علبة تروس حلزونية متوازية من سلسلة F من تاجر جملة صيني لآلات التحريك، علبة تروس كوكبية مقابل علبة تروس حلزونية

خصائص الضوضاء والاهتزازات في علبة التروس الحلزونية

تُستخدم علبة التروس الحلزونية عادةً في نقل عزم الدوران أو السرعة أو كليهما. وتتمثل وظيفتها الأساسية في تدوير جزء دائري من الآلة مع تعشيقها في الوقت نفسه مع أجزاء مسننة أخرى. وهي تعمل وفق مبدأ الرافعة نفسه.

التطبيقات النموذجية

تشمل التطبيقات النموذجية لعلب التروس الحلزونية السيور الناقلة، والمراوح، والمصاعد. كما تُستخدم في صناعة البلاستيك والمطاط. ومن مزاياها الأساسية تقليل الاهتزاز، وخفض مستوى الضوضاء، وزيادة قدرة تحمل الأحمال. كما أنها معروفة بمتانتها وهدوئها مقارنةً بالتروس المستقيمة.
هناك عدة عوامل يجب مراعاتها عند اختيار مجموعة التروس المناسبة لتطبيق معين. تشمل هذه العوامل متطلبات الطاقة، ومتطلبات عزم الدوران، والبيئة التي ستعمل فيها. كما يجب مراعاة المحامل ومواد التشحيم.
تُستخدم التروس الحلزونية في التطبيقات التي تتطلب تحمل أحمال ثقيلة، نظرًا لقدرتها العالية على تحمل الأحمال. كما أنها أقل تكلفة من التروس المستقيمة. مع ذلك، فإن كفاءتها أقل من كفاءة التروس المستقيمة، ويعود ذلك إلى كبر حجم أسنانها. كما أنها تتحمل حملاً ديناميكيًا أقل، مما يقلل من تآكلها.
تُستخدم التروس الحلزونية أيضًا في التطبيقات عالية السرعة، ويمكن استخدامها مع الأعمدة غير المتوازية. وعادةً ما تُفضّل على التروس المستقيمة في هذه التطبيقات. مع ذلك، فإن التروس الحلزونية عُرضةٌ لعدم المحاذاة بسبب الدفع المحوري، ويمكن تصحيح ذلك بضبط موضع المحمل.
يمكن استخدام التروس الحلزونية أيضاً كترس لنقل الطاقة، وهي شائعة الاستخدام في أنظمة نقل الحركة في صناعة السيارات. كما تُستخدم في العديد من التطبيقات الصناعية الأخرى، مثل المنافيخ، والمغذيات، والمبردات، والناقلات. ويمكن استخدامها أيضاً في صناعات الأغذية والنفط.
أكثر أنواع علب التروس الحلزونية شيوعاً هي علب التروس الحلزونية المفردة والمزدوجة. تحتوي التروس الحلزونية المفردة على قسم حلزوني واحد موازٍ للمحور. كما تتوفر أيضاً علب تروس ذات أسنان منحنية على شكل قوس دائري.

خصائص الضوضاء والاهتزازات

تُعدّ خصائص الضوضاء والاهتزاز والخشونة (NVH) لعلبة التروس الحلزونية من الاعتبارات الرئيسية في تطوير منتجات نقل الحركة الجديدة. ويمكن قياس هذه الخصائص باستخدام تحليل الموجات الصغيرة، وتحليل الرتب، وتحليل الطاقة الإحصائي. تُستخدم هذه التقنيات عادةً في مجال التردد، ولكن يمكن استخدامها أيضًا في مجال الزمن الحقيقي.
تعتمد أبسط طرق قياس الضوضاء والاهتزازات على تحليل الأنماط لتحديد كمية الضوضاء المنقولة. تستخدم النماذج المبسطة تغيرات الصلابة الجيبية، ولكن يمكن استخدامها أيضًا لدراسة التأثيرات الخاصة.
يُعدّ سلامة سلسلة الإشارة أحد أهم جوانب قياس الضوضاء والاهتزازات والخشونة (NVH). تتأثر سلسلة الإشارة بتأثير تعشيق التروس واهتزاز علبة التروس الرئيسية. تتمثل الخطوة الأولى في قياس NVH في تحديد سلسلة الإشارة، وذلك بمقارنة الإشارات المسجلة على محول تناظري رقمي أو قرص صلب. بعد ذلك، وباستخدام تحويلات فورييه السريعة، تُحوّل الإشارات من المجال الزمني إلى المجال الترددي.
لتحليل الضوضاء والاهتزازات والخشونة، من المهم الحصول على نموذج أولي مطابق للمركبة الإنتاجية. هذا ضروري في المراحل الأولى من التصميم، حيث أن التغييرات في المنتج النهائي غالباً ما تتطلب تعديلات جوهرية في التصميم.
بالنسبة لعلب التروس الحلزونية، تتمثل الميزة الرئيسية لتصميم وحدة عكسية في أن علبة التروس الشعاعية أكثر اقتصادية في الإنتاج. تستخدم علبة التروس الشعاعية نفس أدوات قطع الأسنان المستخدمة في التروس المستقيمة، ولكن يمكن إنتاجها بتكلفة أقل.
تتميز التروس الحلزونية بخصائص أساسية، منها زيادة مساحة التلامس وقوة التحمل. ولذلك، تُستخدم علبة التروس الحلزونية عادةً في التطبيقات التي تتطلب تحمل أحمال عالية. مع ذلك، تميل علب التروس الحلزونية إلى إنتاج كفاءة أقل من علب التروس المستقيمة.
يمكن أن يؤدي التشوه الحراري للمحامل إلى تغيير خصائص الضوضاء والاهتزاز والخشونة لنظام نقل الحركة الحلزوني. تتناول هذه الدراسة تأثير ارتفاع درجة حرارة المحامل على الخصائص الديناميكية غير الخطية لنظام التروس الحلزوني.

الحلزون

بالمقارنة مع التروس التقليدية، تتميز التروس الحلزونية بسطح تلامس أكبر وضوضاء أقل. تُعد هذه التروس خيارًا ممتازًا للاستخدامات المنزلية والصناعية الخفيفة، خاصةً في التطبيقات التي تتطلب كفاءة عالية.
تُنتج التروس الحلزونية قوة دفع محورية باستخدام مادة تشحيم خاصة. وتُستخدم في صناعات متنوعة، مثل السيارات والنفط والأغذية والبلاستيك والنسيج. كما تُستخدم في المنافيخ والمغذيات والمحركات المُزوَّدة بتروس.
في التروس الحلزونية، يوجد سنٌّ خاص بزاويةٍ مع محور الدوران. يحافظ هذا السن على التلامس أثناء دوران الترس حتى يُصبح مُتعشّقًا تمامًا. عادةً، تتراوح الزاوية بين الحلزون ومحور الدوران بين 15 و30 درجة. تُعدّ هذه الزاوية مهمةً لتحديد عدد الأسنان.
بالمقارنة مع التروس ذات القطع المستقيم، تتمتع التروس الحلزونية بنسبة قدرة إلى وزن أعلى. وهذا يعني أن التروس الحلزونية يمكنها تحمل أحمال أكبر.
تُستخدم التروس الحلزونية عادةً في أزواج، ويحتوي كل ترس على سن على شكل حرف V. صُمم هذا السن لزيادة نسبة التلامس مع الحفاظ على حد أدنى مقبول من الخلوص السفلي. مع ذلك، قد ينكسر طرف السن إذا كان رقيقًا جدًا.
يُعدّ التعريف الرياضي لزاوية الحلزون أمرًا بالغ الأهمية لتصميم التروس الحلزونية. وقد تمّ تعريف زاوية الحلزون في قسم هندسة أسنان التروس الحلزونية.
تُستخدم الزاوية بين اللولب ومحور الدوران لحساب نسبة التلامس المحوري للترس. تُعرَّف هذه النسبة بأنها مجموع عدد خطوط التلامس، أو الأسنان. إذا كانت نسبة التداخل بين زوج من التروس صفرًا، فإن نسبة التلامس المحوري تكون صفرًا أيضًا.
يمكن أن يكون صندوق التروس الحلزوني نظام نقل عالي الكفاءة، ولكنه قد يعاني من خطأ في النقل. وينتج هذا الخطأ عن قوة الدفع المحورية التي تتبدد عند تلامسها مع سنّ مقابل. ولتقليل فقد الطاقة في صندوق التروس الحلزوني، طُوّرت عدة طرق.

المستويات العرضية والعمودية للأسنان

بشكل عام، تحتوي أسنان التروس الحلزونية على مستويين: المستوى العرضي والمستوى العمودي. المستوى العمودي عمودي على مستوى الخطوة، بينما المستوى العرضي عمودي على المستوى المحوري.
عندما يكون السنّان متلامسين، يكون الحمل عموديًا على السطح عند نقطة التلامس. يُعرف هذا بزاوية الضغط. وتعتمد هذه الزاوية على الموضع القطري للسن على محور العمود. كما يمكن استخدام هذه الزاوية لوصف شكل السنّ.
في التروس الحلزونية، تُعرف زاوية الضغط العادية بأنها زاوية خط الحمل في المستوى العمودي على محور السن. من المهم معرفة زاوية الضغط عند حساب القوى في زوج التروس الحلزونية. تتراوح هذه الزاوية عادةً بين 15 و30 درجة.
علبة التروس الحلزونية هي الأكثر استخدامًا. تتكون من مجموعة من التروس الحلزونية المتصلة بمحاور متوازية. تُستخدم أيضًا في المنافيخ، وصناعة النسيج، والسكر، والتطبيقات البحرية. تتميز بمستوى تلامس أعلى واهتزاز أقل من التروس التقليدية.
تُستخدم التروس الحلزونية في المغذيات، والمراوح، وتطبيقات المطاط والبلاستيك. وهي أقل ضجيجًا من التروس التقليدية، وهو أمر بالغ الأهمية في صناعة الأغذية. كما أنها تنقل أحمالًا أكبر. وتتميز أيضًا بالمتانة، ويمكن استخدامها في المراوح.
تتميز التروس الحلزونية بمسار أسنان مائل. وهي أقل ضجيجًا من التروس التقليدية، مما يجعلها مثالية للتطبيقات البحرية. كما أنها تنقل الدوران بسلاسة، وتتمتع بقوة دفع محورية فعالة، وتقلل من الاهتزازات. وتُستخدم في العديد من التطبيقات الصناعية، بما في ذلك صناعة النفط والصناعات الغذائية.
تحتوي التروس الحلزونية على محاور غير متوازية على دائرتين رئيسيتين: دائرة الخطوة وقطر الجذر. يمكن أن تختلف هاتان الدائرتان، لذا يمكن استخدام أشكال أسنان مختلفة في نظام المعامل الشعاعي.

تأثير الدفع الخارجي على التروس الحلزونية

نظراً لأن علب التروس غالباً ما تُشكّل عنصراً أساسياً في أنظمة نقل الحركة، فقد تمّ بحث تأثير الدفع الخارجي عليها. تقدّم هذه الورقة نموذجاً نظرياً، مدعوماً بقياسات تجريبية. وتركّز بشكل خاص على تأثيرات طوق الدفع على مسار نقل الطاقة.
لقد ثبت بنجاح أن طوق الدفع يقلل من قوة الدفع المحورية بين التروس الحلزونية. كما أنه يقلل من التأثير الصوتي لعلبة التروس عن طريق تخفيف قوة الصوت المنبعث. وقد تحقق ذلك من خلال دمج آلية تخميد صوتي تتضمن تخميد رايلي. ويُعد غشاء الزيت المحيط بطوق الدفع عنصر تخميد إضافي.
إضافةً إلى تقليل اهتزاز علبة التروس، قد يُخفف التخميد الناتج عن طبقة الزيت من درجات الحرية المترابطة. ولاختبار ذلك، تم تطوير نموذج نظري لعلبة تروس مزودة بحلقة دفع. ثم استُخدم هذا النموذج في نموذج محاكاة ديناميكيات علبة التروس لتحليل تأثيرات حلقة الدفع على مسار نقل الطاقة.
يُظهر النموذج الجزئي الأول كيف يُمكن لطبقة الزيت وقوة الصوت المُشع أن تُؤثر على الأداء الصوتي لعلبة التروس. وعلى وجه الخصوص، تتم مقارنة مستويات ضغط الصوت للترددات المُثيرة عند الغطاء العلوي لعلبة التروس في الاتجاه الرأسي. وقد تم ذلك باستخدام مقياس تسارع.
النموذج الجزئي الثاني هو محاكاة للصوت المنبعث من غلاف علبة التروس. ويتم ذلك باستخدام مزيج من إثارة المحرك وإثارة تعشيق التروس. ويتم ذلك عن طريق قياس تردد الصوت المنبعث عند أربع تركيبات مختلفة من عزم الدوران والسرعة.
بالإضافة إلى ذلك، تم تقطيع الترس الحلزوني إلى عدد غير محدد من المقاطع العرضية. ثم تم تركيب كل ترس على عمود يدور بتوقيت مختلف. تمت مقارنة الترس الحلزوني بترس أسطواني مماثل للمقارنة. يتميز الترس الأسطواني بإجهاد جذر أعلى، لكن إجهاد التلامس النسبي فيه ليس كبيرًا مقارنةً بالترس الحلزوني.

editor by CX 2023-05-26