گروه صنعتی مهرابی - دنده زنی و سنگین تراش و ساخت گیربکس
طراحی، تولید و ساخت چرخ دنده پیچ و حلزون | گروه صنعتی مهرابی

پیچ و چرخ حلزون | گروه صنعتی مهرابی

هنگامی که نیاز به کاهش شدید سرعت باشد، چرخ دنده حلزونی راه حل مناسبی است. این نوع چرخ دنده از یک حلزون و یک چرخ حلزون تشکیل شده است. در این حالت، زاویه بین دو محور، ۹۰ درجه است و این دو محور، نسبت به هم متنافرند. معمولاً جنس پیچ حلزون از فلزی سخت انتخاب می‌شود. در حالی که چرخ حلزون از جنس فلزات نرمی مانند آلیاژ آلومینیوم برنز یا فسفر برنز است. درگیر شدن حلزون و چرخ حلزون، ترکیبی از غلتش و لغزش را به همراه دارد. حتی در نسبت‌های کاهش زیاد، لغزش بر غلتش غالب می‌شود. در نتیجه، اصطکاک و گرما ایجاد شده و راندمان مجموعه چرخ دنده، پایین می‌آید. وجود لغزش و همچنین به کار بردن فلزهای متفاوت موجب می‌شود چرخ دنده حلزونی به نرمی درگیر شود. بنابراین، در کاربردهایی که باید نویز به حداقل برسد، مانند آسانسور، از چرخ دنده حلزونی استفاده می‌شود. قرقره چوب ماهیگیری و پیچ تنظیم گیتار هم نمونه‌هایی از کاربردهای این نوع چرخ دنده ها هستند.

همانطور که گفته شد پیچ و چرخ حلزون زمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند که بخواهیم تغییر زیادی در سرعت و یا قدرت ایجاد کنیم. ویژگی مهم پیچ و چرخ حلزون در انتقال نیرو این است که پیچ حلزون می‌تواند به راحتی چرخ حلزون را حرکت دهد، ولی چرخ پایینی نمی تواند حلزون را بچرخاند. زاویه دنده های روی حلزون آنقدر کوچک است که وقتی چرخ پایینی بخواهد آنرا بچرخاند، اصطکاک به حدی زیاد می‌شود که از حرکت حلزون جلوگیری می‌کند. این ویژگی به ما امکان استفاده از این چرخ دنده‌ها را در جاهایی که به یک قفل خودکار نیاز داریم می‌دهد. فرض کنید از این چرخ دنده در یک بالابر استفاده کرده ایم؛ وقتی موتور بالابر از کار بیفتد، چرخ دنده‌ها قفل می‌شوند و نمی گذارند بار پایین بیاید. معمولاً در دیفرانسیل کامیونها و خودروهای سنگین از این چرخ دنده‌ها استفاده می‌شود.

چرخ حلزون

نسبت کاهش سرعت در چرخ دنده حلزونی

در بیشتر انواع چرخ دنده‌ها از جمله چرخدنده های ساده، چرخدنده های مورب و چرخدنده های مخروطی، کاهش دنده به عنوان تابعی از قطر دو چرخ دنده درگیر تعریف می‌شود. اما در نوع حلزونی، این نسبت از روی تعداد راه‌های حلزون و تعداد دندانه‌های چرخ حلزون تعیین می‌شود. به شکل زیر توجه کنید. در حلزون تک‌راهه، هر دور کامل چرخیدن حلزون  (360 درجه)، چرخ دنده را به اندازه یک دندانه پیش می‌برد. بنابراین، به عنوان مثال اگر تعداد دندانه‌های چرخ دنده 24 عدد باشد، نسبت کاهش دنده برابر با 24:1 خواهد بود. نسبت کاهش دنده برای حلزونی که چند راه دارد، با تقسیم تعداد دندانه‌های چرخ حلزون به تعداد راه‌های حلزون تعریف می‌شود.

پارامترهای هندسی چرخ دنده حلزونی در شکل روبرو نشان داده شده است. معمولاً زاویه مارپیچ در حلزون و چرخ حلزون با یکدیگر تفاوت دارند. در بیشتر مواقع، زاویه مارپیچ روی حلزون، بزرگ و زاویه مارپیچ روی چرخ حلزون، کوچک است. زاویه پیشروی حلزون را با λ  و زاویه پیشروی چرخ حلزون را با ψG  نشان می‌دهیم. همان‌طور که در شکل زیر مشاهده می‌کنید، این دو زاویه متمم هستند. برای مشخص کردن گام در مجموعه چرخ دنده حلزونی، گام محوری را با px  و گام دایره‌ای را با pt  نشان می‌دهیم. اگر زاویه محور ۹۰ درجه باشد، این دو مقدار باهم برابرند. قطر گام در چرخ حلزون همانند چرخ دنده ساده و به صورت dG=NGpt/π  محاسبه می‌شود.

با دقت در شکل در می‌یابیم که قطر گام حلزون ارتباطی با تعداد دندانه‌های آن ندارد. به طور کلی، قطر گام حلزون در بازه C0.875/3.0 ≤ dW ≤ C0.875/1.7  قرار می‌گیرد. پارامتر C  فاصله مرکزی است. در این حالت، ظرفیت اسب بخار چرخ دنده در حالت بهینه قرار می‌گیرد. پیشروی L  و زاویه پیشروی λ  را می‌توان با استفاده از رابطه‌های زیر به هم تبدیل کرد.

L=pxNW

 tan (λ)=L/πdW

منبع:وب سایت فرادرس