चीन द्वारा निर्मित समरूप राइट एंगल शाफ्ट एस सीरीज हेलिकल वर्म गियर बॉक्स, कम शोर वाले हेलिकल गियरबॉक्स डिजाइन के साथ।

हेलिकल गियरबॉक्स

सामान्यतः, एक हेलिकल गियरबॉक्स में दो गियर होते हैं। इन दोनों गियरों के दांत कटे हुए होते हैं और इन्हें एक दूसरे में फिट किया जाता है। ये दोनों गियर मिलकर टॉर्क और गति संचारित करते हैं। इस प्रकार के गियरबॉक्स का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है।

काम के सिद्धांत

हेलिकल गियर बनाने में सस्ते होने के साथ-साथ सीधे कटे हुए स्पर गियर की तुलना में कई फायदे प्रदान करते हैं। सबसे पहले, ये सुचारू संचालन, कम कंपन और कम शोर प्रदान करते हैं। साथ ही, ये स्पर गियर की तुलना में अधिक भार वहन कर सकते हैं। इन गियरों का उपयोग खाद्य प्रसंस्करण, प्लास्टिक उद्योग और तेल उद्योग जैसे विभिन्न उद्योगों में किया जाता है।
हेलिकल गियर की एक और महत्वपूर्ण विशेषता दांतों का सुचारू और क्रमिक जुड़ाव है। इससे वे अधिक सुचारू रूप से कार्य करते हैं, विशेष रूप से भारी भार के नीचे काम करते समय। यह प्रक्रिया झटके और प्रतिघात को कम करती है, और घिसाव को भी कम करती है।
इसके अतिरिक्त, हेलिक्स कोण एक ऐसा चर है जिसे उपयोग के अनुसार समायोजित किया जा सकता है। कोण आमतौर पर बाएँ या दाएँ होता है, और देखने के कोण के आधार पर भिन्न हो सकता है।
हेलिकल गियर आमतौर पर कन्वेयर, ब्लोअर और लिफ्ट जैसे बंद गियर ड्राइव में उपयोग किए जाते हैं। ये सुचारू संचालन प्रदान करते हैं, जो इन्हें शांत संचालन की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श बनाता है। हालांकि, हेलिकल गियर, स्पर गियर की तुलना में शक्ति संचरण में कम कुशल होते हैं।
एक हेलिकल गियर के लिए परिकलित सापेक्ष संपर्क तनाव (RCS) एक स्पर गियर के समान होता है। हालाँकि, आयतन Vi, जो कि हेलिक्स पर निर्भर मात्रा है, भिन्न होता है। इस आयतन को हेलिकल पॉकेट के कुल आयतन के रूप में परिभाषित किया जाता है, जिसकी गणना सतह की चौड़ाई के अनुदिश समाकलन करके की जाती है। एक सामान्य पॉकेट का आयतन बिना हेलिक्स वाले हेलिकल पॉकेट के आयतन से अधिक होता है।
इसके अलावा, संपर्क अनुपात कम हो जाता है। इसका कारण यह है कि दो दांत एक दूसरे के समानांतर नहीं होते हैं। तेल की एक मोटी परत दांतों को आपस में संपर्क करने से रोकती है। यह परत गियर के दांतों की सतहों को ठंडा भी करती है।
सर्विस फैक्टर एक ऐसा आंकड़ा है जो गियर के उपयोग की परिस्थितियों को ध्यान में रखता है। यह आमतौर पर अधिकतम टॉर्क और उत्पन्न टॉर्क का अनुपात होता है।

क्षमता

हाल ही में किए गए गियरबॉक्स मापन अभियान के दौरान, 13 व्यावसायिक गियरबॉक्सों का व्यापक परीक्षण किया गया। दक्षता का मापन नाममात्र टॉर्क और पावर पर किया गया। इस शोधपत्र में प्रस्तुत दक्षता मानचित्र दर्शाते हैं कि प्रत्येक गियरबॉक्स की दक्षता लगभग समान है।
गियरबॉक्स की कार्यक्षमता गियर के दांतों की संख्या और उनके बीच के अनुपात पर निर्भर करती है। अनुपात जितना कम होगा, कार्यक्षमता उतनी ही अधिक होगी।
कार्यक्षमता पर लोड टॉर्क का भी प्रभाव पड़ता है। लोड टॉर्क जितना अधिक होगा, कार्यक्षमता उतनी ही कम होगी। यह बात विशेष रूप से उच्च अनुपात वाले गियरबॉक्स के लिए सत्य है।
विद्युत हानि संपर्क और ओवरलैप अनुपात से भी प्रभावित होती है। उच्च अनुपात वाले गियरबॉक्सों के लिए, कैटलॉग दक्षता और मॉडल-आधारित दक्षता के बीच का अंतर कम अनुपात वाले गियरबॉक्सों की तुलना में अधिक होता है। सौभाग्य से, स्नेहन में सुधार से यह अंतर कम हो रहा है।
हेलिकल गियरबॉक्स उद्योग में सबसे प्रभावी गियरबॉक्स है। यह समानांतर विन्यासों के बीच गति का स्थानांतरण करता है और स्पर गियर की तुलना में कम शोर करता है। ये गियर धीरे और सुचारू रूप से जुड़ते हैं, इसलिए इनमें टूट-फूट की संभावना कम होती है। साथ ही, ये अधिक शक्ति वहन क्षमता प्रदान करते हैं।
हालांकि हेलिकल गियर प्रभावी होते हैं, लेकिन ये पारंपरिक गियरों की तुलना में अधिक महंगे होते हैं। हालांकि, समय के साथ लागत में काफी बचत हो सकती है। अपने उपयोग के लिए गियरबॉक्स का चयन करने से पहले हेलिकल गियरबॉक्स के फायदों पर विचार करना महत्वपूर्ण है।
जब हेलिकल गियरबॉक्स और वर्म गियरबॉक्स की कार्यकुशलता की तुलना की जाती है, तो वर्म गियरबॉक्स अधिक कुशल होता है। हालांकि, कार्यकुशलता में अंतर अन्य कई गियरबॉक्सों की तुलना में उतना अधिक नहीं होता है।
हेलिकल गियरबॉक्स की कार्यक्षमता गियर की गति से भी प्रभावित होती है। गियरबॉक्स में बियरिंग के लिए पर्याप्त लुब्रिकेशन होना आवश्यक है। ड्राइव लाइन में जगह की आवश्यकता को भी ध्यान में रखना महत्वपूर्ण है।

आवेदन

हेलिकल गियरबॉक्स के अनुप्रयोग व्यापक हैं और इनका उपयोग कई उद्योगों में किया जाता है। इनमें से कुछ अनुप्रयोगों में मुद्रण उद्योग, रबर उद्योग, प्लास्टिक उद्योग, सीमेंट उद्योग, अर्थमूविंग उद्योग और रसायन उद्योग शामिल हैं।
हेलिकल गियरबॉक्स का उपयोग कन्वेयर और लिफ्टों में भी किया जाता है। ये बहुत टिकाऊ होते हैं और अधिक भार वहन कर सकते हैं। ये सीधे गियरबॉक्स की तुलना में कम शोर करते हैं। इनका उपयोग कई ऑटोमोबाइल ट्रांसमिशन में भी किया जाता है।
हेलिकल गियरबॉक्स दो समानांतर शाफ्टों के बीच शक्ति संचारित करते हैं। ये स्पर गियरों का एक अच्छा विकल्प हैं। ये आकार में छोटे होते हैं और कंपन और शोर को कम करते हैं। ये बहुत टिकाऊ भी होते हैं और गैर-समानांतर शाफ्टों में भी काम कर सकते हैं।
हेलिकल गियरबॉक्स का सबसे आम उपयोग ऑटोमोटिव उद्योग में होता है। अन्य उद्योगों में भी इनका उपयोग होता है। ये लिफ्ट, कन्वेयर और अन्य भारी औद्योगिक उपकरणों में बहुत उपयोगी होते हैं। ये गति को काफी हद तक कम करने की क्षमता प्रदान करते हैं और आमतौर पर स्वचालन नियंत्रण प्रणालियों में इनका उपयोग किया जाता है। इनका उपयोग खनन उद्योग और सीमेंट उद्योग में भी होता है।
हेलिकल गियरबॉक्स को विभिन्न संशोधनों के साथ निर्मित किया जा सकता है। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि कुछ उद्योगों को अलग-अलग गियरबॉक्स की आवश्यकता हो सकती है।
हेलिकल गियर में दांतों की संख्या अधिक होती है, जिससे घिसावट कम होती है। ये स्पर गियर की तुलना में कम शोर करते हैं। अधिक बल उत्पन्न करने की क्षमता के कारण ये उच्च गति वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श होते हैं। ये भार को कई अक्षों में वितरित करने में भी सक्षम होते हैं। इनका उपयोग उच्च झटके और कंपन वाले अनुप्रयोगों में भी किया जाता है।
हेलिकल गियरबॉक्स, स्पर गियर की तुलना में अधिक दक्षता से काम करते हैं। हालांकि, हेलिकल गियर की निर्माण लागत स्पर गियर की तुलना में अधिक होती है।
हेलिकल गियरबॉक्स का एक और फायदा यह है कि ये समकोण शाफ्टों के बीच शक्ति का स्थानांतरण कर सकते हैं। ये क्रॉस-एक्सिस गियर के साथ मिलकर काम कर सकते हैं, जिससे झटके लगने का प्रभाव समाप्त हो जाता है।

बदलाव

बाजार में विभिन्न उद्योगों के लिए हेलिकल गियरबॉक्स के कई प्रकार उपलब्ध हैं। इनका व्यापक रूप से ऑटोमोबाइल ट्रांसमिशन और अन्य उद्योगों में उपयोग किया जाता है। ये स्पर गियर की तुलना में कम शोर करते हैं। ये टिकाऊ और अत्यधिक कुशल भी होते हैं। हालांकि, इनसे घर्षण और टूट-फूट अधिक हो सकती है।
हेलिकल गियर में दांत एक बेलनाकार गियर बॉडी के चारों ओर एक कोण पर मुड़े होते हैं। गियर के दांतों को जिस कोण पर काटा जाता है, उसे हेलिक्स कोण कहते हैं। हेलिक्स कोण को गियर और उसके आसपास के वातावरण के अनुसार समायोजित किया जा सकता है।
हेलिक्स कोण यह भी निर्धारित करता है कि गियर कितना अक्षीय बल उत्पन्न करता है। हेलिक्स कोण जितना बड़ा होगा, उतना ही अधिक अक्षीय बल उत्पन्न होगा। अक्षीय बल में यह वृद्धि बियरिंग द्वारा अवशोषित की जानी चाहिए। दाब कोण का दांत के सामान्य बल और वक्रता त्रिज्या पर भी सीधा प्रभाव पड़ता है।
हेलिकल गियर को समानांतर या क्रॉस कॉन्फ़िगरेशन में लगाया जा सकता है। समानांतर क्रम में जुड़े हेलिकल गियर को सही ढंग से काम करने के लिए समान पिच और प्रेशर एंगल की आवश्यकता होती है। क्रॉस कॉन्फ़िगरेशन में जुड़े हेलिकल गियर, स्पर गियर की तुलना में अधिक शांत और सुचारू रूप से काम करते हैं। साथ ही, इनका उपयोग उच्च टॉर्क संचारित करने के लिए भी किया जा सकता है।
हेलिकल गियर सिंगल और डबल हेलिकल डिज़ाइन में भी उपलब्ध हैं। सिंगल हेलिकल गियर का निर्माण स्पर गियर के समान औजारों और उपकरणों से किया जाता है। स्पर गियर के विपरीत, सिंगल हेलिकल गियर में सतह संपर्क अधिक होता है। ये सटीक ड्राइव के लिए भी बेहतर होते हैं।
डबल हेलिकल गियर को हेरिंगबोन गियर भी कहा जाता है। इन्हें दो दांतों के बीच एक खांचा काटकर बनाया जाता है। ये अक्षीय बलों को समाप्त कर सकते हैं और उच्च भार वहन क्षमता प्रदान करने के लिए भी उपयोग किए जाते हैं।
हेलिकल गियर आमतौर पर कम शक्ति संचरण अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं। ये समानांतर और गैर-समानांतर शाफ्टों को जोड़ने का एक विकल्प भी प्रदान करते हैं। इनका उपयोग उच्च गति अनुप्रयोगों में भी किया जाता है।

टूल टिप त्रिज्या

हेलिकल गियरबॉक्स डिज़ाइन में उपयोग किए जाने वाले कई मापदंडों में से, दांत की नोक की त्रिज्या शायद सबसे महत्वपूर्ण है, हालांकि यह सबसे कम सहज ज्ञान पर आधारित है। हेलिकल गियर के दांत के व्यास का अनुमान लगाने का सबसे अच्छा तरीका दांत के संदर्भ प्रोफाइल को गणना के आधार के रूप में उपयोग करना है। हेलिक्स कोण की गणना के लिए भी इसी तरह की प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है। यदि टूल टिप बहुत छोटी है, तो दांत अंडरकट हो जाएगा, जो एक समस्या है यदि आपके पास अधिक दांतों वाला गियर है और आप दांत टूटने की संभावना को कम करना चाहते हैं।
गियर के शौकीनों के लिए, कई हेलिकल गियरबॉक्स उपकरण और प्रक्रियाएं उपलब्ध हैं, जिनमें से टिप का व्यास मात्र एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। गियर डिज़ाइन के जानकारों के लिए अच्छी बात यह है कि हेलिकल गियरबॉक्स में जितना दिखता है उससे कहीं अधिक जटिलताएं हैं। उदाहरण के लिए, हेलिकल गियर का दांत एक त्रि-आयामी सतह होता है, इसलिए इसके आकार और कार्य की गणना गणितीय या संख्यात्मक रूप से की जा सकती है।
एक अस्थिर गियर टिप के अलावा, हेलिकल गियरबॉक्स एक निर्माण प्रक्रिया का भी परिणाम है। इसका मुख्य कारण प्रोफाइल शिफ्ट है, जो गियर पिच व्यास और कटिंग टूल की डेटम लाइन के बीच की दूरी है। हालांकि एक गियर डिज़ाइनर इस समस्या को नज़रअंदाज़ कर सकता है, लेकिन संपर्क अनुपात को अधिकतम करने के लिए इसे अक्सर डिज़ाइन में शामिल किया जाता है। इसका मतलब है कि गियर के दांतों को अपने-अपने गियर ट्रेन के टॉर्क को सहन करने में सक्षम होना चाहिए।
हेलिकल गियर एक ज्यामितीय पैकेज है, और गियर को पैक करने का सबसे अच्छा तरीका यह है कि दांतों की बेंडिंग स्ट्रेंथ को कम से कम करते हुए उनकी बेंडिंग स्टिफ़नेस को अधिकतम किया जाए। ऐसा करने के लिए, आपको अपने दांत के सिरे की मोटाई सीमित करनी होगी। यह आमतौर पर एक ऐसे दांत के प्रोफाइल के साथ किया जाता है जो उस गियर के दांत के आकार से मेल खाता हो जिसे यह बदलने वाला है।

सीएक्स द्वारा संपादित, 2023-05-09