הילוכים: כל מה שאתה צריך לדעת על גלגלי השיניים האלה

הילוכים

ل הילוכים הם נמצאים בהמון מנגנונים עכשוויים, החל משעונים אנלוגיים, ועד מנועי רכב, תיבות הילוכים, דרך רובוטים, מדפסות ומערכות מכטרוניות רבות אחרות. בזכותם ניתן לבצע מערכות שידור וללכת מעבר לתנועת שידור, הן גם יכולות לשנות אותה.

לכן, הם אלמנטים חשובים מאוד ש אתה צריך לדעת איך הם עובדים נכונה. בדרך זו תוכלו להשתמש בהילוכים הנכונים לפרויקטים שלכם ולהבין טוב יותר כיצד הם פועלים ...

מה זה ציוד?

הילוכים

ישנן מערכות שרשרת, מערכות גלגלות, גלגלי חיכוך וכו '. כולם מערכות שידור עם היתרונות והחסרונות שלו. אך מכולם בולטת מערכת ההילוכים, שהן בדרך כלל מועדפות על תכונותיהן:

  • הם יכולים לעמוד בכוחות גדולים עקב השיניים מבלי להחליק, כפי שיכול להיות עם גלגלי חיכוך או גלגלות.
  • זוהי מערכת הפיכה, המסוגלת להעביר כוח או תנועה לשני הכיוונים.
  • הם מאפשרים שליטה מדויקת מאוד בתנועה, כפי שניתן לראות ב מנועי צעד, לדוגמה.
  • הם מאפשרים ליצור מערכות העברה קומפקטיות כנגד שרשראות או גלגלות.
  • ניתן לשלב גדלים שונים כדי להפריע לסיבוב של כל ציר. באופן כללי, כאשר משתמשים בשני גלגלי שיניים, ההילוך הגדול יותר נקרא הגלגל והילוך הקטן.

Un ציוד או גלגל שיניים זה לא יותר מאשר סוג גלגל עם סדרת שיניים שנחצבו בקצהו החיצוני או הפנימי, תלוי בסוג ההילוך שהוא. גלגלי השיניים הללו יהיו בתנועה סיבובית ליצירת מומנט על הפירים אליהם הם מחוברים, וניתן לקבץ אותם יחד כדי ליצור מערכות הילוכים מורכבות יותר, המרתקות את שיניהן.

ברור שכדי שזה יהיה אפשרי, סוג וגודל השיניים חייב להתאים. אחרת הם לא יהיו תואמים ולא יתאימו. פרמטרים אלה הם אלה שנידונו בסעיף הבא ...

חלקי ציוד

חלקי הילוכים

כדי ששני הילוכים יתאימו זה לזה, הקוטר והמספר של השיניים יכולים להיות מגוונים, אך עליהם לכבד סדרה של גורמים שהופכים את ההילוך להיות תואמים זה לזה, כגון סוג השן בה הם משתמשים, המידות וכו '.

כפי שניתן לראות בתמונה הקודמת, יש מספר חלקים בהילוך שכדאי שתדעו:

  • מחיצה או זרועות: זה החלק שאחראי על הצטרפות לכתר ולקוביה על מנת להעביר את התנועה. הם יכולים להיות עבים פחות או יותר, והרכבם ועוצמתם תלויים במידה רבה בכוח ובמשקל. לפעמים הם נוקבים בדרך כלל להפחתת משקל, ופעמים אחרות נבחרת מחיצה מוצקה.
  • קובייה: זהו החלק בו מצמד הילוך התנועה מחובר ואשר מחובר למחיצה.
  • עטרה: הוא אזור הציוד בו נחתכו השיניים. זה החשוב ביותר, שכן התאימות, ההתנהגות והביצועים של הציוד יהיו תלויים בו.
  • שן: זה אחד משיני הכתר או בליטותיו. ניתן לחלק את השן למספר חלקים:
    • קרסטה: הוא החלק החיצוני או קצה השן.
    • פנים ואגף: הוא החלק העליון והתחתון של צלע השן, כלומר משטח המגע בין שני גלגלי הילוך שמתחברים.
    • עמק: זהו החלק התחתון של השן או אזור הביניים שבין שתי שיניים, שם ישוכנו פסגה של גלגל שיניים אחר איתו הוא משתלב.

כל זה מייצר סדרה של גיאומטריות כתר שיבדילו בין סוגי ותכונות ההילוכים:

  • היקף שורש: מסמן את העמק או את תחתית השיניים. כלומר, הוא תוחם את הקוטר הפנימי של ההילוך.
  • היקף פרימיטיבי: קובע את החלוקה בין שני חלקי צד השן: פנים ואגף. זהו פרמטר חשוב מאוד, מכיוון שכל האחרים מוגדרים על בסיסו. זה יחלק את השן לשני חלקים, הנדנדום והתוספת.
    • רגל שן או דנדנדום: זהו האזור התחתון של השן שנמצא בין ההיקף המקורי להיקף השורש.
    • ראש שן או תוספת: האזור העליון של השן, שעובר מההיקף המקורי והחיצוני.
  • היקף ראש- יסמן את פסגת השיניים, כלומר את הקוטר החיצוני של הציוד.

כפי שאתה יכול לדמיין, תלוי בכתר, בקוטר ובסוג השיניים, אתה יכול לשנות הילוך לפי:

  • מספר שיניים: הוא יגדיר את יחס ההילוכים והוא אחד הפרמטרים הקובעים ביותר לקביעת התנהגותו במערכת העברה.
  • גובה השן: הגובה הכולל, מהעמק ועד לרכס.
  • צעד מעגלי: מרחק בין חלק אחד של השן לאותו חלק של השן הבאה. כלומר כמה מרוחקים השיניים זה מזה, וזה קשור גם למספר.
  • אספור: הוא עובי הציוד.

יישומי ציוד

לאס יישומי ציוד יש הרבה, כפי שכבר הגבתי בעבר. כמה מהיישומים המעשיים שלה הם:

  • תיבות הילוכים לרכב.
  • מנועי צעד לבקרת סיבוב.
  • פצצות הידראוליות.
  • מנועים מכל הסוגים, כגון אלמנטים של סיבוב או תנועה.
  • מנגנונים דיפרנציאליים.
  • מדפסות להזזת הראשים או הגלילים.
  • רובוטים לחלקים נעים.
  • מכונות תעשייתיות.
  • שעונים אנלוגיים.
  • מכשירי חשמל ביתיים עם חלקים מכניים.
  • מכשירים אלקטרוניים עם חלקים נעים.
  • מנועים לפתיחת דלתות.
  • צעצועים ניידים.
  • מכונות חקלאיות.
  • תוֹרַת הַתְעוּפָה.
  • ייצור אנרגיה (רוח, תרמית, ...).
  • וכו '

אתה יכול לחשוב על יישומים רבים אחרים עבור הפרויקטים שלך עם Arduino, רובוטים וכו '. אתה יכול לעשות אוטומציה של מנגנונים רבים ולשחק במהירות וכו '.

סוגי הילוכים

על פי השיניים שלו ומאפייני הציוד עצמו, יש לך סוגים שונים של הילוכים בקצות אצבעותיך, כל אחד עם היתרונות והחסרונות שלו, ולכן חשוב לבחור את המתאים לכל יישום.

ل הסוגים הנפוצים ביותר צליל:

  • גְלִילִי: משמשים לצירים מקבילים.
    • יָשָׁר: הם הנפוצים ביותר, משמשים כאשר יש צורך בהילוך פשוט עם מהירויות לא גבוהות במיוחד.
    • סליל: הם גרסה קצת יותר מתקדמת של הקודמות. בהם השיניים מסודרות בנתיבי סליל מקבילים סביב גליל (יחיד או כפול). יש להם יתרון ברור על פני קווים ישרים, כמו להיות שקטים יותר, לפעול במהירויות גבוהות יותר, יכולים להעביר יותר כוח ובעלי תנועה אחידה ובטוחה יותר.
  • חֲרוּטִי: הם משמשים להעברת תנועה בין צירים הממוקמים בזוויות שונות, אפילו ב 90 מעלות.
    • יָשָׁר: הם משתמשים בשיניים ישרות ומשתפים מאפיינים עם הגלילים הישרים.
    • סְלִילִי: במקרה זה, הם תומכים במהירויות וכוחות גבוהים יותר, כפי שקרה לסלילים.
  • הילוך פנימי: במקום ששיניים או כתר יהיו מגולפות מבחוץ, יש להם את זה מבפנים. הם אינם נפוצים כל כך, אך הם משמשים גם ליישומים מסוימים.
  • פלנטריומים: זוהי מערכת הילוכים המשמשת במערכות הילוכים מסוימות בהן יש הילוך מרכזי סביבו מסתובבים קטנים יותר. לכן יש לו את השם הזה, מכיוון שנראה שהם מסתובבים.
  • בורג אינסופי: זהו הילוך נפוץ בכמה מנגנונים תעשייתיים או אלקטרוניים. הוא משתמש בהילוך ששיניו נחתכות לצורת ספירלה. הם מייצרים מהירות קבועה מאוד וללא רעידות או רעשים. הם יכולים להניע גלגל שיניים ישר שצירו אלכסוני לתולעת.
  • מתלה ופין: זהו סט הילוכים הנפוץ גם בחלק מהמנגנונים ומאפשר להפוך תנועה סיבובית של ציר לתנועה ליניארית או להיפך.

אם אתה מטפל ב ההרכב שלו, ניתן גם להבדיל בין חומרים כגון:

  • מתכות: הם עשויים בדרך כלל מסוגים שונים של פלדה, סגסוגות נחושת, סגסוגות אלומיניום, ברזל יצוק או ברזל יצוק אפור, סגסוגות מגנזיום וכו '.
  • פלסטיקה: הם משמשים באלקטרוניקה, צעצועים וכו '. הם הילוכים פוליקרבונט, פוליאמיד או PVC, שרפי אצטל, פוליאתרתרקטון PEEK, פוליטטרפלואורואתילן (PTFE), ופולימרים גבישיים נוזליים (LCP).
  • מדרה: הם אינם נפוצים, רק במנגנונים ישנים או בצעצועים מסוימים.
  • אחר: סביר להניח שבמקרים ספציפיים מאוד משתמשים בסיבים אחרים או חומרים ספציפיים.

איפה קונים הילוכים?

הילוכים לקנות

אתה למצוא סוגים שונים של הילוכים בחנויות מכאניות או מוצרי אלקטרוניקה רבות. לדוגמה, הנה כמה דוגמאות:

מוצרים אלה קטנים בגודלם, אם אתה זקוק להילוכים גדולים יותר סביר להניח שלא תמצא אותם כל כך בקלות. כמו כן, אם אתה זקוק למשהו מאוד ספציפי, סדנאות טרנר רבות יכולות לעשות זאת תכין את זה בשבילך. מדפסות 3D הם גם עוזרים ליצרנים ליצור הילוכים בעצמם.

חישובים בסיסיים למערכות גלגל שיניים

הילוכים

כפי שאתה יכול לראות ב- GIF זה, אתה צריך להבין שכששני הילוכים משתלבים, שני הצירים יסתובב בכיוון ההפוך ולא באותו מובן. כפי שאתה יכול לראות, אם אתה מסתכל על הרחוב המשונן האדום הוא פונה ימינה, ואילו הכחול פונה שמאלה.

לכן, כדי שציר יסתובב באותו כיוון יהיה צורך להוסיף עוד גלגל נוסף, כמו זה הירוק. כך, האדום והירוק מסתובב באותו כיוון. הסיבה לכך היא שכאשר כחול מסתובב שמאלה, כאשר הוא מפעיל כחול-ירוק, ירוק יהפוך את כיוון הסיבוב שוב, ויסנכרן עם אדום.

דבר נוסף שניתן להעריך באותו GIF הוא מהירות סיבוב. אם לכל ההילוכים היה אותו קוטר ומספר שיניים, כל הפירים היו מסתובבים באותה מהירות. מצד שני, כאשר משתנים מספר / קוטר השן, גם המהירות משתנה. כפי שניתן לראות במקרה זה, אדום הוא זה שמסתובב הכי מהר, שכן יש לו קוטר קטן יותר, בעוד שכחול מסתובב במהירות בינונית וירוק הוא זה שמסתובב הכי לאט.

בתגובה לכך, אפשר לחשוב שניתן לשנות משחק עם הגדלים את המהירויות. אתה צודק, כמו שאופניים יכולים לעשות את זה עם ההילוכים או שתיבת ההילוכים עושה את זה עם יחסי העברה של מכונית. ולא רק זאת, ניתן גם לבצע חישובים על מהירות הסיבוב.

כשיש לך שני הילוכים מרושתים, אחד קטן (אברה) ועוד אחד גדול (גלגל), הדברים הבאים יכולים להתרחש:

  • אם נדמיין שהמנוע או המתיחה מוחלים על הפיניון והגלגל מונע, אף על פי שהפין מסתובב במהירות גבוהה, בעל גלגל גדול יותר, הוא יאט אותו ויפעל כ reductor. רק אם הם היו באותו הגודל (אברה = גלגל) שני הצירים יסתובבו באותה מהירות.
  • מצד שני, אם נדמיין שזה הגלגל שיש לו משיכה ומופעלת עליו מהירות, גם אם הוא נמוך, הפיניון יסתובב מהר יותר, מכיוון שגודלו הקטן פועל כמו מַכפִּיל.

חישובי העברת הילוכים

לאחר שהבנתם זאת, תוכלו לבצע את החישובים של מערכת הילוכים פשוטה בין שני הילוכים על ידי יישום הנוסחה:

N1 Z1 = N2 Z2

כאשר Z הוא מספר השיניים של גלגלי השיניים 1 ו -2 המרושתים ו- N הוא מהירות הסיבוב של הפירים בסל"ד (סיבובים לדקה או סיבובים לדקה). ל ejemplo, דמיין שב- GIF לעיל, כדי לפשט:

  • אדום (כונן) = 4 שיניים והמנוע מפעיל מהירות סיבוב על פירו של 7 סל"ד.
  • כחול = 8 שיניים
  • ירוק = 16 שיניים

אם ברצונך לחשב את התור במערכת זו, תחילה עליך לחשב את מהירות הכחול:

4 7 = 8 z

z = 4 7/8

z = 3.5 סל"ד

כלומר, הפיר הכחול יסתובב ב -3.5 סל"ד, קצת יותר איטי מ -4 הסל"ד של האדום. אם רצית לחשב את התור של הירוק, עכשיו שאתה יודע מהירות הכחול:

8 3.5 = 16 z

z = 8 3.5/16

z = 1.75

כפי שאתה יכול לראות, ירוק יסתובב ב -1.75 סל"ד, שהוא איטי יותר מכחול וירוק. ומה יקרה אם המנוע ממוקם על הציר הירוק והגלגל המניע מסתובב ב -4 סל"ד, אז הסיבוב יהיה 8 סל"ד לכחול, 16 סל"ד לאדום.

מכאן נובע שכאשר גלגל ההנעה קטן, מושגת מהירות נמוכה יותר על הפיר הסופי, אך כוח גדול יותר. במקרה שזה הגלגל הגדול שנושא את המשיכה, הגלגל הקטן משיג מהירות גדולה יותר, אך פחות כוח. כי שם כוחות או מומנט שונה? תסתכל על הנוסחה הזו:

P = T ω

כאשר P הוא הכוח המועבר על ידי הפיר בוואט (W), T הוא המומנט המפותח (Nm), ω המהירות הזוויתית בה הפיר מסתובב (rad / s). אם נשמר כוחו של המנוע ומהירות הסיבוב מוכפלת או מופחתת, אז גם T. משתנה. אותו דבר קורה אם T נשמר קבוע והמהירות מגוונת, ואז P משתנה.

אתה כנראה גם רוצה לחשב אם ציר מסתובב ב X סל"ד, כמה זה יתקדם באופן ליניארי, כלומר מהירות ליניארית. לדוגמא, דמיין שבאדום יש לך מנוע DC ועל הציר הירוק מיקמת גלגל כך שמנוע ינוע על משטח. כמה מהר זה ילך?

לשם כך, אתה רק צריך לחשב את היקף הצמיג שהתקנת. לשם כך, הכפל את הקוטר ב- Pi וזה ייתן לך את ההיקף. לדעת מה הגלגל יכול להתקדם בכל סיבוב ולקחת בחשבון מה מסתובב בכל דקה, ניתן להשיג את המהירות הליניארית ...

הנה אני מראה לך סרטון כדי שתוכל להבין זאת בצורה טובה יותר:

חישובים עבור ציוד תולעת וסביבון

באשר ל ציוד תולעת וגלגל שיניים, ניתן לחשב באמצעות הנוסחה:

i = 1 / Z

הסיבה לכך היא שהבורג נחשב במערכת זו כגלגל שיניים יחיד שנחתך בסליל. כך שאם יש לך גלגל שיניים 60 שיניים, למשל, אז זה יהיה 1/60 (המשמעות היא שהבורג יצטרך להסתובב פי 60 כדי שגלגל השיניים ישלים סיבוב אחד). בנוסף, זהו מנגנון שאינו הפיך כמו אחרים, כלומר לא ניתן לסובב את גלגל השיניים כך שהתולעת מסתובבת, רק התולעת יכולה להיות פיר הכונן כאן.

חישובי מתלים ואביזרים

למערכת מתלה ופין, החישובים משתנים שוב, במקרה זה הם:

V = (p Z N) / 60

כלומר, הכפל את גובה השיניים של שיני הפין (במטרים), במספר שיני הפיניון, ובמספר הפניות של הפיניון (בסל"ד). וזה מחולק ב 60. לדוגמא, דמיין שיש לך מערכת עם פין של 30 שיניים, גובה של 0.025 מטר ומהירות סיבוב של 40 סל"ד:

V = (0.025) / 30

V = 0.5 m / s

כלומר, זה היה מתקדם חצי מטר בכל שנייה. ובמקרה זה, כן זה הפיךכלומר, אם מנעים את המדף לאורך, ניתן לגרום לסובב את הפין.

אתה יכול אפילו לחשב כמה זמן ייקח מרחק על ידי התחשבות בנוסחה תנועת קו אחידה (v = d / t), כלומר אם המהירות שווה למרחק המחולק בזמן, אז הזמן מנוקה:

t = d / v

לכן, כבר לדעת את המהירות והמרחק שאתה רוצה לחשב, למשל, דמיין שאתה רוצה לחשב כמה זמן ייקח לנסוע מטר אחד:

t = 1 / 0.5

t = 2 שניות

אני מקווה שעזרתי לך להשיג לפחות את הידע החיוני ביותר בנושא הילוכים, כדי שתבין כיצד הם עובדים וכיצד תוכל להשתמש בהם לטובתך בפרויקטים העתידיים שלך.


תוכן המאמר עומד בעקרונותינו של אתיקה עריכתית. כדי לדווח על שגיאה לחץ כאן.

תגובה, השאר את שלך

השאירו את התגובה שלכם

כתובת הדוא"ל שלך לא תפורסם.

*

*

  1. אחראי לנתונים: מיגל אנחל גטון
  2. מטרת הנתונים: בקרת ספאם, ניהול תגובות.
  3. לגיטימציה: הסכמתך
  4. מסירת הנתונים: הנתונים לא יועברו לצדדים שלישיים אלא בהתחייבות חוקית.
  5. אחסון נתונים: מסד נתונים המתארח על ידי Occentus Networks (EU)
  6. זכויות: בכל עת תוכל להגביל, לשחזר ולמחוק את המידע שלך.

  1.   רמון דיג'ו

    ליצרן כמוני (בפנסיה מאושרת) נהדר שיש מידע ברור, תמציתי ומלא כיצד לעצב הילוכים ולהצליח להדפיס אותם. מזל טוב

מבחן באנגליתבדוק קטלאניתחידון ספרדי