چرخ‌دنده جناغی و محور چرخ‌دنده جناغی، خنثی‌سازی خودکار رانش محوری

چرخ‌دنده جناغی و شفت چرخ‌دنده جناغی با خنثی‌سازی خودکار رانش محوری

1. مقدمه
چرخ‌دنده جناغی نوع خاصی از چرخ‌دنده استوانه‌ای است که دندانه‌های آن به شکل "جناغی" یا "V" چیده شده‌اند. می‌توان آن را به عنوان دو چرخ‌دنده مارپیچ با زوایای مارپیچ مساوی اما مخالف که در کنار هم قرار گرفته‌اند، تصور کرد. این ساختار متقارن باعث می‌شود که نیروهای رانش محوری تولید شده در حین کار به صورت داخلی یکدیگر را خنثی کنند. این امر نیاز به یاتاقان‌های رانشی گران‌قیمت را که برای چرخ‌دنده‌های مارپیچ منفرد برای تحمل بارهای محوری مورد نیاز است، از بین می‌برد. شفت چرخ‌دنده جناغی یک جزء حیاتی است که در آن چرخ‌دنده جناغی با شفت به عنوان یک قطعه یکپارچه واحد ادغام می‌شود.

2. مزایا

• خنثی‌سازی خودکار رانش محوری: مزیت اصلی. نیروهای محوری تولید شده توسط مارپیچ‌های چپ و راست از نظر اندازه برابر اما در جهت مخالف هستند که منجر به نیروی محوری خالص صفر می‌شود. این امر ساختار پشتیبانی یاتاقان را بسیار ساده می‌کند و هزینه را کاهش می‌دهد.

• ظرفیت بار بالا: مزایای چرخ‌دنده‌های مارپیچ را به ارث می‌برد: نسبت تماس بالا (دندانه‌های بیشتر به طور همزمان در تماس)، انتقال قدرت روان، نویز کم و توانایی انتقال گشتاور و قدرت بالاتر.

• عملکرد روان: فرآیند درگیری یک تماس مداوم و تدریجی است که منجر به ضربه کمتر، لرزش کمتر و عملکرد بی‌صداتر در مقایسه با چرخ‌دنده‌های ساده می‌شود. این امر آنها را برای کاربردهای پرسرعت و سنگین ایده‌آل می‌کند.

• قابلیت اطمینان بالا: ساختار یکپارچه (یا ساختاری با شیار مرکزی) شفت چرخ‌دنده جناغی، استحکام عالی را ارائه می‌دهد و از مشکلات احتمالی مرتبط با رانش محوری جلوگیری می‌کند.

3. پارامترهای فنی کلیدی
بیشتر پارامترهای چرخ‌دنده‌های جناغی شبیه چرخ‌دنده‌های مارپیچ هستند، اما با تقارن:

• مدول: پارامتر اساسی تعیین‌کننده اندازه دندانه‌ها (مدول نرمال مقدار استاندارد است).

• زاویه مارپیچ (β): زوایای مارپیچ برای هر دو طرف از نظر مقدار برابر اما از نظر جهت مخالف هستند (اغلب به صورت β/β نشان داده می‌شود، به عنوان مثال، 30°/30°).

• جهت مارپیچ: ترکیبی از مارپیچ‌های چپ و راست.

• فاصله محوری/شیار مرکزی: برای طرح‌هایی با شکاف تولید، این بعد یک پارامتر مهم است.

• درجه دقت: مطابق با استانداردهای ISO یا AGMA رتبه‌بندی می‌شود که معمولاً به دقت بالایی نیاز دارد.

پارامترهای خاص برای شفت چرخ‌دنده جناغی:

• نوع ساخت: جامد (بدون شیار مرکزی) یا با شیار مرکزی برای تولید.

• مواد و عملیات حرارتی: اغلب از فولادهای آلیاژی با درجه بالا (به عنوان مثال، 42CrMo، 20CrNi2MoA) ساخته شده و تحت عملیات حرارتی عمیق مانند کربوریزاسیون و سخت‌کاری قرار می‌گیرند تا نیازهای بار شدید را برآورده کنند.

4. کاربردها
چرخ‌دنده‌های جناغی عمدتاً در کاربردهای حیاتی که شامل بارهای سنگین شدید، سرعت‌های بالا و نیاز به عملکرد روان هستند، استفاده می‌شوند:

• سیستم‌های پیشرانش دریایی: گیربکس‌ها (چرخ‌دنده‌های کاهنده) برای کشتی‌ها و شناورهای بزرگ (کلاسیک‌ترین کاربرد آنها).

• ماشین‌آلات سنگین: کارخانه‌های نورد فولاد، سنگ‌شکن‌های معدن، اکسترودرهای بزرگ.

• مجموعه‌های تولید برق: درایوهای کاهنده برای توربین‌های گازی و توربین‌های بخار.

• پمپ‌ها و کمپرسورها: گیربکس‌های افزایش سرعت برای کمپرسورها و پمپ‌های گریز از مرکز فشار قوی بزرگ.