอาทิตย์ที่อยู่ตรงกลาง ซึ่งเฟืองดาวเคราะห์หลายตัวจะตอบสนองซึ่งกันและกัน รวมถึงตอบสนองกับวงแหวนรอบนอกด้วย
ตัวอย่างเช่น:
1.ระบบส่งกำลังของรถยนต์ (ชุดเกียร์แบบดาวเคราะห์)
2.เฟืองท้าย
3.ตัวลดความเร็วหรือกระปุกเกียร์
4.ระบบหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ
เฟืองไม่กลม
เฟืองที่ไม่เป็นวงกลมคือเฟืองที่ไม่มีรูปร่างเป็นวงกลมตามชื่อของมัน เฟืองเหล่านี้ได้รับการออกแบบเป็นพิเศษเพื่อให้มีรูปแบบการเคลื่อนที่เฉพาะหรืออัตราส่วนที่แปรผันระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ ได้
ซึ่งอาจรวมถึง:
1. เฟืองรูปวงรี: เฟืองชนิดนี้มีอัตราส่วนและการเคลื่อนที่แบบแกว่งที่หลากหลาย เนื่องจากเฟืองรูปวงรีที่ไม่เป็นวงกลมเหล่านี้จะผ่านเฟสนี้ขณะส่งกำลังจากจุดหนึ่งไปยังอีกจุดหนึ่ง
2. เกียร์ไฮโปไซคลอยด์: ประเภทนี้มีลักษณะฟันที่มีลักษณะเฉพาะ ซึ่งช่วยให้ควบคุมการเคลื่อนไหวได้อย่างแม่นยำ ร่วมกับอัตราทดเกียร์ที่แปรผัน
3. เฟืองรูปวงรี: เช่นเดียวกับตัวอย่างก่อนหน้านี้ เฟืองรูปวงรีจะมีรูปร่างเป็นวงรีซึ่งทำให้เกิดการเคลื่อนที่แกว่งและอัตราทดเกียร์ที่แตกต่างกัน
เฟืองที่ไม่เป็นวงกลมใช้ในบริบทที่จำเป็นต้องมีรูปแบบการเคลื่อนที่เฉพาะหรืออัตราทดเกียร์ที่แปรผัน เช่น:
1.ระบบกลไกลูกเบี้ยว
2.กลไกการจัดทำดัชนี
3.ระบบหุ่นยนต์และระบบอัตโนมัติ
4.เครื่องจักรพิเศษที่มีความต้องการควบคุมการเคลื่อนไหวที่แม่นยำ
วัสดุและการผลิตเกียร์
วัสดุ
โดยทั่วไปเฟืองจะทำจากวัสดุที่สามารถรับแรงกดและการสึกหรอได้สูง วัสดุที่ใช้ทำเฟืองทั่วไปอาจได้แก่:
- เหล็ก: วัสดุที่นิยมใช้มากที่สุดเนื่องจากมีความแข็งแรง ทนทาน และผ่านการอบชุบด้วยความร้อนเพื่อเพิ่มคุณสมบัติ
- เหล็กกล้าคาร์บอน: ราคาไม่แพงและเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความแข็งแรงปานกลาง
- เหล็กอัลลอยด์: เพิ่มคุณสมบัติผ่านการเพิ่มธาตุต่างๆ เช่น โครเมียม นิกเกิล และโมลิบดีนัม
- สแตนเลส: ทนทานต่อการกัดกร่อนได้ดีเยี่ยม เหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีปัญหาสนิม
- เหล็กหล่อ: ใช้สำหรับเกียร์ขนาดใหญ่และงานหนักซึ่งต้องการความทนทานต่อการสึกหรอสูงและต้นทุนต่ำ
- บรอนซ์: ทนทานต่อการสึกหรอดีและแรงเสียดทานต่ำ มักใช้ในเฟืองตัวหนอนและเฟืองในงานที่มีภาระสูงและความเร็วต่ำ
กระบวนการผลิต
ผลิตภัณฑ์หล่อขึ้นรูป -เหมาะสำหรับเกียร์ขนาดใหญ่หรือปริมาณการผลิตขนาดเล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ใช้เหล็กหล่อหรือทองแดงเป็นวัสดุ
ปลอม – วิธีการที่มีพลังนี้จะขึ้นรูปโลหะให้แข็งแรง ซึ่งส่วนใหญ่ใช้กับเฟืองเหล็ก
เครื่องจักรกล– ครอบคลุมกระบวนการตัดโดยเฉพาะซึ่งเกี่ยวข้องกับการเจียรเพื่อให้ได้รูปร่างเฟืองที่ต้องการอย่างแม่นยำ
hobbing – วิธีการตัดฟันเฟืองที่พบได้บ่อยที่สุด
การสี– กระบวนการนี้ใช้ในการผลิตฟันเฟือง โปรไฟล์อื่นๆ เป็นต้น
ที่บด– ใช้เพื่อให้แน่ใจว่าเฟืองมีความแม่นยำและมีพื้นผิวเรียบเนียน โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับเฟืองที่ผ่านการชุบแข็ง
ผงโลหะผสม – ซึ่งเกี่ยวข้องกับการอัดผงโลหะให้เป็นรูปร่างของเฟืองแล้วจึงเผาผนึก เหมาะสำหรับการผลิตเฟืองขนาดเล็กถึงขนาดกลางปริมาณมาก
สายการผลิตผลิตภัณฑ์ฉีดขึ้นรูป – กระบวนการนี้ประกอบด้วยการฉีดพลาสติกหลอมเหลวเข้าไปในแม่พิมพ์เพื่อสร้างเกียร์พลาสติก
สรุป
บทความนี้จะอธิบายถึงประเภทต่างๆ ของเฟือง เช่น เฟืองตรง เฟืองเกลียว เฟืองเอียง และเฟืองตัวหนอน พร้อมทั้งมีคำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับการออกแบบ การใช้งาน และข้อดีเฉพาะตัวของเฟืองแต่ละประเภท EASIAHOME มีผู้เชี่ยวชาญด้านการผลิตเฟืองที่สามารถช่วยคุณเอาชนะความยากลำบากในการผลิตเฟืองได้






