مجله کالاصنعتی

چرخ دنده صنعتی، قطعه دایره ای شکل و چرخان هستند که برای انتقال گشتاور و سرعت از یک محور یا شفت به شفت دیگر استفاده می شوند. هر چرخ دنده از تعدادی دندانه که روی یک محور دایره ای قرار گرفته اند، تشکیل شده است که تعیین کننده نوع چرخ دنده و در نهایت نوع گیربکس صنعتی هستند. جهت نیرو، سرعت و گشتاور گیربکس را می توان با استفاده از چرخ دنده های مختلف تغییر داد.

انواع چرخ دنده های صنعتی مهم
به صورت کلی، انواع چرخ دنده صنعتی عبارتند از:

چرخ دنده ساده
چرخ دنده هلیکال یا مارپیچ
چرخ دنده مخروطی
ماردون و چرخ دنده حلزونی
چرخ دنده شانه ای یا رک و پینیون
دسته بندی فوق بر اساس شکل ظاهری و نحوه تولید چرخ دنده ها انجام گرفته است.

در ادامه به معرفی انواع چرخ دنده های رایج پرداخته و ویژگی ها، مزایا و معایب هر کدام را بررسی می نماییم. همچنین در مقاله مقایسه انواع گیربکس حلزونی، گیربکس هلیکال و گیربکس خورشیدی به مقایسه انواع گیربکس خورشیدی، هلیکال و حلزونی پرداخته ایم و پیشنهاد می کنیم که برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه، مقاله گفته شده را نیز مطالعه فرمایید.

چرخ دنده ساده که با نام چرخ دنده خار، دندانه دار یا Spur Gear نیز شناخته می شود، یکی از پر کاربردترین انواع چرخ دنده صنعتی است که دارای بدنه ای دایره ای شکل بوده و دندانه های آن به صورت مستقیم بریده شده و به موازات محور چرخ دنده و در یک راستا قرار گرفته اند. با توجه به کاربرد مد نظر، چرخ دنده های ساده را می توان با سایر چرخ دنده ها ترکیب کرده و در گیربکس های خورشیدی به کار گرفت.

چرخ دنده های خار امکان تحمل بار محوری کمی داشته و نمی توانند برای سرعت های بسیار بالا و حمل بار زیاد استفاده شوند؛ با این حال راندمان بالایی دارند. یکی دیگر از معایب این چرخ دنده ها، صدای زیاد آن ها در سرعت های نسبتاً بالا است.

چرخ دنده ساده را معمولاً از جنس برنج، فولاد و در بعضی موارد از پلاستیک، پلی کربنات و … تولید می کنند. همچنین دو نوع فرعی از چرخ دنده های خار وجود دارد که عبارتند از:

چرخ دنده خارجی: این چرخ دنده در سطح خارجی سیلندر خود دارای دندانه است. اگر دو چرخ دنده خارجی با یکدیگر جفت شوند، در جهت مخالف همدیگر حرکت می کنند.
چرخ دنده داخلی: چرخ دنده های خار داخلی، دارای دندانه هایی در سطح داخلی سیلندر خود هستند؛ چرخ دنده های خارجی درون چرخ دنده های داخلی قرار می گیرند و با همدیگر حرکت می کنند.

از چرخ دنده های ساده به طور گسترده ای در صنایع مختلف استفاده می شود. از جمله این صنایع می توان به صنایع مواد غذایی، چوب، حمل و جابجایی مواد، انرژی های تجدید پذیر و … اشاره نمود. برخی از مهم ترین کاربردهای این چرخ دنده عبارتند از:

دستگاه نوار نقاله
سیستم های آبیاری
تجهیزات حمل بار
انواع گیربکس خورشیدی

چرخ دنده هلیکال یا چرخ دنده مارپیچ، بیشترین تنوع را در میان همه چرخ دنده های صنعتی دارد و در انواع گیربکس هلیکال استفاده می شوند. این چرخ دنده ها برای پیکربندی های موازی و شفت مستقیم به کار می روند. دندانه های چرخ دنده هلیکال به صورت مارپیچ و زاویه دار به سمت صفحه چرخ دنده، کنار یکدیگر قرار گرفته اند. هر جفت چرخ دنده هلیکال از یک چرخ دنده با دندانه های زاویه دار به راست و یک چرخ دنده با دندانه های زاویه دار به چپ تشکیل شده است؛ درگیر شدن دندانه ها با یکدیگر به صورت تدریجی است و از انتهای یک دنده شروع می شود و به تدریج و با چرخش چرخ دنده، گسترش می یابد تا دو دنده به صورت کامل با یکدیگر درگیر شوند.

با توجه به اینکه تماس دندانه ها با یکدیگر به صورت تدریجی اتفاق می افتد و کل دندانه ها به یکباره با هم درگیر نمی شوند، صدای بسیار کمتری نسبت به سایر چرخ دنده های صنعتی دارند؛ همچنین اعمال فشار و ضربه به دندانه ها و لقی چرخنده ها نیز کمتر خواهد بود. در همین راستا پیشنهاد می کنیم مقاله لقی در گیربکس صنعتی را مطالعه فرمایید. بزرگترین مزیت چرخ دنده های هلیکال، راندمان بالای آن ها است؛ با این حال، طراحی این چرخ دنده ها نسبت به سایر مدل ها دشوارتر بوده و در نتیجه هزینه بیشتری نیز دارد. معمولاً زاویه دندانه ها نسبت به صفحه چرخ دنده هلیکال، 15 تا 30 درجه است و بار محوری رانشی زیادی تولید می کنند؛ بنابراین باید از بلبرینگ های تماس زاویه ای برای مهار بار محوری این چرخ دنده ها استفاده شود. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه، مقاله گیربکس مارپیچ را مطالعه فرمایید.

چرخ دنده مخروطی یا بول هلیکال
چرخ دنده های مخروطی، روی صفحه ای مخروطی شکل قرار گرفته اند و برای انتقال نیرو بین دو شفت متقاطع استفاده می شوند؛ زاویه محورهای این چرخ دنده ها معمولاً 90 درجه است اما در زوایای دیگر نیز عملکرد کاملاً خوبی دارند. در این نوع چرخ دنده، به چرخ دنده مخروطی کوچک تر، پینیون نیز می گویند. همچنین این چرخ دنده ها را با نام چرخ دنده 90 درجه نیز می شناسند و بیشتر در گیربکس بول هلیکال از آن ها استفاده می کنند. انواع چرخ دنده های مخروطی به شرح زیر است:

چرخ دنده مخروطی مستقیم
چرخ دنده مخروطی مارپیچی یا اسپیرال
چرخ دنده مخروطی میتر
چرخ دنده مخروطی تاجی
چرخ دنده مخروطی زیرول
چرخ دنده مخروطی هیپوئید

چرخ دنده مخروطی تاجی

این چرخ دنده ها دارای دندانه هایی هستند که به صورت عمود بر روی دنده قرار می گیرند. چرخ دنده های تاجی را می توان به هر نوع چرخ دنده مخروطی دیگری جفت کرد، اگرچه به تعداد دندانه ها و شکل آن ها نیز بستگی دارد. چرخ دنده مخروطی تاجی بیشتر در گیربکس های بول هلیکال استفاده می شود.

چرخ دنده مخروطی مستقیم
چرخ دنده های مخروطی مستقیم، یکی از پر استفاده ترین انواع چرخ دنده های مخروطی هستند؛ زیرا طراحی و ساخت دندانه های آن ها بسیار ساده و راحت است. این دندانه ها به یکباره با هم درگیر می شوند و به همین علت صدای زیادی در حین کار دارند و ضربه و فشار زیادی روی دندانه ها اعمال می شود. همه این موارد باعث کاهش طول عمر و دوام چرخ دنده ها می شود.

چرخ دنده مخروطی مارپیچ
در این چرخ دنده ها، دندانه ها با زاویه نسبتاً بیشتر و به صورت منحنی قرار گرفته اند. به همین علت در حین کار صدای کم، استحکام بیشتر، عملکرد نرم تر و لرزش کمتری دارند.

چرخ دنده مخروطی میتر
چرخ دنده های مخروطی میتر وقتی با یکدیگر جفت می شوند نسبت 1:1 را به وجود می آورند و بیشتر در گیربکس های RAN استفاده می شود. البته این نسبت تبدیل، زمانی حاصل می شود که دو چرخ دنده میتر جفت شده با هم دارای تعداد دندانه های یکسانی باشند. از این چرخ دنده در کاربردهایی که نیاز به سرعت ثابت دارند، استفاده می شود.

منبع: https://www.kalasanati.com/%D8%A7%D8%AE%D8%A8%D8%A7%D8%B1-%D9%88-%D9%85%D9%82%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%AA/%D9%85%D9%82%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%AA-%DA%AF%DB%8C%D8%B1%D8%A8%DA%A9%D8%B3/257/%D8%AA%D9%81%D8%A7%D9%88%D8%AA-%DA%86%D8%B1%D8%AE-%D8%AF%D9%86%D8%AF%D9%87-%D8%B3%D8%A7%D8%AF%D9%87-%D9%88-%D9%87%D9%84%DB%8C%DA%A9%D8%A7%D9%84-%D8%AF%D9%86%D8%AF%D9%87-%DA%AF%DB%8C%D8%B1%D8%A8%DA%A9%D8%B3-%D9%85%D8%A7%D8%B1%D9%BE%DB%8C%DA%86%DB%8C-%D9%88-%D9%85%D8%AE%D8%B1%D9%88%D8%B7%DB%8C

چرخ دنده صنعتی، قطعه دایره ای شکل و چرخان هستند که برای انتقال گشتاور و سرعت از یک محور یا شفت به شفت دیگر استفاده می شوند. هر چرخ دنده از تعدادی دندانه که روی یک محور دایره ای قرار گرفته اند، تشکیل شده است که تعیین کننده نوع چرخ دنده و در نهایت نوع گیربکس صنعتی هستند. جهت نیرو، سرعت و گشتاور گیربکس را می توان با استفاده از چرخ دنده های مختلف تغییر داد.

انواع چرخ دنده های صنعتی مهم
به صورت کلی، انواع چرخ دنده صنعتی عبارتند از:

چرخ دنده ساده
چرخ دنده هلیکال یا مارپیچ
چرخ دنده مخروطی
ماردون و چرخ دنده حلزونی
چرخ دنده شانه ای یا رک و پینیون
دسته بندی فوق بر اساس شکل ظاهری و نحوه تولید چرخ دنده ها انجام گرفته است.

در ادامه به معرفی انواع چرخ دنده های رایج پرداخته و ویژگی ها، مزایا و معایب هر کدام را بررسی می نماییم. همچنین در مقاله مقایسه انواع گیربکس حلزونی، گیربکس هلیکال و گیربکس خورشیدی به مقایسه انواع گیربکس خورشیدی، هلیکال و حلزونی پرداخته ایم و پیشنهاد می کنیم که برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه، مقاله گفته شده را نیز مطالعه فرمایید.

چرخ دنده ساده که با نام چرخ دنده خار، دندانه دار یا Spur Gear نیز شناخته می شود، یکی از پر کاربردترین انواع چرخ دنده صنعتی است که دارای بدنه ای دایره ای شکل بوده و دندانه های آن به صورت مستقیم بریده شده و به موازات محور چرخ دنده و در یک راستا قرار گرفته اند. با توجه به کاربرد مد نظر، چرخ دنده های ساده را می توان با سایر چرخ دنده ها ترکیب کرده و در گیربکس های خورشیدی به کار گرفت.

چرخ دنده های خار امکان تحمل بار محوری کمی داشته و نمی توانند برای سرعت های بسیار بالا و حمل بار زیاد استفاده شوند؛ با این حال راندمان بالایی دارند. یکی دیگر از معایب این چرخ دنده ها، صدای زیاد آن ها در سرعت های نسبتاً بالا است.

چرخ دنده ساده را معمولاً از جنس برنج، فولاد و در بعضی موارد از پلاستیک، پلی کربنات و … تولید می کنند. همچنین دو نوع فرعی از چرخ دنده های خار وجود دارد که عبارتند از:

چرخ دنده خارجی: این چرخ دنده در سطح خارجی سیلندر خود دارای دندانه است. اگر دو چرخ دنده خارجی با یکدیگر جفت شوند، در جهت مخالف همدیگر حرکت می کنند.
چرخ دنده داخلی: چرخ دنده های خار داخلی، دارای دندانه هایی در سطح داخلی سیلندر خود هستند؛ چرخ دنده های خارجی درون چرخ دنده های داخلی قرار می گیرند و با همدیگر حرکت می کنند.

از چرخ دنده های ساده به طور گسترده ای در صنایع مختلف استفاده می شود. از جمله این صنایع می توان به صنایع مواد غذایی، چوب، حمل و جابجایی مواد، انرژی های تجدید پذیر و … اشاره نمود. برخی از مهم ترین کاربردهای این چرخ دنده عبارتند از:

دستگاه نوار نقاله
سیستم های آبیاری
تجهیزات حمل بار
انواع گیربکس خورشیدی

چرخ دنده هلیکال یا چرخ دنده مارپیچ، بیشترین تنوع را در میان همه چرخ دنده های صنعتی دارد و در انواع گیربکس هلیکال استفاده می شوند. این چرخ دنده ها برای پیکربندی های موازی و شفت مستقیم به کار می روند. دندانه های چرخ دنده هلیکال به صورت مارپیچ و زاویه دار به سمت صفحه چرخ دنده، کنار یکدیگر قرار گرفته اند. هر جفت چرخ دنده هلیکال از یک چرخ دنده با دندانه های زاویه دار به راست و یک چرخ دنده با دندانه های زاویه دار به چپ تشکیل شده است؛ درگیر شدن دندانه ها با یکدیگر به صورت تدریجی است و از انتهای یک دنده شروع می شود و به تدریج و با چرخش چرخ دنده، گسترش می یابد تا دو دنده به صورت کامل با یکدیگر درگیر شوند.

با توجه به اینکه تماس دندانه ها با یکدیگر به صورت تدریجی اتفاق می افتد و کل دندانه ها به یکباره با هم درگیر نمی شوند، صدای بسیار کمتری نسبت به سایر چرخ دنده های صنعتی دارند؛ همچنین اعمال فشار و ضربه به دندانه ها و لقی چرخنده ها نیز کمتر خواهد بود. در همین راستا پیشنهاد می کنیم مقاله لقی در گیربکس صنعتی را مطالعه فرمایید. بزرگترین مزیت چرخ دنده های هلیکال، راندمان بالای آن ها است؛ با این حال، طراحی این چرخ دنده ها نسبت به سایر مدل ها دشوارتر بوده و در نتیجه هزینه بیشتری نیز دارد. معمولاً زاویه دندانه ها نسبت به صفحه چرخ دنده هلیکال، 15 تا 30 درجه است و بار محوری رانشی زیادی تولید می کنند؛ بنابراین باید از بلبرینگ های تماس زاویه ای برای مهار بار محوری این چرخ دنده ها استفاده شود. برای کسب اطلاعات بیشتر در این زمینه، مقاله گیربکس مارپیچ را مطالعه فرمایید.

چرخ دنده مخروطی یا بول هلیکال
چرخ دنده های مخروطی، روی صفحه ای مخروطی شکل قرار گرفته اند و برای انتقال نیرو بین دو شفت متقاطع استفاده می شوند؛ زاویه محورهای این چرخ دنده ها معمولاً 90 درجه است اما در زوایای دیگر نیز عملکرد کاملاً خوبی دارند. در این نوع چرخ دنده، به چرخ دنده مخروطی کوچک تر، پینیون نیز می گویند. همچنین این چرخ دنده ها را با نام چرخ دنده 90 درجه نیز می شناسند و بیشتر در گیربکس بول هلیکال از آن ها استفاده می کنند. انواع چرخ دنده های مخروطی به شرح زیر است:

چرخ دنده مخروطی مستقیم
چرخ دنده مخروطی مارپیچی یا اسپیرال
چرخ دنده مخروطی میتر
چرخ دنده مخروطی تاجی
چرخ دنده مخروطی زیرول
چرخ دنده مخروطی هیپوئید

چرخ دنده مخروطی تاجی

این چرخ دنده ها دارای دندانه هایی هستند که به صورت عمود بر روی دنده قرار می گیرند. چرخ دنده های تاجی را می توان به هر نوع چرخ دنده مخروطی دیگری جفت کرد، اگرچه به تعداد دندانه ها و شکل آن ها نیز بستگی دارد. چرخ دنده مخروطی تاجی بیشتر در گیربکس های بول هلیکال استفاده می شود.

چرخ دنده مخروطی مستقیم
چرخ دنده های مخروطی مستقیم، یکی از پر استفاده ترین انواع چرخ دنده های مخروطی هستند؛ زیرا طراحی و ساخت دندانه های آن ها بسیار ساده و راحت است. این دندانه ها به یکباره با هم درگیر می شوند و به همین علت صدای زیادی در حین کار دارند و ضربه و فشار زیادی روی دندانه ها اعمال می شود. همه این موارد باعث کاهش طول عمر و دوام چرخ دنده ها می شود.

چرخ دنده مخروطی مارپیچ
در این چرخ دنده ها، دندانه ها با زاویه نسبتاً بیشتر و به صورت منحنی قرار گرفته اند. به همین علت در حین کار صدای کم، استحکام بیشتر، عملکرد نرم تر و لرزش کمتری دارند.

چرخ دنده مخروطی میتر
چرخ دنده های مخروطی میتر وقتی با یکدیگر جفت می شوند نسبت 1:1 را به وجود می آورند و بیشتر در گیربکس های RAN استفاده می شود. البته این نسبت تبدیل، زمانی حاصل می شود که دو چرخ دنده میتر جفت شده با هم دارای تعداد دندانه های یکسانی باشند. از این چرخ دنده در کاربردهایی که نیاز به سرعت ثابت دارند، استفاده می شود.

منبع: https://www.kalasanati.com/%D8%A7%D8%AE%D8%A8%D8%A7%D8%B1-%D9%88-%D9%85%D9%82%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%AA/%D9%85%D9%82%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%AA-%DA%AF%DB%8C%D8%B1%D8%A8%DA%A9%D8%B3/257/%D8%AA%D9%81%D8%A7%D9%88%D8%AA-%DA%86%D8%B1%D8%AE-%D8%AF%D9%86%D8%AF%D9%87-%D8%B3%D8%A7%D8%AF%D9%87-%D9%88-%D9%87%D9%84%DB%8C%DA%A9%D8%A7%D9%84-%D8%AF%D9%86%D8%AF%D9%87-%DA%AF%DB%8C%D8%B1%D8%A8%DA%A9%D8%B3-%D9%85%D8%A7%D8%B1%D9%BE%DB%8C%DA%86%DB%8C-%D9%88-%D9%85%D8%AE%D8%B1%D9%88%D8%B7%DB%8C