تعریف چرخ دنده ها

فولاد بلبرینگ



در دل هر ابزار مکانیکی تعداد زیادی چرخ دنده وجود دارد. تا به حال فکر کرده اید که چرا اینقدر چرخ دنده در آنها استفاده می شود. مهمترین دلیل آن اینست که همه این ابزارها یک موتور کوچک دارند که با سرعت بالا می چرخد. این موتور می تواند توان مورد نیاز را تأمین کند، اما گشتاور آن به اندازه کافی زیاد نیست. مثلاً در یک پیچ گوشتی برقی باید گشتاور بالا برود تا پیچ گوشتی بتواند پیچ ها را سفت کند، ولی موتور گشتاور کمی تولید می کند و در عوض سرعت بالایی دارد. کافیست از چند چرخ دنده استفاده کنیم تا مشکلمان حل شود.
آن ها می توانند کوچک باشند در حدود 3 میلی متر یا بزرگ باشند در حدود 11 متر قطر داشته باشند . آن ها برای انتقال حرکت دورانی از یک محور به محور های دیگر بکار می روند که این کار توسط چرخ های دندانه دار شده ای انجام می گیرد که به طور مستقیم با هم درگیر می شوند . در مقابل چرخ زنجیر ها حرکت را از یک محور به محور های دیگر توسط زنجیر انتقال می دهند . چرخدنده ها برای انتقال قدرت بکار می روند مانند گیربکس ماشین و غالب دستگاه های صنعتی و در بعضی موارد برای کنترل بکار می روند .
کار دیگری که از چرخ دنده برمی آید تغییر جهت چرخش است. اگر دو چرخ دنده را که کنار هم قرار دارند با دقت نگاه کنید می بینید که همواره یکی از آنها ساعتگرد می چرخد و دیگری پادساعتگرد. در این مطلب می خواهیم شما را با انواع مختلف چرخ دنده هایی که در ابزارهای مکانیکی می بینید آشنا کنیم.

معمولاً چرخ دنده ها برای یکی از کاربردهای زیر استفاده می شوند:
1)تغییر جهت چرخش
2)افزایش یا کاهش سرعت چرخش
3)انتقال حرکت دورانی به یک محور دیگر
4)همزمان سازی حرکت دو محور
درموارد 1 و 2 و 3 چرخها در جهت عکس همدیگر می چرخند، چرخ کوچکتر با سرعت بیشتر از چرخ بزرگ می گردد و حرکت دورانی از محور چرخ بزرگ به محور چرخ کوچک منتقل شده است.قطر چرخ بزرگتر دو برابر چرخ دیگر است. اصطلاحاً می گوییم نسبت این دو چرخ دنده 2:1 (بخوانید "دو به یک") است. هر بار که چرخ بزرگ یک دور می زند، چرخ کوچک دو دور به دور خود می چرخد. پس سرعت چرخش دو برابر شده است.

مفهوم نسبت چرخ دنده:
اگر بدانید که محیط یک دایره چگونه محاسبه می شود، به راحتی می توانید مفهوم نسبت چرخ دنده ها را درک کنید. محیط دایره برابر است با حاصلضرب عدد پی در قطر آن. بنابراین نسبت قطر دو چرخ دنده، در واقع همان نسبت محیط های آنها است. قطر دایره ی فرضی 27/1 اینچ است، ولی وقتی دایره می چرخد، خطی به طول 4 اینچ را طی می کند. حالا فرض کنید که این دایره در تماس با دایره دیگری قرار دارد که قطر آن نصف این مقدار، یعنی 635/0 اینچ است. اگر این چرخ را یک دور بچرخانیم خط طی شده 2 اینچ طول خواهد داشت. چون هر دو چرخ در کنار هم هستند، با گردش چرخ بزرگ، چرخ کوچک هم حرکت می کند. دو چرخ مسافت یکسانی را طی می کنند، پس چرخ کوچک دو دور می زند.

بیشتر چرخ دنده های واقعی دندانه دارند، دندانه سه مزیت بزرگ دارد:
- از لغزش چرخ دنده ها جلوگیری می کند. پس محورهایی که با چرخ دنده به هم متصل شده اند، همواره همگام با یکدیگر حرکت می کنند.
- با استفاده از آنها می توان به راحتی نسبت دو چرخ دنده را حساب کرد، کافیست تعداد دنده های یک چرخ را بشمارید و به تعداد دنده های چرخ دوم تقسیم کنید.
- با استفاده از دنده ها می توان خطاهای کوچکی را که در هنگام ساختن چرخ ها پیش آمده برطرف کرد. چون نسبت چرخها با تعداد دندانه ها کنترل می شود، دیگر اشتباهات کوچک در تولید چرخها اهمیت چندانی ندارد.
 

تا این جا همه چیز ساده بود و هر کس می تواند به راحتی مطالب بالا را بفهمد. اما آنهایی با ابزارهای مکانیکی کار کرده اند، می دانند که مشکلات دیگری هم وجود دارد که باید راه حلی برای آنها پیشنهاد کرد. به تدریج ایده های جدیدی برای استفاده بهتر از چرخ دنده ها ارائه شد تا این مشکلات برطرف شود.
اولین مشکل این بود که امکان ساختن چرخ های خیلی کوچک وجود نداشت. به همین خاطر نمی شد نسبت دو چرخ دنده را خیلی افزایش داد.
تا به حال درون کنتور برق خانه خود را دیده اید؟ در کنتور معمولاً پنج چرخ دنده وجود دارد.
نسبت چرخ دنده های کنتور 10:1 است. می توانید .
یک نکته جالب دیگر اینکه اگر دقت کنید می بینید که در کنتور اعداد روی چرخهای مجاور برعکس هم نوشته شده است. دلیل انجام این کار آنست که چرخها مستقیماً به هم وصل شده اند.
اما اگر بخواهید به نسبت های واقعاً بزرگ دست پیدا کنید، هیچ چیز توانایی رقابت با چرخ دنده های حلزونی را ندارد. چرخ دنده حلزونی از یک محور مارپیچی و یک چرخ دنده تشکیل شده است. با هر گردش محور، چرخ دنده یک دندانه جلو می رود. اگر چرخ چهل دندانه داشته باشد، در یک فضای بسیار کوچک به نسبت 40:1 دست پیدا می کنیم مدل سازی زیر یک چرخ دنده حلزونی را نشان می دهد که در برف پاک کن ماشین استفاده می شود.از این چرخ دنده ها در کیلومتر شما ماشین نیز استفاده می شود .

چرخ دنده های خورشیدی:
یکی از جالب ترین چرخ دنده هایی که اختراع شده است، چرخ دنده خورشیدی است. فرض کنید می خواهید دو چرخ دنده داشته باشید که سرعت یکی 6 برابر دیگری باشد، اما جهت چرخش آنها با هم یکی باشد. اگر بخواهید محور چرخ دنده خروجی با محور چرخ دنده ورودی یکسان باشد مجبورید از چرخ دنده های خورشیدی استفاده کنید.
هر سه این چرخ دنده ها به یک صفحه (Planet carrier) متصل اند .توجه کنید که در حالت عادی دندانه ها روی سطح بیرونی چرخ دنده بودند نه درون آن). این چرخ حلقه (Ring) نام دارد و محور خروجی به آن متصل است. محور خروجی به حلقه آن متصل است و صفحه ثابت نگه داشته می شود. به این ترتیب یک نسبت 6:1 بدست می آید.
اگر ورودی را به یکی دیگر از چرخ دنده های این مجموعه متصل کنید، نسبت جدیدی بدست می آید. به این ترتیب می توانید با استفاده از همین مجموعه و فقط با تعویض ورودی، خروجی و قسمت ثابت سرعت های مختلفی را در خروجی ایجاد کنید. مثلاً اگر ورودی به خورشید وصل باشد، حلقه ثابت نگه داشته شود و محور خروجی به صفحه متصل شود، صفحه و سیاره ها به دور خورشید می چرخند، در این صورت خورشید برای چرخاندن صفحه باید هفت دور بچرخد نه شش دور. چون صفحه، خورشید را یک بار در جهت چرخش خود چرخانده است، پس یک دور از چرخش خورشید خنثی می شود. بدین ترتیب ما یک کاهش 7:1 در چرخش ایجاد کرده ایم. می توانید خورشید را ثابت نگه دارید، ورودی را به چرخ دنده حلقوی متصل کنید و خروجی را به صفحه. در این صورت یک کاهش 1/17:1 بدست می آید.
چرخ دنده خورشیدی قلب یک دنده اتوماتیک است. سایر قسمتهای موجود در دنده اتوماتیک ماشین فقط وظیفه تعویض ورودی و خروجی و یا ثابت نگه داشتن چرخ دنده های مختلف را بر عهده دارند.

زنجیر و چرخ:
چرخ دنده ها کارهای متنوعی انجام می دهند. فرض کنید که می خواهید حرکت دو چرخ قرمز را با هم همگام کنید، ولی آنها از یکدیگر فاصله دارند. اگر یک چرخ دنده بزرگ بین آنها قرار دهید می توانید ارتباط بین آنها را برقرار کنید. در این حالت جهت چرخش دو چرخ یکسان است.
اما اگر بخواهید جهت چرخش آنها عکس یکدیگر باشد می توانید از دو چرخ دنده کوچکتر استفاده کنید. ولی در هر حال به تعدادی چرخ دنده اضافی نیاز دارید. این چرخ دنده ها به محورهای جدیدی نیاز دارند. پس استفاده از این روش، وزن دستگاه شما را هم زیاد می کند. در چنین مواردی معمولاً از یک زنجیر یا تسمه استفاده می کنند. زنجیر سبک تر از چرخ دنده است و در ضمن می توان یک زنجیر را به تعداد زیادی چرخ دنده بست تا همه آنها را با هم بچرخاند. مثلاً در موتور ماشین یک تسمه هم دینام را می چرخاند و هم دو میل بادامک را. اگر می خواستید به جای تسمه از چرخ دنده استفاده کنید، این کار خیلی مشکل تر بود. علاوه بر این هر وقت که بخواهید ارتباط دو چرخ را قطع کنید می توانید زنجیر را جدا کنید. این ویژگی به ما کمک می کند که خیلی ساده تر ابزارهای مان را تعمیر کنیم.

 


تعداد بازدید : ۴۹۰