علبة تروس صناعية حلزونية مخروطية عالية الجودة من سلسلة K، صينية الصنع، لمحركات كهربائية.

علبة تروس حلزونية

يُمكن استخدام علبة تروس حلزونية لتحسين دقة الآلة بشكل كبير وتقليل تأثيرات الاهتزازات وارتطام محور العمود. علبة التروس عبارة عن جزء دائري في الآلة يحتوي على أسنان تتشابك مع أسنان أخرى. تُصنع هذه الأسنان عن طريق قطعها أو إدخالها، وهي مصممة لنقل السرعة وعزم الدوران.

انزلاق

من بين أنواع علب التروس العديدة، تُعد علبة التروس الحلزونية الأكثر شيوعًا. ويعود ذلك إلى اعتمادها على التلامس الانزلاقي. يبدأ التلامس بين سني الترس من بداية أحد السنين، ثم ينتقل تدريجيًا إلى تلامس خطي مع دوران الترس.
التروس الحلزونية هي تروس أسطوانية الشكل ذات أسنان مقطوعة بزاوية معينة بالنسبة للمحور. تُمكّن هذه الزاوية التروس الحلزونية من التقاط انعكاس السرعة عند خط التماس نتيجة الاحتكاك الانزلاقي، مما يؤدي إلى حركة أكثر سلاسة وتآكل أقل. علاوة على ذلك، فإن علبة التروس الحلزونية أكثر متانة وأقل ضجيجًا من علب التروس الأخرى.
تنقسم التروس الحلزونية إلى فئتين. تضم المجموعة الأولى التروس الحلزونية ذات المحاور المتقاطعة، والتي تُستخدم عادةً في أعمدة موزعات محركات السيارات/مضخات الزيت. أما المجموعة الثانية فتضم التروس ذات زاوية الحلزون الصفرية، والتي لا تُنتج قوى محورية. مع ذلك، فإنها تُولّد حرارة، مما يُؤدي إلى انخفاض الكفاءة.
غالباً ما يُساء فهم تصميم علبة التروس الحلزونية، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التشغيل. إضافةً إلى ذلك، لا تتمتع علبة التروس الحلزونية بنفس نسبة عزم الدوران/$ التي تتمتع بها التروس الكوكبية ذات زاوية الحلزون الصفرية.
عند تصميم التروس، من المهم مراعاة تأثيرات انزلاقها. فالانزلاق قد يؤدي إلى الاحتكاك، مما قد يتسبب في فقدان نقل الطاقة. كما أنه يؤدي إلى توزيع غير متساوٍ للحمل، مما يقلل من قدرة علبة التروس الكوكبية الحلزونية على تحمل الأحمال.
بالإضافة إلى ذلك، يتجاهل الباحثون عادةً صلابة تعشيق التروس الحلزونية. وقد تم اقتراح نموذج تحليلي لصلابة تعشيق التروس الحلزونية.

قوى الدفع المحورية

تتوفر عدة خيارات للتعامل مع قوى الدفع المحورية في علب التروس الحلزونية. وأبرزها استخدام ترس حلزوني مزدوج لموازنة مركبة القوة. وثمة خيار آخر يتمثل في استخدام محمل دفع ذي قدرة تحمل أقل، ليصبح بذلك مكونًا قابلًا للاستهلاك.
لنقل القوة، يجب توزيعها على طول خط التماس. هذه القوة هي مجموع مركبات القوة المماسية والشعاعية والمحورية. يجب نقل جميع هذه المركبات من المصدر إلى المخرج. هذه عملية معقدة تتضمن استخدام التروس.
يجب نقل مركبة القوة المحورية عبر التروس. ثم تُقسّم القوة المحصلة إلى مركبات متعامدة، وتُقسّم بدورها إلى اتجاهات الدفع. أما مركبة القوة القطرية فتمتد من نقطة التلامس إلى مركز الترس المُدار.
يتحدد مُركّب القوة المحورية أيضًا بحجم قطر دائرة الخطوة للترس. فكلما زاد قطر دائرة الخطوة، زاد عزم الدوران على المحمل. وبالمثل، فإن زيادة نسبة التروس تُنتج نقلًا أعلى لعزم الدوران.
تجدر الإشارة إلى أن مركبة القوة المحورية لا تمثل سوى جزء صغير من القوة الكلية. أما القوة العمودية فتتوزع على طول خط التماس.
إن الترس الحلزوني المزدوج ليس نسخة طبق الأصل من الترس المتعرج، بل يتكون من نصفين متساويين. ويُستخدم الترس الحلزوني المزدوج بدلاً من الترس المتعرج، كما أنه يتمتع بنفس زاوية الحلزون.

تقليل التأثير على محور العمود

زيادة زاوية حلزون زوج التروس تقلل من تأثيرات الرنين على محور عمود علبة التروس الحلزونية. مع ذلك، لن يقلل هذا من الاهتزاز الكلي في علبة التروس، بل سيزيده. وهذا قد يؤدي إلى أعطال إجهاد خطيرة في نظام نقل الحركة.
يعود ذلك إلى أن زاوية الحلزون تؤثر على خط التماس بين السنين. فكلما زادت زاوية الحلزون، قلّ طول خط التماس. كما أنها تؤثر على القوة العمودية ونصف قطر انحناء الأسنان. وتؤثر زاوية الضغط أيضاً على نصف قطر الانحناء.
تتميز التروس الحلزونية بعدة مزايا مقارنةً بالتروس المستقيمة، منها: انخفاض الاهتزازات، وانخفاض مستوى الضوضاء والاهتزازات والخشونة، وسلاسة التشغيل تحت الأحمال الثقيلة. كما أنها تتمتع بقدرة عزم دوران أفضل. مع ذلك، فإنها تُنتج احتكاكًا أعلى، وتتطلب أساليب خاصة للتحكم في قوى الدفع.
تتمثل الخطوة الأولى في الحد من تأثيرات الرنين في ضبط تردد تعشيق التروس الحلزونية. ويمكن تحقيق ذلك بتغيير معاملات الإزاحة في الترس. فإذا كانت معاملات الإزاحة كبيرة جدًا، فسيتعرض الترس لتأثيرات الرنين. كما تتأثر زاوية الحلزون بمعاملات الإزاحة. لذا، من المهم التحكم في هندسة الترس للحد من تأثيرات الرنين.
بعد ذلك، تم فحص تأثير بنية الشبكة وسماكة الحافة على إجهاد جذر الترس. وقد تم قياس هذه التأثيرات باستخدام مقياس الإجهاد. وتشير النتائج إلى أن أقصى إجهاد لجذر الترس يتحقق عند الوصول إلى أسوأ وضعية تعشيق.

تشغيل أكثر هدوءًا

بالمقارنة مع التروس المستقيمة، تتميز التروس الحلزونية بهدوء تشغيلها، ويعود ذلك إلى أسنانها الأكبر حجماً. إضافةً إلى ذلك، تتمتع بقدرة تحمل أعلى للأحمال، كما أنها تعمل بسلاسة أكبر وبسرعات أعلى. وتُعد التروس الحلزونية بديلاً جيداً للتروس المستقيمة.
يُعدّ معامل تلامس التروس أهمّ عاملٍ في خفض الضوضاء. ويتراوح هذا المعامل من أقل من 1 إلى أكثر من 10، ويُحدّد بعدد الأسنان التي تتقاطع مع خطّ محورٍ موازٍ عند دائرة اللب. كما يُعدّ مؤشراً جيّداً على مستوى خفض الضوضاء الذي توفّره التروس الحلزونية.
بالإضافة إلى ذلك، تتميز التروس الحلزونية بانحناء أقل عند الصدم مقارنةً بالتروس المستقيمة. ويعود ذلك إلى انزلاق نقطة التلامس على طول السطح الحلزوني لكل سن، مما يُضيف أيضاً تخميداً داخلياً لنظام التروس.
على الرغم من أن التروس الحلزونية أقل ضجيجًا من التروس المستقيمة، إلا أنها تتعرض لتآكل كبير، مما قد يؤثر على أدائها. مع ذلك، يمكن تحسين نعومة سطح الأسنان عن طريق التجليخ. إضافةً إلى ذلك، يُسهم تشغيل التروس في الزيت في تحسين نعومة سطح الأسنان.
تُستخدم التروس الحلزونية في العديد من الصناعات، منها صناعة السيارات في ناقلات الحركة، والقطاع الزراعي، والشاحنات الثقيلة.
تُعرف التروس الحلزونية أيضاً بأنها تولد حرارة أقل وتعمل بهدوء أكبر من التروس الأخرى. كما أنها قادرة على نقل الطاقة بشكل متوازٍ بين محاور متوازية أو غير متوازية.

دقة محسّنة

يُعدّ تحسين دقة علبة التروس الحلزونية عاملاً أساسياً في تشغيلها وموثوقيتها. وتعتمد دقة علبة التروس على عدة عوامل، من أهمها شكل الترس وخطوة التروس. كما يجب مراعاة متطلبات الطاقة اللازمة لتشغيل نظام التروس.
يُعدّ شكل الترس الحلزوني أكثر خصائصه حساسية. فإذا لم يكن متناظرًا، سيعمل الترس مع ترس مستقيم مزعج. إضافةً إلى ذلك، يُعدّ شكل الترس الحلزوني أيضًا الأكثر حساسية للرصاص.
يلعب صندوق التروس الحلزوني دورًا رئيسيًا في نقل الطاقة في التطبيقات الصناعية. ومع ذلك، فإن ظروف التشغيل القاسية تجعله عرضة لمجموعة متنوعة من الأعطال.
يعتمد أداء علبة التروس الحلزونية على دقة كل ترس على حدة، ويتحقق ذلك بتقليل الخلوص. ومن الطرق الشائعة لتقليل الخلوص هو الوصول إلى جميع المواضع المستهدفة من اتجاه واحد، مما يقلل أيضًا من ضوضاء ناقل الحركة.
يمكن تحسين دقة علبة التروس الحلزونية باستخدام علبة تروس إلكترونية مرنة، مما يقلل من درجة الالتواء ويزيد من دقة تصنيع التروس.
يمكن لعلبة التروس الحلزونية المزودة بعلبة تروس إلكترونية أن تزيد من دقة تعويض الالتواء، وأن تُحسّن الربط بين المحاور B وC وZ. علاوة على ذلك، تضمن علبة التروس الإلكترونية الربط بين المحاور Y وZ وC.
يمكن تحسين دقة علبة التروس الحلزونية بحساب خطأ موضع مجموعة التروس. ويُعدّ انحراف خطوة التروس وانحراف زاوية الحلزون نوعين من أخطاء الموضع.

انخفاض الاهتزاز

يُمكن استخدام علب التروس الحلزونية لتقليل الاهتزاز والضوضاء. تُستخدم هذه التروس في تطبيقات متنوعة، بما في ذلك ناقلات الحركة في السيارات. علاوة على ذلك، تتميز هذه التروس بهدوئها الكافي للعمل في التطبيقات التي تتطلب بيئة هادئة.
باستخدام برنامج CZPT، تمت مقارنة ثلاثة تصاميم مختلفة لهياكل علب التروس. تم الحفاظ على الأبعاد الخارجية وكتلة كل تصميم ثابتة، ولكن تم استخدام كميات مختلفة من الدعامات الطولية والعرضية. ثم قورنت النماذج الناتجة بالنتائج التجريبية. بالإضافة إلى ذلك، تم تحليل استجابة الاهتزاز الحر لهذه النماذج. تظهر النتائج في الشكل 5.
فيما يتعلق بتقليل الضوضاء، يُنتج النموذج الخلوي أدنى مستوى لضغط الصوت. مع ذلك، يُنتج النموذج المتقاطع مستوى صوت أعلى. كما يُحقق النموذج الخلوي نتائج أفضل من حيث نسبة الذروة إلى الذروة.
يمثل زوج التروس في مرحلة الإدخال مصدر الطاقة لزوج التروس في مرحلة الإخراج. كما تُدرس اهتزازات زوج التروس في مرحلة الإخراج، وذلك من خلال رسم مخطط طوري ومخطط في مجال التردد. وتُدرس تأثيرات عزم الدوران المحرك وسرعة الترس الصغير على الاهتزازات بطريقة عددية. كما يُدرس التطور الزمني للقوة العمودية وصلابة المُزَلِّق.
يؤدي تعديل ترس مرحلة الإدخال إلى تقليل اهتزاز زوج التروس في مرحلة الإدخال. ويتحقق هذا التقليل بإضافة دعامة محمل مزدوجة لعمود الإدخال.

editor by CX 2023-05-24