چرخ دنده
چرخ‌دنده وسیله‌ای برای انتقال توان دَوَرانی از یک محور به محور دیگر است که طی آن، مقدار گشتاور یا سرعت دَوَرانی یا جهت چرخش یا راستای محوریم بتواند تغییر کند. تسمه و زنجیر نیز همین کار را با کیفیتی متفاوت می‌کنند.
تاریخچه چرخ دنده
از زمان دقیق استفاده چرخ‌دنده‌هاه‌ها آگاهی نداریم ولی از حدود سه هزار سال پیش انسانها از چرخ‌دنده‌های چوبی استفاده می کردند.بنظر می رسد نخستین چرخ‌دنده‌هاه‌ها از چوب ساخته شده اند.تمدنهای قدیم از چرخ‌دنده‌هاه ها استفاده های مختلفی می نمودند به عنوان مثال رومیان از چرخ‌دنده‌های چوبی در آسیاب‌ها برای انتقال نیرو استفاده می‌کردند و یا یونانیان برای ادوات نجومی خود چرخ‌دنده‌هاه‌های کوچکی از جنس فلزات می ساختند.
در زمان قرون وسطی نیز از چرخ‌دنده‌هاه ها در آسیاب‌های آبی استفاده می شد و با اخترع ساعت انواع چرخ‌دنده‌هاه ها از انواع کوچک و بزرگ در ساعت های مختلف اسفاده می شد.
در قرن نوزدهم با وجود آمدن کشتی‌های بخار و ماشین‌های ابزار و… چرخ‌دنده‌هاه‌ها کابرد گستردی پیدا کردند و با آغاز قرن بیستم با به عرصه آمدن خودرو و هواپیما دریچه نوینی به روی چرخ‌دنده‌هاه سازی گشوده شد و این صنعت همراه با پیشرفت صنایع دیگر به جلو می رفت و توسعه می یافت.
چرخ‌دنده ساده
چرخ‌دنده‌های ساده معمولی‌ترین نوع چرخ‌دنده‌اند. آنها دندانه‌های صافی دارند و بر روی محورهای موازی سوار می‌شوند. چرخ‌دنده‌های ساده در دستگاه‌های بسیاری مثل پیچ گوشتی الکتریکی، آبپاش نوسانی، ساعت زنگی، ماشین لباسشویی، خشک کن لباس و … استفاده می‌شوند. اما در اتومبیل تعداد زیادی از آن را نخواهید یافت، زیرا چرخ‌دنده‌های ساده هنگام کار میتوانند سر و صدای زیادی تولید کنند. هر وقت دندانه چرخ دنده یک دنده را با چرخ دنده دیگری درگیر کند، دند هها برخورد کرده و این ضربه صدای بلندی تولید میکند .همچنین فشار روی چرخ دنده را افزایش میدهد. برای کاهش دادن صدا و فشار، بیشتر چرخ‌دنده‌ها در اتومبیل از نوع مارپیچی می‌باشند.
چرخ‌دنده‌های مارپیچی
وقتی دو دنده بر روی سیستم چرخ دنده مارپیچ درگیر می‌شوند تماس از انتهای یکی از دنده‌ها شروع شده و به تدریج با چرخش چرخ‌دنده‌های گسترش میابد تا زمانی که دو دنده بطور کامل درگیر شوند.
درگیر شدن تدریجی، چرخ‌دنده‌های مارپیچی را وادار میکند که آرامتر و ملایمتر از چرخ‌دنده‌های ساده عمل کنند. به همین دلیل چرخ‌دنده‌های مارپیچی تقریباً در جعبه دنده‌های(گیربکس) همه اتومبیل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
به دلیل زاویه دنده‌ها در چرخ‌دنده‌های مارپیچ، وقتی که دنده‌ها با یکدیگر درگیر می‌شوند بار محوری به وجود میآورند. به همین دلیل دستگاه‌هایی که از چرخ‌دنده‌های مارپیچ استفاده می‌کنند، با استفاده از یاتاقان‌هایی این بار محوری را مهار می‌کنند. در چرخ‌دنده‌های مارپیچ اگر زوایای دندانه‌های چرخ‌دنده صحیح باشد، میتوانند روی محور عمودی سوار شده و زاویه چرخش را روی ۹۰ درجه تنظیم کنند.
چرخ‌دنده‌های مخروطی
چرخ‌دنده‌های مخروطی زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرد که مسیر چرخش محور نیاز به تغییر دارد و معمولاً برمحورهای ۹۰ درجه سوار می‌شوند، اما میتوانند طوری طراحی شوند که در زوایای دیگر نیز به خوبی عمل کنند. دندانه‌ها روی چرخ‌دنده‌های مخروطی میتوانند صاف، مارپیچی و یا قوسی باشند. دندانه‌های چرخ‌دنده‌های مخروطی صاف، در حقیقت مشکلی مشابه دنده چرخ‌دنده‌های ساده دارند که وقتی هر دنده درگیر می‌شود به دنده متناظر در آن لحظه ضربه میزند. درست مانند چرخ‌دنده‌های ساده، راه حل این مشکل انحنا دادن به دندانه‌های چرخ‌دنده‌ها است. این دندانه‌های مخروطی درست مانند دندانه‌های مارپیچی درگیر می‌شوند؛ تماس از یک انتهای چرخ دنده شروع شده و به صورت تصاعدی در سرتاسر دندانه گسترش می‌یابد.
در چرخ‌دنده‌های مخروطی صاف و مارپیچی محورها باید بر هم عمود باشند و همچنین در یک صفحه واقع شوند. اگر دو محور را پشت چرخ‌دنده‌ها امتداد دهید همدیگر را قطع خواهند کرد. از طرف دیگر چرخ‌دنده‌های قوسی(hypoid gear) میتوانند با محورها در صفحات مختلف (محور های متنافر) درگیر شوند. این خصوصیت در دیفرانسیل اتومبیل‌های بسیاری استفاده می‌شود. چرخ‌دنده‌های بزرگ مخروطی دیفرانسیل و چرخ‌دنده‌های کوچک ورودی )پنیون( هر دو از نوع قوسی (هیپوئیدی)هستند. این امر به چرخ‌دنده‌های پنیون ورودی اجازه میدهد که پایین تر از محور چرخ‌دنده‌های بزرگ مخروطی سوار شود. این بدان معنی است که محور محرک در قسمت سواری جایی را اشغال نمی‌کند و فضای بیشتری برای سرنشینان و بار ایجاد میکند.
چرخ‌دنده‌های حلزونی
چرخ‌دنده‌های حلزونی هنگامی مورد استفاده قرار می گیرد که نیاز به دنده کاهشی بزرگی باشد. برای چرخ‌دنده‌ها ههای حلزونی نسبت کاهش ۲۰:۱ و حتی تا ۳۰۰:۱ یا بالاتر از آن متعارف است. بسیاری از چرخ‌دنده‌های حلزونی خاصیت جالبی دارند که چرخ‌دنده‌های دیگر ندارند: پیچ حلزون به راحتی میتواند چرخ دنده را بچرخاند ولی چرخ دنده نمی‌تواند پیچ حلزون را بچرخاند. علت این خاصیت که مانند یک ترمز عمل کرده و به عدم برگشت پذیری یا برگشت ناپذیری معروف، آن است که زاوی هی روی پیچ حلزون به قدری کم است که وقتی چرخ‌دنده سعی میکند آن را بچرخاند نیروی اصطکاک بین چرخ‌دنده‌های و پیچ حلزون آن را در جای خود نگه می‌دارد و مانع چرخش آن می‌شود. این خاصیت گیربکس حلزونی برای ماشی نهایی از قبیل سیستم‌های نقاله مکانیکی (کانوایر) و بالابرها مورد استفاده است.
چرخ‌دنده شانه‌ای
این چرخ‌دنده‌ها برای تبدیل حرکت دورانی به حرکت خطی استفاده می‌شوند. یک مثال خوب برای این چرخ‌دنده‌ها فرمان اتومبیل است. فرمان، چرخ دنده‌ای را می‌چرخاند که با چرخ شانه ای در تماس است. وقتی شما فرمان را میچرخانید، با توجه به جهت چرخش فرمان، شانه به سمت چپ و یا راست حرکت میکند و باعث حرکت چرخها می‌شود. در برخی از ترازوها نیز برای چرخاندن عقربه از سیستم مشابهی استفاده می‌شود.
از این چرخ‌دنده‌های برای تبدیل حرکت گردشی به خطی یا باالعکس استفاده می شود. در واقع چرخ‌دنده‌های شانه‌ای را می‌توان یک چرخ‌دنده‌های ساده با بی نهایت دندانه در نظر گرفت، که شعاع آن بی نهایت بزرگ است. دندانه‌های یک چرخ‌دنده‌های شانه‌ای ممکن است مستقیم یا مورب باشند.
چرخ‌دنده‌های شانه‌ای دندانه مستقیم به شکل یک خط کش است که روی یکی از وجوه آن دندانه‌هایی عمود بر محور طولی ایجاد شده است. این نوع چرخ‌دنده‌های شانه‌ای با یک چرخ‌دنده‌های ساده درگیر می‌شود و با این جفت چرخ‌دنده‌های می‌توان حرکت گردشی را به حرکت خطی تبدیل کرد. ساخت این نوع چرخ‌دنده‌های شانه‌ای، ساده تر از ساخت چرخ‌دنده‌های شانه‌ای دندانه مورب است.
گیربکس سیاره‌ای
گیربکس خورشیدی یک نوع گیربکس است که از اصل عملکرد خورشید و سیاره‌ها برای تغییر سرعت و گشتاور در سیستم‌های مکانیکی استفاده میکند. این نوع گیربکس به دلیل ساختار منحصر به فرد خود، در انتقال قدرت و تغییر سرعت بین دو جزء مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
گیربکس سیاره‌ای از جهت اینکه بسیار مقاوم است، انتقال گشتاور بالایی دارد. در طراحی این گیربکس‌ها یک چرخ دنده خورشیدی در مرکز بوده و سایر چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای در اطراف آن با پیکربندی مشخصی قرار گرفته‌اند و با طراحی خاص خود مزایایی مانند فشرده سازی و کم حجم تر شدن، راندمان بالا و تطبیق پذیری با کاربردهای مختلف را ارائه می دهند.
روش‌های ساخت چرخ دنده
برای ساخت چرخ‌دنده‌ها روش‌های متنوعی وجود دارد. از اصلی‌ترین روش‌های ساخت می‌توان به روش‌های زیر اشاره کرد:
- دایکاست
- فورجینگ
- اکستروژن
- متالورژی پودر
- ماشینکاری
ماشینکاری یکی از اصلی‌ترین و پرکاربردترین روش ساخت چرخ دنده در زمان معاصر می‌باشد که خود شامل روش‌های زیر می‌باشد:
- هابینگ
- شیپینگ
- بروچینگ
- فرزکاری
admin | آذر 15, 1392 at 3:32 ب.ظ
Great responsive WordPress theme.
admin | آذر 15, 1392 at 3:33 ب.ظ
Very nice theme! 🙂
admin | آذر 15, 1392 at 3:33 ب.ظ
The materials in his design reveal the perception toward space, surface and volume. Moreover, he likes to use natural materials because of their aliveness, sense of depth and quality of individual. He is also attracted by the important influences from Japanese Zen Philosophy.