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हेलिकल गियरबॉक्स के फायदे

हेलिकल गियरबॉक्स आमतौर पर औद्योगिक उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाते हैं। ये आमतौर पर बिजली उत्पादन इकाइयों में पाए जाते हैं, जहां ऊर्जा इनपुट को आउटपुट में परिवर्तित किया जाता है। हेलिकल गियरबॉक्स कई प्रकार के होते हैं, जिनमें स्पाइरल और हेरिंगबोन शामिल हैं। अपने प्रोजेक्ट के लिए किसी एक को चुनने से पहले आपको विभिन्न प्रकारों से परिचित होना चाहिए।

हेलिक्स कोण

सामान्यतः, गियर के दांत और उसके शाफ्ट अक्ष के बीच के कोण को हेलिक्स कोण कहा जाता है। यह कोण गति रूपांतरण और शक्ति स्थानांतरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इसे लीड कोण से भ्रमित नहीं करना चाहिए, जिसका उपयोग गियर के अक्ष के लंबवत रेखा को संदर्भित करने के लिए किया जाता है।
हेलिकल गियरबॉक्स का उपयोग कई औद्योगिक अनुप्रयोगों में होता है। तेल और चीनी उद्योग, ब्लोअर और फीडर जैसे उपकरण हेलिकल गियर का उपयोग करते हैं। ये स्पर गियर की तुलना में अधिक सुचारू और शांत संचालन प्रदान करते हैं।
हेलिकल गियरबॉक्स को मॉड्यूलर तरीके से बनाया जा सकता है। इससे निर्माण अधिक किफायती हो जाता है और पुर्जों को आसानी से बदला जा सकता है। इन गियरबॉक्स का उपयोग बंद गियर सिस्टम में भी किया जाता है। हेलिकल गियरबॉक्स में, बॉक्स के प्रत्येक भाग को अलग-अलग दिशा में तिरछा रखना आवश्यक होता है। इससे पुर्जे की अखंडता बनाए रखने में मदद मिलती है।
हेलिकल गियर का उपयोग उन अनुप्रयोगों में किया जा सकता है जिनमें उच्च गुणवत्ता नियंत्रण की आवश्यकता होती है। यह घिसावट के प्रभावों को कम करने के लिए आवश्यक है। समकोण पर चलने वाले हेलिकल गियर के लिए अत्यधिक दबाव वाले स्नेहक (लुब्रिकेंट) का उपयोग अनुशंसित है। हालांकि, कांस्य गियर के लिए इनकी अनुशंसा नहीं की जाती है।
हेलिक्स कोण के अलावा, संपर्क अनुपात भी गियर के प्रदर्शन को प्रभावित करता है। दांतों के बीच जितना अधिक सतह संपर्क होगा, फिसलन उतनी ही अधिक होगी। उत्पन्न ऊष्मा भी प्रदर्शन के लिए हानिकारक होती है। दांतों की सतहों के बीच घर्षण को कम करने वाले स्नेहक का उपयोग करना आवश्यक है। उचित स्नेहन से घिसाव कम होता है और ऊष्मा न्यूनतम होती है।
किसी गियर के लिए इष्टतम हेलिक्स कोण निर्धारित करते समय, गियर के व्यास पर विचार करना महत्वपूर्ण है। हेलिकल गियर के लिए न्यूनतम हेलिक्स कोण 15 से 30 डिग्री होता है। उच्च हेलिक्स कोण गियर द्वारा उत्पन्न अक्षीय बल को बढ़ाता है, और निम्न हेलिक्स कोण संपर्क तनाव को बढ़ाता है।

सर्पिल गियर

हेलिकल गियरबॉक्स में स्पाइरल गियर का उपयोग करने से कई फायदे मिलते हैं, जिनमें सुचारू संचालन और शांत परिचालन शामिल हैं। इसके अलावा, हेलिकल गियरबॉक्स अत्यधिक प्रभावी होते हैं और अधिक भार सहन कर सकते हैं। स्पाइरल गियर अधिक किफायती भी होते हैं। हालांकि, इनका उत्पादन अधिक कठिन होता है।
हेलिकल गियर, स्पर गियर के समान होते हैं क्योंकि इनमें दांत एक कोण पर स्थित होते हैं। हालांकि, हेलिकल गियर में दांतों का हेलिक्स कोण स्थिर नहीं होता है। यह कोण दूसरे गियर के साथ दांत के संपर्क की स्थिति को प्रभावित करता है। यह दांतों के सामान्य बल को भी प्रभावित करता है।
गियर के दांतों का हेलिक्स कोण भी गियर के घूर्णन की दिशा पर निर्भर करता है। उदाहरण के लिए, 15 डिग्री के हेलिक्स कोण वाला स्पाइरल गियर आमतौर पर गियर के अक्ष के लंबवत होता है। इसी प्रकार, 30 डिग्री के हेलिक्स कोण वाला हेलिकल गियर आमतौर पर गियर के अक्ष के तिरछा होता है।
हेलिकल गियर समानांतर न होने वाले शाफ्टों को जोड़ने का एक तरीका भी प्रदान करते हैं। इन गियरों का उपयोग आमतौर पर कन्वेयर, खाद्य उद्योग, प्लास्टिक उद्योग और तेल उद्योग जैसे उद्योगों में किया जाता है। हेलिकल गियरों का मुख्य लाभ यह है कि वे स्पर गियरों की तुलना में अधिक सुचारू रूप से चलते हैं। हालांकि, इसका नुकसान यह है कि इनमें घिसाव और घर्षण अधिक होता है।
हेलिकल गियर का उपयोग समानांतर शाफ्टों के बीच गति संचारित करने के लिए भी किया जाता है। हेलिकल गियर का उपयोग उच्च भार वाले अनुप्रयोगों में भी होता है। यही कारण है कि ये भारी-भरकम कार्यों के लिए एक अच्छा विकल्प हैं।
भार वहन क्षमता के मामले में भी हेलिकल गियर, स्पर गियर से बेहतर होते हैं। हेलिकल गियर, स्पर गियर की तुलना में अधिक सुचारू और शांत होते हैं। हालांकि, इनमें घर्षण गुणांक भी अधिक होता है। इसके अलावा, इन्हें काटने के लिए विशेष हॉबिंग कटर की आवश्यकता होती है।
हेलिकल गियर को मानक समतल में उनके संदर्भ खंड के अनुसार भी वर्गीकृत किया जा सकता है। घूर्णन समतल में संदर्भ खंड वाले हेलिकल गियर का केंद्र अंतराल स्पर गियर के केंद्र अंतराल के समान होता है।

हेरिंगबोन गियर

विभिन्न प्रकार के गियरबॉक्सों में, हेलिकल गियरबॉक्स सबसे आम है। इसका व्यापक रूप से औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, जैसे कि गियर वाले मोटर, वर्म गियरबॉक्स और प्लेनेटरी गियर ट्रेन।
हेलिकल गियर एक दिशात्मक गियर होता है जिसका अक्ष ऊर्ध्वाधर होता है। इसकी अनूठी विशेषता हेलिक्स कोण है, जो इंडेक्सिंग बेलनाकार सतह पर हेलिक्स का कोण होता है। डिज़ाइन में हेलिक्स कोण का मान आठ से पंद्रह डिग्री के बीच निर्धारित किया जाता है। वास्तविक रेडियल पिच, जो गियर के दक्षिणावर्त घूमने पर उसकी पिच होती है, हेलिक्स कोण के साथ बदलती रहती है।
हेलिकल गियर को टर्निंग और स्टैंडर्ड प्लेन में संदर्भ खंड के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। स्टैंडर्ड प्लेन में संदर्भ खंड वाले हेलिकल गियर में स्पर गियर के समान ही दांतों की संख्या होती है। वहीं, टर्निंग प्लेन में संदर्भ खंड वाले हेलिकल गियर में स्पर गियर के समान ही केंद्र अंतराल होता है।
हेलिकल गियर का मुख्य लाभ उच्च शक्ति-भार अनुपात है। इसके अलावा, ये कॉम्पैक्ट होते हैं और इनमें उत्कृष्ट मेसिंग क्षमता होती है।
इनका एक और फायदा इनकी उच्च टॉर्क वहन क्षमता है। यह हेलिक्स कोण को बढ़ाकर प्राप्त किया जा सकता है। हेलिक्स कोण जितना बड़ा होगा, गियर की गति उतनी ही सुचारू होगी। इसके अलावा, हेलिक्स कोण जितना बड़ा होगा, संयोग की डिग्री उतनी ही अधिक होगी। यह उच्च झटके और कंपन वाले अनुप्रयोगों में उपयोगी है।
हेरिंगबोन गियर की उत्पादन प्रक्रिया अन्य प्रकार के गियर की तुलना में अधिक कठिन और महंगी होती है। हेरिंगबोन गियर को काटना और आकार देना मुश्किल होता है। साधारण गियर हॉबिंग मशीन इस प्रकार के गियर के लिए उपयुक्त नहीं होती है। हालांकि, मिलिंग प्रक्रिया का उपयोग करके कुछ हेरिंगबोन गियर को प्रोसेस किया जा सकता है।
हेरिंगबोन गियर से संबंधित कुछ समस्याएं अक्षीय भार की कमी, उच्च घर्षण और अक्षीय घटक बलों का अवरोध हैं। हेरिंगबोन गियर में दांतों की आपस में जुड़ी हुई संरचना इन समस्याओं को कम करने में सहायक हो सकती है।

शोर, कंपन और कठोरता (एनवीएच) विशेषताएँ

ध्वनि और कंपन प्रतिरोध (NVH) परीक्षण नए ड्राइवलाइन उत्पाद विकास का एक महत्वपूर्ण पहलू है। यह आमतौर पर यात्री कारों के विकास के दौरान किया जाता है और इसका उपयोग बाहरी और आंतरिक शोर की गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है। हाइब्रिड वाहनों और इलेक्ट्रिक वाहनों में यह एक महत्वपूर्ण विषय है और ऑटोमोटिव उद्योग के विस्तार के साथ-साथ इसका महत्व भी बढ़ता जा रहा है।
एक सामान्य एनवीएच परीक्षण में रोलिंग रोड डायनेमोमीटर का उपयोग किया जाता है और संकेतों को रिकॉर्ड करके हार्ड डिस्क पर संग्रहीत किया जाता है। फिर इन संकेतों को संसाधित करके भिन्नता वितरण प्राप्त किए जाते हैं। अन्य बातों के अलावा, बड़े आकार के डीओई अध्ययनों को कुशलतापूर्वक संचालित करने के लिए एक लम्पड पैरामीटर सिस्टम डायनेमिक्स मॉडल विकसित किया गया था।
ध्वनि-घूर्णन (NVH) श्रृंखला के कई घटकों में से, बेवल गियर अंतिम ड्राइव में एक प्रमुख भूमिका निभाता है। इसकी विशेषताएं जटिल और समय के साथ बदलती रहती हैं, लेकिन इनका अध्ययन करना आवश्यक है।
इस शोधपत्र में बेवल गियर के लिए OTE गणना की एक नई विधि पर चर्चा की जाएगी। यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि बेयरिंग के तापीय विरूपण द्वारा इलेक्ट्रिक ड्राइव हेलिकल गियर ट्रांसमिशन सिस्टम के NVH प्रदर्शन में सुधार किया जा सकता है। गियर डिज़ाइन, बेयरिंग ऑप्टिमाइज़ेशन और ड्राइवलाइन सिस्टम डायनामिक्स को अनुकूलित करके एल्युमीनियम एक्सल डिज़ाइन में भी बेहतर NVH प्रदर्शन प्राप्त किया जा सकता है।
गियर श्रृंखला में कुछ कम ज्ञात ध्वनि-घर्षण (NVH) प्रदर्शन विशेषताएँ भी होती हैं। यह ज्ञात है कि गियर श्रृंखला एक उत्तेजना स्रोत है, और यह एक अन्य अध्ययन का विषय है। यह भी ध्यान देने योग्य है कि एक पेचदार गियर प्रणाली कार्य गति में परिवर्तन होने पर गैर-रैखिक व्यवहार प्रदर्शित करती है।

आवेदन

स्पूर गियर की तुलना में, हेलिकल गियर अधिक भार वहन क्षमता और सुचारू संचालन प्रदान करते हैं। बड़े दांतों के कारण ये कम शोर करते हैं। यही इनके व्यापक उपयोग के मुख्य कारण हैं।
हेलिकल गियर और स्पर गियर के बीच मुख्य अंतर उनके दांतों की कटाई के तरीके में होता है। हेलिकल गियर में दांतों को एक कोण पर काटा जाता है, ताकि एक ही दिशा में अधिक दांत आपस में क्रिया कर सकें। इससे झटके और कंपन कम होते हैं। हेलिकल गियर, स्पर गियर की तुलना में कहीं अधिक टिकाऊ होते हैं।
हेलिकल गियर का उपयोग विभिन्न अनुप्रयोगों में किया जा सकता है। गैर-समानांतर शाफ्ट की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में अक्सर स्पर गियर के बजाय हेलिकल गियर को ही चुना जाता है। ये प्रिंटिंग उद्योग, प्लास्टिक उद्योग और सीमेंट उद्योग में भी लोकप्रिय हैं। इनका उपयोग कन्वेयर और कूलर में भी किया जा सकता है।
हेलिकल गियर एक ऐसी सामग्री से बने होते हैं जो उत्कृष्ट स्थायित्व, जंग प्रतिरोध और उच्च भार वहन क्षमता प्रदान करती है। इनका उत्पादन भी कम खर्चीला होता है। इन्हें प्रेस फिट या चिपकने वाले पदार्थ का उपयोग करके शाफ्ट से जोड़ा जाता है। जोड़ने की विधि हब या इंटीग्रल शाफ्ट हो सकती है।
हेलिकल गियर रेडियल मॉड्यूल रूप में भी निर्मित होते हैं। यह सबसे किफायती विकल्प है। इससे हेलिकल गियर को कॉम्पैक्ट प्रारूप में निर्मित करना संभव हो जाता है। साथ ही, यह सुनिश्चित करता है कि बेयरिंग की स्थिति संबंधी सभी आवश्यकताएं पूरी हों।
हेलिकल गियरों का निर्माण विशेष ग्राइंडिंग पत्थरों से भी किया जाता है। प्रत्येक हेलिक्स कोण के लिए इनकी आवश्यकता होती है। हेलिक्स कोण वास्तविक रेडियल पिच निर्धारित करता है। यह दांत के सामान्य बल को भी प्रभावित करता है।
जब हेलिकल गियर को समानांतर शाफ्ट से जोड़ा जाता है, तो वे राइट-हैंडेड होते हैं। इन गियर को सामान्य मॉड्यूल सेट से या विशेष हॉबिंग टूल का उपयोग करके बनाया जा सकता है।

editor by czh 2023-01-17