-
معرفی چرخ دنده های غیر دایره ای
-
معرفی چرخ دنده های غیر دایره ای
چرخ دنده های غیر دایره ای چرخ دنده هایی هستند که برای انتقال یک حرکت منحصر به فرد و یا انتقال سرعت متغیر بین دو محور استفاده می شوند.
ایده چرخ دنده های غیر دایره ای (non-circular gears) زاییده ی اندیشه مهندسی است. این چرخ دنده ها توسط لئوناردو داوینچی ترسیم شد و کاربرد آنها در بسیاری از انواع دستگاه های مکانیکی یافت می شود.
در اواخر قرن نوزدهم ، فرانتس ریولو در Gustav Voigt Mechanische Werkstatt در برلین مجموعه ای از مدل های چرخ دنده غیر دایره ای را برای کمک به مطالعه سینماتیک سفارش داد.
چرخ دنده های ساخته شده در آن زمان دارای دندانه های ساده بود و به همین دلیل همیشه درست کار نمی کرد.
-
کاربرد چرخ دنده های غیر دایره ای
کاربردهای چرخ دنده های غیر دایره ای عبارتند از:
– ماشین آلات صنعت نساجی، برای بهبود سینماتیک ماشین و در نتیجه بهینه سازی فرآیند
– پرس های مکانیکی، برای بهینه سازی سینماتیک چرخه ی کار
– موتورهای هیدرولیک با گشتاور بالا، برای درایوهای دیواره ای
-استارت های پرقدرت، با افزایش تدریجی گشتاور و غلبه بر اینرسی اولیه، راه اندازی ماشین ها آسان تر می شود.
– ماشین های آهنگری (فورج)، برای بهینه سازی پارامترهای چرخه کار (کاهش زمان ماند فشار)
علاوه بر این چرخ دنده های غیر دایره ای در جریان سنج ها، مکانیزم ژنو ، تجهیزات چاپخانه ، پمپ ها ، دستگاه های بسته بندی ، پتانسیومتر ، نوار نقاله ، برف پاک کن شیشه ، مکانیزم های روباتیک و غیره کاربرد دارند.
شکل ۱مدل قدیمی از دنده ی غیر دایره ای
هدف استفاده از این چرخ دنده ها بهبود عملکرد ، سنکرون شدن و سادگی فرایند مکانیکی است. چرخ دنده های غیر دایره ای مانند چرخ دنده های مثلثی ، مستطیلی ، مربعی ، بیضوی و بیضی شکل (همانطور که در شکل ۲ نشان داده شده است) برای انجام انواع کاربردهای مکانیکی ، از جمله جابجایی پیچیده و تغییرات سرعت استفاده می شوند.
چرخ دنده های غیر دایره ای نیز به عنوان جایگزینی مناسب برای مکانیسم پیرو و بادامک استفاده می باشد زیرا ممکن است راه حل کم حجم تر و دقیق تری ارائه دهند.
تبدیل سرعت ورودی ثابت به سرعت خروجی متغیر و لزوم حرکت-سکون توسط این چرخ دنده ها به طور موثر انجام می شود.
شکل ۲ اشکال مختلف چرخ دنده ی غیر دایره ای
-
هندسه چرخ دنده های غیر دایره ای
فرم استاندارد اینولوت دندانه ها را می توان در دنده های غیر دایره ای استفاده کرد.
شکل ۳ هندسه دنده غیر دایره ای
شکل ۳ بخشهای دندانه های دنده غیر دایره ای را نشان می دهد. با افزایش فاصله محور بک لش (backlash) ایجاد می شود. خطوط منحنی L1 و L2 با دایره های پیچ در چرخ دنده های معمولی مطابقت دارند.
-
خطوط غلتش در چرخ دنده های غیر دایره ای
منحنی غلتش مطابق با دایره ی گام در چرخ دنده های معمولی است. آنها یک جفت چرخ دنده غیر دایره ای را نشان می دهند که دو غلتک بدون لغزش بر روی هم می چرخند ، به شرطی که هیچگونه اصلاح ضریب و اصلاح فاصله ی محوری استفاده نشود.
شکل ۴ منحنی غلتش دنده غیر دایره ای
شکل ۵ انواع منحنی غلتش دنده غیر دایره ای
-
ساخت چرخ دنده های غیر دایره ای
این چرخ دنده ها به دلیل طراحی پیچیده و مشکلات تولید ، چالش های مهمی را برای صنعت تولید چرخ دنده ایجاد می کنند. پیشرفت های اخیر در نرم افزارهای مدل سازی و شبیه سازی ، ابزارهای کنترل عددی رایانه ای (CNC) و فرآیندهای تولید غیر متعارف ، طراحی و ساخت آنها را امکان پذیرتر و ساده تر کرده است.
ساخت چرخ دنده های غیر دایره ای در مقایسه با چرخ دنده های دایره ای به دلیل پیچیدگی در هندسه آنها و نیاز به رعایت الزامات انتقال ویژه ، چالش برانگیز است.
فرآیندهای تولید مانند تولید با کپی تراش، روش شابلون گیری ، روش قالب ، ماشین دنده زنی NC، اسپارک و وایر کات استفاده می شود.
تا ظهور ابزارهای ماشین آلات کنترل شده با کامپیوتر ، کپی تراشی یک روش رایج برای بازتولید مکرر اشکال پیچیده بود. فرایند کپی برای تولید چرخ دنده های غیر دایره شامل ردیابی در امتداد یک قالب ورق فلزی دو بعدی با شکل مورد نیاز یا سطح نمونه اولیه با قلم است.
سپس حرکت حاصله به صورت الکترونیکی یا هیدرولیکی به ابزار برش منتقل می شود و باعث می شود حرکت پروفیل قالب یا قلم دقیقاً تقلید شود.
تولید چرخ دنده های غیر دایره ای با استفاده از کپی ، ساده تر است و نیازی به ابزار پیچیده ندارد ، اما دارای محدودیت های ذاتی خاصی است.
وایرکات ، همچنین به عنوان ماشینکاری فرسایشی جرقه ی سیم شناخته می شود ، یک فرآیند ماشینکاری حرارتی پیشرفته است که می تواند برای تولید چرخ دنده های غیر دایره ای نیز مورد استفاده قرار گیرد. در این فرایند ، یک سیم فلزی نازک به عنوان ابزاری برای برش مشخصات دنده مورد نیاز عمل می کند. با کمک نرم افزار های مهندسی ، هندسه ی چرخ دنده به مسیری که ابزار سیم الکترود برای تولید چرخ دنده دنبال می کند، منتقل می شود.
شکل ۶ انجام پروژه در نرم افزار های مهندسی
شرکت مهندسی تکسا جزء اولین شرکت هایی است که با استفاده از ترکیب نرم افزار های مختلف مهندسی، اقدام به مطالعه و ساخت انواع چرخ دنده های غیر دایره ای کرده است.
کارشناس مربوطه: مهندس ستاری
شماره تماس مستقیم: ۰۹۱۳۱۶۳۱۲۰۶
مراجع
Kapil Gupta, Rudolph Laubscher, in Advanced Gear Manufacturing and Finishing, 2017
DESIGNING OF NON-CIRCULAR GEARS, IGOR ZAREBSKI, TADEUSZ SAŁACINSKI, 2008