मूलभूत अंतर — शाफ्ट व्यवस्था
एक समानांतर शाफ्ट हेलिकल गियर प्लेनेटरी गियर ड्राइव में इनपुट और आउटपुट शाफ्ट अलग-अलग, समानांतर सेंटरलाइन पर स्थित होते हैं — जिनके बीच की दूरी C होती है। प्लेनेटरी गियर ड्राइव में इनपुट और आउटपुट शाफ्ट समाक्षीय होते हैं: सन गियर और कैरियर एक ही ज्यामितीय अक्ष साझा करते हैं। यह संरचनात्मक अंतर हमेशा बाधा नहीं होता — कई मशीनों को दोनों लेआउट के साथ डिज़ाइन किया जा सकता है — लेकिन जब यह बाधा बन जाता है (मशीन को समाक्षीय इनपुट और आउटपुट की आवश्यकता होती है, या एक विशिष्ट शाफ्ट ऑफसेट की आवश्यकता होती है), तो यह पहला और सबसे महत्वपूर्ण फ़िल्टर होता है।
उन अनुप्रयोगों में जहां दोनों विन्यास ज्यामितीय रूप से संभव हैं - एक गियरबॉक्स जो या तो एक इनलाइन समानांतर-शाफ्ट हो सकता है हेलिकल गियर यूनिट या प्लेनेटरी यूनिट — टॉर्क घनत्व, दक्षता, अनुपात और लागत की तुलना से बेहतर विकल्प का निर्धारण होता है। कोरिया की एवर-पावर इसका निर्माण करती है। हेलिकल कट गियर समानांतर शाफ्ट गियरबॉक्स और प्लेनेटरी गियरबॉक्स दोनों के लिए (प्लेनेटरी सेट में सन गियर और प्लेनेट गियर) पेचदार गियर).
टॉर्क घनत्व — प्लेनेटरी गियर का मुख्य लाभ
समानांतर शाफ्ट हेलिकल गियर चित्र में दिखाए गए युग्म में ड्राइविंग और ड्रिवन गियर के बीच एक ही लोड पथ होता है। तीन प्लेनेट गियर वाले प्लेनेटरी गियर सेट में समान प्रेषित टॉर्क तीन समानांतर लोड पथों पर वितरित होता है - जिससे समान पिच व्यास के लिए टॉर्क क्षमता तीन गुना हो जाती है, जो प्लेनेटरी गियर के टॉर्क घनत्व लाभ का स्रोत है।
n प्लेनेट गियर वाला एक प्लेनेटरी गियर सेट एक ही कुल टॉर्क को n समानांतर लोड पथों के माध्यम से एक साथ संचारित करता है। 3 प्लेनेट गियर के साथ, प्रत्येक प्लेनेट जोड़ी कुल टॉर्क का एक तिहाई वहन करती है - जिससे समान रिंग गियर व्यास में समान मॉड्यूल और फेस चौड़ाई वाली समानांतर शाफ्ट गियर जोड़ी की तुलना में लगभग 3 गुना टॉर्क क्षमता प्राप्त होती है। यह लोड साझाकरण ही मूल कारण है कि प्लेनेटरी गियरबॉक्स में समानांतर शाफ्ट गियरबॉक्स की तुलना में उच्च टॉर्क घनत्व (गियरबॉक्स के वजन के प्रति किलोग्राम या हाउसिंग वॉल्यूम की प्रति इकाई आउटपुट टॉर्क) होता है। हेलिकल गियर गियरबॉक्स।
एकल-चरण गियर अनुपात रेंज
एक-चरण समानांतर शाफ्ट हेलिकल गियर एक युग्म व्यावहारिक रूप से 1:1 से लगभग 8:1 तक का अनुपात प्राप्त कर सकता है (8:1 से ऊपर, गियर व्हील पिनियन से काफी बड़ा हो जाता है और हाउसिंग गियर युग्म के सापेक्ष अव्यावहारिक रूप से बड़ा हो जाता है)। एक एकल-चरणीय प्लैनेटरी गियरसेट (सन + रिंग + n प्लैनेट) समाक्षीय, कॉम्पैक्ट व्यवस्था में 3:1 से 10:1 तक का अनुपात प्राप्त कर सकता है। दोनों प्रकार के गियरसेट को उनकी एकल-चरणीय व्यावहारिक सीमा से ऊपर के अनुपात के लिए कई चरणों की आवश्यकता होती है।
एक कॉम्पैक्ट पैकेज में बहुत उच्च अनुपात के लिए, मिश्रित ग्रहीय व्यवस्था (एक ही आवास में दो ग्रहीय चरण) एक एकल समानांतर शाफ्ट के समान अक्षीय लंबाई में 25:1 से 100:1 तक का अनुपात प्राप्त करती है। हेलिकल गियर गियरबॉक्स चरण। यह सर्वो एक्चुएटर्स, रोबोटिक जॉइंट ड्राइव्स और एजीवी (ऑटोमेटेड गाइडेड व्हीकल) व्हील ड्राइव्स के लिए एक निर्णायक लाभ है, जहां उच्च अनुपात, कॉम्पैक्ट आकार और समाक्षीय इनपुट-आउटपुट सभी एक साथ आवश्यक होते हैं।
दक्षता तुलना
| पैरामीटर | समानांतर शाफ्ट पेचदार गियर | प्लेनेटरी गियर (3 प्लेनेट, हेलिकल दांत) |
|---|---|---|
| मेश दक्षता (प्रति चरण) | 98.5–99.5% (ग्राउंड पेचदार गियर) | 97–99% (हेलिकल प्लेनेटरी — दांतों का नुकसान समान है लेकिन बेयरिंग के संपर्क बिंदु अधिक हैं) |
| भार वहन हानि | प्रत्येक चरण में 2 शाफ्ट बियरिंग (पिनियन + गियर शाफ्ट) | 1 + n_ग्रहों के अतिरिक्त बेयरिंग (सूर्य शाफ्ट + प्रत्येक ग्रह पिन) — कुल घर्षण बिंदुओं की संख्या में वृद्धि |
| सील नुकसान | 2 शाफ्ट सील (इनपुट + आउटपुट) | 2 शाफ्ट सील — एक समान |
| नुकसान का सिलसिला जारी है | मध्यम — गियर एक घूर्णी गति पर तेल के स्नान में डूबा हुआ है | उच्चतर — ग्रह के गियर सूर्य की परिक्रमा करते हुए घूमते भी हैं; जटिल तेल वितरण; उच्च गति पर छींटे पड़ने से नुकसान अधिक होता है |
| सामान्य कुल दक्षता (एकल चरण) | 97.5–991टीपी3टी | 96–98.51टीपी3टी |
समानांतर शाफ्ट के बीच दक्षता अंतर पेचदार गियर प्लेनेटरी गियर में आमतौर पर 1–2% की टॉर्क घनत्व होती है, बशर्ते दांतों की सटीकता, स्नेहन और बेयरिंग का प्रकार समान हो। उच्च-शक्ति वाले निरंतर ड्राइव के लिए यह अंतर महत्वपूर्ण है (जहां 5 मेगावाट का 1% 50 किलोवाट ऊष्मा उत्पादन के बराबर होता है), लेकिन सर्वो एक्चुएटर्स और पोजिशनिंग ड्राइव के लिए यह नगण्य है, जहां प्लेनेटरी गियर की टॉर्क घनत्व और कॉम्पैक्ट आकार प्राथमिक चयन मानदंड होते हैं।
विनिर्माण लागत तुलना
प्लेनेटरी गियरबॉक्स, पैरेलल शाफ्ट गियरबॉक्स की तुलना में निर्माण में काफी अधिक महंगे होते हैं। हेलिकल गियर समान टॉर्क क्षमता वाले गियरबॉक्स। इस अंतर के तीन मुख्य कारण हैं:
एक प्लेनेटरी स्टेज के लिए एक सन गियर, n प्लेनेट गियर (आमतौर पर 3), एक रिंग गियर, n प्लेनेट शाफ्ट और बियरिंग वाला एक प्लेनेट कैरियर और हाउसिंग की आवश्यकता होती है। एक समानांतर शाफ्ट हेलिकल गियर इस चरण में एक पिनियन, एक गियर, 4 बेयरिंग और हाउसिंग की आवश्यकता होती है। 3-प्लैनेट कॉन्फ़िगरेशन में प्रति चरण लगभग 3 गुना अधिक गियर और बेयरिंग घटक होते हैं।
रिंग गियर (आंतरिक गियर) को गियर शेपिंग या बोर की हार्ड स्किमिंग द्वारा मशीनिंग किया जाता है - यह बाहरी गियर की तुलना में एक धीमी, विशेषीकृत प्रक्रिया है। हेलिकल गियर हॉबिंग। आंतरिक रिंग गियर का ताप उपचार भी अधिक जटिल होता है, जिसमें विरूपण का जोखिम अधिक होता है और सटीकता सुधार के लिए ग्राइंडिंग व्हील की पहुंच सीमित होती है।
प्लेनेटरी स्टेज की 3 गुना टॉर्क क्षमता प्राप्त करने के लिए, तीनों प्लेनेट को भार समान रूप से साझा करना होगा। इसके लिए सभी प्लेनेट गियर के बीच पिच का सटीक मिलान और कैरियर पर प्लेनेट पिन की सटीक स्थिति आवश्यक है - एक साधारण समानांतर शाफ्ट की तुलना में सहनशीलता काफी सख्त होती है। हेलिकल गियर जोड़ा।
आवेदन चयन मार्गदर्शिका — कब कौन सा विकल्प बेहतर है
हेलिकल गियर (समानांतर शाफ्ट) का चयन तब करें जब
- 2 मेगावाट से अधिक शक्ति (प्लेनेटरी शाफ्ट/बेयरिंग की जटिलता बहुत चुनौतीपूर्ण हो जाती है)
- एक इनपुट से कई आउटपुट शाफ्ट (रोलिंग मिलों के लिए स्प्लिट ड्राइव, समुद्री ड्यूल-प्रोपेलर)
- बहुत तेज़ इनपुट गति (प्राथमिक चरण के लिए 3000 आरपीएम से ऊपर - प्लेनेट गियर के अपकेंद्री बल महत्वपूर्ण हो जाते हैं)
- कम लागत वाला मानक ड्राइव जहां टॉर्क घनत्व प्राथमिक बाधा नहीं है
- मौजूदा समानांतर शाफ्ट हाउसिंग में प्रतिस्थापन या रेट्रोफिट
प्लेनेटरी गियर का चयन तब करें जब
- न्यूनतम आयतन में आवश्यक अधिकतम टॉर्क घनत्व (व्हील हब ड्राइव, रोबोट जॉइंट, सर्वो एक्चुएटर)
- मशीन लेआउट के लिए समाक्षीय इनपुट और आउटपुट आवश्यक हैं।
- कम अक्षीय लंबाई में उच्च एकल-चरण अनुपात (AGV व्हील ड्राइव, पवन टरबाइन पिच ड्राइव)
- ईवी एक्सल ड्राइव जिसमें समाक्षीय मोटर-गियरबॉक्स-एक्सल लेआउट अपनाया गया है
- शाफ्ट-माउंटेड कॉन्फ़िगरेशन जहां गियरबॉक्स संचालित शाफ्ट के चारों ओर लिपटा होता है
कोरिया एवर-पावर — दोनों आर्किटेक्चर के लिए हेलिकल गियर
कोरिया एवर-पावर उत्पादन करता है पेचदार गियर पैरेलल शाफ्ट और प्लेनेटरी गियरबॉक्स दोनों अनुप्रयोगों के लिए - जिसमें सन गियर, प्लेनेट गियर और प्लेनेटरी असेंबली के लिए आंतरिक रिंग गियर के बाहरी गियर सेक्शन शामिल हैं।
कोरिया एवर-पावर निर्माता हेलिकल कट गियर पैरेलल-शाफ़्ट गियरबॉक्स और प्लेनेटरी गियर असेंबली दोनों के लिए। प्लेनेटरी सेट के लिए, कोरिया एवर-पावर सन गियर और अलग-अलग प्लेनेट गियर को मानक के रूप में उत्पादित करता है। हेलिकल गियर पुर्जे — समानांतर शाफ्ट गियर के समान निर्माण प्रक्रिया (हॉबिंग, कार्बराइजिंग, हॉफ्लर ग्राइंडिंग) का उपयोग किया जाता है। प्रत्यक्ष रूप से हेलिकल गियर निर्माताकोरिया में एवर-पावर समानांतर शाफ्ट के उपयोग का मूल्यांकन करते समय ग्राहकों को अनुप्रयोग इंजीनियरिंग परामर्श प्रदान करता है। हेलिकल गियर या फिर ग्रहीय वास्तुकला उनकी विशिष्ट ड्राइव आवश्यकताओं को बेहतर ढंग से पूरा करती है - निकटतम उत्पाद का हवाला देने के बजाय तुलनात्मक टॉर्क घनत्व, दक्षता और लागत गणना प्रदान करती है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों
शोर। स्पूर-दांत वाले प्लेनेटरी गियरबॉक्स हेलिकल प्लेनेट गियर वाले गियरबॉक्स की तुलना में काफी अधिक शोर करते हैं - यही कारण है कि स्पूर गियर हेलिकल प्लेनेट गियर की तुलना में अधिक शोर करते हैं। पेचदार गियर किसी भी विन्यास में प्लेनेटरी सेट के अंदर इनका उपयोग किया जा सकता है। हेलिकल प्लेनेट गियर उच्च संपर्क अनुपात के कारण उच्च टॉर्क क्षमता प्रदान करते हैं, और प्लेनेट के बीच बेहतर लोड शेयरिंग सुनिश्चित करते हैं (क्योंकि तिरछी संपर्क रेखा प्लेनेट के बीच छोटे पिच त्रुटियों के प्रति लोड वितरण की संवेदनशीलता को कम करती है)। सर्वो, ऑटोमोटिव और पवन टरबाइन अनुप्रयोगों में लगभग सभी सटीक प्लेनेटरी गियरबॉक्स में सन, प्लेनेट और रिंग गियर पर हेलिकल दांत होते हैं।
लगभग 500 मिमी बाहरी व्यास (OD) तक के आंतरिक रिंग गियर कोरिया एवर-पावर की गियर शेपिंग क्षमता के अंतर्गत आते हैं। आंतरिक गियर प्रोफाइल को शेपिंग प्रक्रिया द्वारा काटा जाता है (हॉबिंग द्वारा नहीं) और सॉफ्ट टूथ फ्लैंक रिंग गियर के लिए प्राप्त की जा सकने वाली सटीकता श्रेणी DIN 7-8 है। रिंग गियर पर DIN 5-6 की आवश्यकता वाले सटीक प्लेनेटरी सेट के लिए, हार्ड स्किमिंग या आंतरिक प्रोफाइल ग्राइंडिंग आवश्यक है - कोरिया एवर-पावर मध्यम आकार के प्लेनेटरी रिंग गियर के लिए हार्ड स्किमिंग की सुविधा प्रदान करता है। बहुत बड़े प्लेनेटरी रिंग गियर (500 मिमी बाहरी व्यास से ऊपर) के लिए, वर्तमान क्षमता की पुष्टि करने के लिए कोरिया एवर-पावर की टीम से संपर्क करें।
नहीं— दांतों की सटीकता, स्नेहन गुणवत्ता और बेयरिंग के प्रकार के बराबर होने पर, एक समानांतर शाफ्ट हेलिकल गियर समान संचारित शक्ति पर गियरबॉक्स आमतौर पर प्लेनेटरी गियरबॉक्स की तुलना में थोड़ा अधिक कुशल होता है। प्लेनेटरी गियरबॉक्स के अतिरिक्त बेयरिंग संपर्क (प्रत्येक प्लेनेट पिन बेयरिंग और कैरियर बेयरिंग) और परिक्रमा करने वाले ग्रहों से होने वाली अधिक तेल हलचल के कारण घर्षण हानि होती है, जो एक साधारण समानांतर शाफ्ट गियरबॉक्स में नहीं होती। हेलिकल गियर जोड़ी से बचा जाता है। ग्रह प्रणाली की दक्षता में कमी आमतौर पर 0.5–2% होती है, जो गति और डिजाइन की गुणवत्ता पर निर्भर करती है।
सम संख्या में चरणों (2, 4) के साथ, एक समानांतर शाफ्ट हेलिकल गियर गियरबॉक्स को इनलाइन (कोएक्सियल इनपुट और आउटपुट) बनाया जा सकता है क्योंकि चरणों का प्रत्येक जोड़ा शाफ्ट ऑफसेट को वापस इनपुट अक्ष पर लौटा देता है। एक 2-स्टेज इनलाइन गियरबॉक्स (कॉम्पैक्ट कोएक्सियल ड्राइव के लिए सबसे आम कॉन्फ़िगरेशन) एक सिंगल-स्टेज प्लेनेटरी के समान व्यास में 5:1 से 30:1 तक का कुल अनुपात प्राप्त करता है - लेकिन आमतौर पर अधिक कुल लंबाई के साथ। 2-स्टेज इनलाइन गियरबॉक्स और एक सिंगल-स्टेज प्लेनेटरी गियरबॉक्स के बीच चुनाव हेलिकल गियर और समान अनुपात और समाक्षीय आवश्यकता वाले एकल-चरण ग्रहीय मोटर में अक्सर लंबाई बनाम वजन का मुद्दा सामने आता है: ग्रहीय मोटर छोटी और हल्की होती है; जबकि इनलाइन हेलिकल मोटर लंबी होती है लेकिन संभावित रूप से कम लागत वाली और उच्च शक्ति स्तरों पर अधिक कुशल होती है।
हेलिकल गियर या प्लेनेटरी — अपने ड्राइव आर्किटेक्चर पर चर्चा करें
आवश्यक टॉर्क, अनुपात, शाफ्ट व्यवस्था, स्पेस एनवेलप और ड्यूटी साइकिल की जानकारी दें। कोरिया एवर-पावर की इंजीनियरिंग टीम 24 कार्य घंटों के भीतर टॉर्क घनत्व, दक्षता और लागत तुलना के साथ हेलिकल गियर या प्लेनेटरी कॉन्फ़िगरेशन के लिए विशिष्ट अनुशंसा प्रदान करेगी।
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संपादक: सीएक्सएम
