ผู้ค้าส่งจากจีน เกียร์ทดรอบแบบเกลียวขนานซีรี่ส์ F สำหรับเครื่องจักรกวน เกียร์ทดรอบแบบดาวเคราะห์เทียบกับเกียร์ทดรอบแบบเกลียว

ลักษณะ NVH ของเกียร์ทดรอบแบบเกลียว

โดยทั่วไปแล้ว เกียร์ทดรอบแบบเกลียวใช้ในการส่งกำลังแรงบิด ความเร็ว หรือทั้งสองอย่าง หน้าที่หลักคือการหมุนชิ้นส่วนเครื่องจักรทรงกลมไปพร้อมๆ กับการขบกับชิ้นส่วนที่มีฟันอื่นๆ มันทำงานบนหลักการเดียวกับคาน

การใช้งานทั่วไป

การใช้งานทั่วไปของเกียร์ทดรอบแบบเกลียว ได้แก่ สายพานลำเลียง เครื่องเป่าลม และลิฟต์ นอกจากนี้ยังใช้ในการผลิตพลาสติกและยาง ข้อดีพื้นฐานของเกียร์ทดรอบแบบเกลียว ได้แก่ การลดการสั่นสะเทือน ระดับเสียงต่ำ และความสามารถในการรับน้ำหนักสูง อีกทั้งยังมีความทนทานและเงียบกว่าเกียร์ทดรอบแบบธรรมดาอีกด้วย
มีหลายปัจจัยที่ควรพิจารณาเมื่อเลือกชุดเกียร์ที่เหมาะสมสำหรับงานเฉพาะอย่าง ปัจจัยเหล่านั้นได้แก่ กำลังที่ต้องการ แรงบิดที่ต้องการ และสภาพแวดล้อมที่จะใช้งาน นอกจากนี้ยังต้องพิจารณาถึงตลับลูกปืนและสารหล่อลื่นด้วย
เฟืองเกลียวใช้สำหรับงานที่รับน้ำหนักมาก เนื่องจากมีความสามารถในการรับน้ำหนักสูง นอกจากนี้ยังมีราคาถูกกว่าเฟืองตรง อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของเฟืองเกลียวต่ำกว่าเฟืองตรง เนื่องจากเฟืองเกลียวมีฟันขนาดใหญ่กว่า นอกจากนี้ เฟืองเกลียวยังมีภาระไดนามิกต่ำกว่าเฟืองตรง ซึ่งช่วยลดการสึกหรอของเฟืองได้
เฟืองเกลียวใช้ในงานที่ต้องการความเร็วสูงเช่นกัน และยังสามารถใช้กับเพลาที่ไม่ขนานกันได้ด้วย โดยทั่วไปแล้วจะเลือกใช้เฟืองเกลียวมากกว่าเฟืองตรงสำหรับงานที่ไม่ขนานกัน อย่างไรก็ตาม เฟืองเกลียวมีแนวโน้มที่จะเกิดการเบี่ยงเบนเนื่องจากแรงผลักตามแนวแกน ซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยการปรับตำแหน่งของแบริ่ง
เฟืองเกลียวสามารถใช้เป็นเฟืองส่งกำลังได้เช่นกัน โดยทั่วไปจะใช้ในระบบส่งกำลังในอุตสาหกรรมยานยนต์ นอกจากนี้ยังใช้ในงานอุตสาหกรรมอื่นๆ อีกมากมาย เช่น เครื่องเป่าลม เครื่องป้อน เครื่องทำความเย็น และสายพานลำเลียง รวมถึงอุตสาหกรรมอาหารและน้ำมันด้วย
เกียร์ทดรอบแบบเกลียวที่พบได้บ่อยที่สุดคือเกียร์ทดรอบแบบเกลียวเดี่ยวและแบบเกลียวคู่ เกียร์ทดรอบแบบเกลียวเดี่ยวจะมีส่วนเกลียวเพียงส่วนเดียวที่ขนานกับแกนหมุน นอกจากนี้ยังมีแบบที่มีฟันโค้งเป็นรูปวงกลมอีกด้วย

ลักษณะ NVH

คุณลักษณะด้านเสียงและการสั่นสะเทือน (NVH) ของเกียร์ทดรอบแบบเกลียวเป็นปัจจัยสำคัญในการพัฒนาผลิตภัณฑ์ระบบส่งกำลังใหม่ สามารถวัดปริมาณ NVH ได้โดยใช้การวิเคราะห์เวฟเล็ต การวิเคราะห์ลำดับ และการวิเคราะห์พลังงานเชิงสถิติ เทคนิคเหล่านี้มักใช้ในโดเมนความถี่ แต่ก็สามารถใช้ในโดเมนเวลาจริงได้เช่นกัน
วิธีการวัด NVH ขั้นพื้นฐานที่สุดใช้การวิเคราะห์แบบโมดอลเพื่อหาปริมาณเสียงรบกวนที่ส่งผ่าน แบบจำลองที่ง่ายขึ้นจะใช้การเปลี่ยนแปลงความแข็งแบบไซน์ แต่ก็สามารถใช้เพื่อศึกษาผลกระทบพิเศษได้เช่นกัน
หนึ่งในแง่มุมที่สำคัญที่สุดของ NVH คือความสมบูรณ์ของวงจรสัญญาณ วงจรสัญญาณได้รับผลกระทบจากการกระแทกของเฟืองและการกระตุ้นของตัวเรือนเกียร์หลัก ขั้นตอนแรกในการวัดปริมาณ NVH คือการสร้างวงจรสัญญาณ ซึ่งสามารถทำได้โดยการเปรียบเทียบสัญญาณที่บันทึกไว้ในตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิทัลหรือฮาร์ดดิสก์ จากนั้นใช้การแปลงฟูริเยร์แบบเร็วเพื่อแปลงสัญญาณจากโดเมนเวลาเป็นโดเมนความถี่
สำหรับการวิเคราะห์ NVH (เสียง การสั่นสะเทือน และการสั่นสะเทือน) จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องได้ต้นแบบที่แสดงถึงรถยนต์ที่จะผลิตจริง ขั้นตอนนี้มีความจำเป็นตั้งแต่ช่วงเริ่มต้นของการออกแบบ เนื่องจากหากมีการเปลี่ยนแปลงในผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย มักจะต้องมีการปรับเปลี่ยนการออกแบบอย่างมาก
สำหรับเกียร์ทดรอบแบบเกลียว ข้อดีหลักของการจัดเรียงโมดูลแบบกลับด้านคือ เกียร์ทดรอบแบบรัศมีมีต้นทุนการผลิตที่ประหยัดกว่า เกียร์ทดรอบแบบรัศมีใช้เครื่องมือตัดฟันแบบเดียวกับเกียร์ตรง แต่สามารถผลิตได้ในราคาที่ประหยัดกว่า
ลักษณะพื้นฐานของเฟืองเกลียวคือมีพื้นที่สัมผัสมากกว่าและมีความสามารถในการรับน้ำหนักสูงกว่า ด้วยเหตุนี้ เกียร์ทดรอบแบบเฟืองเกลียวจึงมักใช้กับงานที่มีภาระสูง อย่างไรก็ตาม เกียร์ทดรอบแบบเฟืองเกลียวมักมีประสิทธิภาพต่ำกว่าเกียร์ทดรอบแบบเฟืองตรง
การเสียรูปเนื่องจากความร้อนของแบริ่งยังสามารถเปลี่ยนแปลงลักษณะ NVH ของระบบส่งกำลังเฟืองเกลียวได้อีกด้วย ในการศึกษาครั้งนี้ จึงได้ทำการตรวจสอบผลกระทบของการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิแบริ่งต่อลักษณะพลวัตแบบไม่เชิงเส้นของระบบเฟืองเกลียว

เฮลิกซ์

เมื่อเปรียบเทียบกับเฟืองทั่วไป เฟืองเกลียวมีพื้นที่สัมผัสมากกว่าและเกิดเสียงรบกวนน้อยกว่า เฟืองเหล่านี้เป็นตัวเลือกที่ดีเยี่ยมสำหรับการใช้งานในครัวเรือนและอุตสาหกรรมขนาดเล็ก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่ต้องการประสิทธิภาพสูง
เฟืองเกลียวสร้างแรงผลักตามแนวแกนโดยใช้สารหล่อลื่นชนิดพิเศษ มีการใช้งานในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์ น้ำมัน อาหาร พลาสติก และสิ่งทอ นอกจากนี้ยังใช้ในเครื่องเป่าลม เครื่องป้อน และมอเตอร์เกียร์อีกด้วย
ในเฟืองเกลียว จะมีฟันพิเศษที่ทำมุมกับแกนหมุน ฟันนี้จะยังคงสัมผัสอยู่ขณะที่เฟืองหมุนจนเข้าล็อกอย่างสมบูรณ์ โดยทั่วไป มุมระหว่างเกลียวกับแกนหมุนจะอยู่ที่ 15 ถึง 30 องศา มุมนี้มีความสำคัญในการกำหนดจำนวนฟัน
เมื่อเปรียบเทียบกับเฟืองตรง เฟืองเกลียวมีอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักสูงกว่า ซึ่งหมายความว่าเฟืองเกลียวสามารถรับน้ำหนักได้มากกว่า
โดยทั่วไปแล้ว เฟืองเกลียวจะถูกจับคู่กัน โดยแต่ละเฟืองจะมีฟันรูปตัววี ฟันรูปตัววีถูกออกแบบมาเพื่อให้มีอัตราส่วนการสัมผัสที่สูงขึ้น ในขณะที่ยังคงรักษาช่องว่างด้านล่างขั้นต่ำที่ยอมรับได้ อย่างไรก็ตาม ปลายฟันอาจแตกหักได้หากบางเกินไป
นิยามทางคณิตศาสตร์ของมุมเกลียวมีความสำคัญต่อการออกแบบเฟืองเกลียว มุมเกลียวได้รับการนิยามไว้ในหัวข้อเกี่ยวกับเรขาคณิตของฟันเฟืองเกลียว
มุมระหว่างเกลียวและแกนหมุนใช้ในการคำนวณอัตราส่วนการสัมผัสตามแนวแกนของเฟือง อัตราส่วนนี้กำหนดโดยผลรวมของจำนวนเส้นสัมผัสหรือฟันทั้งหมด หากอัตราส่วนการซ้อนทับของเฟืองคู่หนึ่งเป็นศูนย์ อัตราส่วนการสัมผัสตามแนวแกนก็จะเป็นศูนย์เช่นกัน
เกียร์ทดรอบแบบเกลียวอาจเป็นระบบส่งกำลังที่มีประสิทธิภาพสูง แต่ก็อาจเกิดความคลาดเคลื่อนในการส่งกำลังได้ ซึ่งเป็นผลมาจากแรงผลักตามแนวแกนที่สูญเสียไปเมื่อสัมผัสกับฟันเฟืองตรงข้าม เพื่อลดปริมาณการสูญเสียพลังงานในเกียร์ทดรอบแบบเกลียว จึงได้มีการพัฒนาแนวทางต่างๆ ขึ้นมาหลายวิธี

ระนาบขวางและระนาบปกติของฟัน

โดยทั่วไป ฟันเฟืองเกลียวจะมีสองระนาบ คือ ระนาบตามขวางและระนาบตั้งฉาก ระนาบตั้งฉากจะตั้งฉากกับระนาบพิทช์ ส่วนระนาบตามขวางจะตั้งฉากกับระนาบแกน
เมื่อฟันสัมผัสกับชิ้นงาน แรงกดจะตั้งฉากกับพื้นผิว ณ จุดสัมผัส มุมนี้เรียกว่ามุมแรงดัน มุมนี้เป็นฟังก์ชันของตำแหน่งรัศมีของฟันบนแกนเพลา นอกจากนี้ มุมนี้ยังสามารถใช้เพื่ออธิบายรูปร่างของฟันได้อีกด้วย
ในเฟืองเกลียว มุมแรงดันปกติคือมุมของเส้นแรงกระทำต่อระนาบที่ตั้งฉากกับแกนฟันเฟือง การทราบมุมแรงดันมีความสำคัญเมื่อคำนวณแรงในคู่เฟืองเกลียว มุมนี้โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 15 ถึง 30 องศา
เกียร์ทดรอบแบบเกลียวเป็นเกียร์ทดรอบที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด ประกอบด้วยชุดเฟืองเกลียวที่เชื่อมต่อกันด้วยเพลาขนาน นอกจากนี้ยังใช้ในเครื่องเป่าลม อุตสาหกรรมสิ่งทอ อุตสาหกรรมน้ำตาล และอุตสาหกรรมทางทะเล มีระดับการสัมผัสที่สูงกว่าและมีการสั่นสะเทือนน้อยกว่าเกียร์ทดรอบแบบทั่วไป
เฟืองเกลียวสามารถใช้ในเครื่องป้อนวัสดุ เครื่องเป่าลม และงานที่เกี่ยวข้องกับยางและพลาสติกได้ มีเสียงรบกวนน้อยกว่าเฟืองทั่วไป ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมอาหาร นอกจากนี้ยังสามารถรับน้ำหนักได้มากกว่า มีความทนทานและสามารถใช้ในเครื่องเป่าลมได้อีกด้วย
เฟืองเกลียวมีร่องฟันเอียง มีเสียงรบกวนน้อยกว่าเฟืองทั่วไป ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานในเรือ นอกจากนี้ยังส่งกำลังการหมุนได้อย่างราบรื่น มีแรงผลักตามแนวแกนที่มีประสิทธิภาพ และส่งผ่านการสั่นสะเทือนน้อยกว่า มีการใช้งานในอุตสาหกรรมหลายประเภท รวมถึงอุตสาหกรรมน้ำมันและอุตสาหกรรมอาหาร
เฟืองเกลียวบนเพลาที่ไม่ขนานกันมีวงกลมหลักสองวง ได้แก่ วงกลมพิทช์และเส้นผ่านศูนย์กลางโคนฟัน วงกลมเหล่านี้อาจแตกต่างกันได้ ดังนั้นจึงสามารถใช้รูปทรงฟันที่แตกต่างกันในระบบโมดูลรัศมีได้

ผลกระทบของแรงผลักภายนอกต่อเฟืองเกลียว

เนื่องจากเกียร์บ็อกซ์มักเป็นส่วนประกอบสำคัญของการส่งกำลัง ผลกระทบของแรงผลักภายนอกต่อเกียร์บ็อกซ์จึงได้รับการศึกษามาโดยตลอด บทความนี้นำเสนอแบบจำลองทางทฤษฎี พร้อมด้วยการวัดเชิงทดลอง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง บทความนี้มุ่งเน้นไปที่ผลกระทบของปลอกรับแรงผลักต่อเส้นทางการส่งกำลัง
ได้มีการพิสูจน์แล้วว่าปลอกกันแรงดันสามารถลดแรงดันตามแนวแกนระหว่างเฟืองเกลียวได้อย่างมีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังช่วยลดผลกระทบทางเสียงของเกียร์โดยการลดกำลังเสียงที่แผ่กระจายออกมา ซึ่งทำได้โดยการติดตั้งกลไกลดเสียงที่รวมถึงการลดเสียงแบบเรย์ลี (Rayleigh damping) ฟิล์มน้ำมันที่ล้อมรอบปลอกกันแรงดันก็เป็นอีกองค์ประกอบหนึ่งในการลดเสียงเช่นกัน
นอกเหนือจากการลดการสั่นสะเทือนของเกียร์แล้ว การหน่วงด้วยฟิล์มน้ำมันอาจช่วยลดผลกระทบขององศาอิสระที่เชื่อมโยงกันได้ เพื่อทดสอบเรื่องนี้ จึงได้พัฒนาแบบจำลองทางทฤษฎีของเกียร์ที่ติดตั้งปลอกกันแรงดันขึ้น จากนั้นจึงนำแบบจำลองนี้ไปใช้ในแบบจำลองการจำลองพลศาสตร์ของเกียร์เพื่อวิเคราะห์ผลกระทบของปลอกกันแรงดันต่อเส้นทางการส่งกำลัง
แบบจำลองส่วนแรกแสดงให้เห็นว่าฟิล์มน้ำมันและพลังงานเสียงที่แผ่กระจายออกมาสามารถเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพทางเสียงของเกียร์ได้อย่างไร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ระดับความดันเสียงของความถี่กระตุ้นจะถูกเปรียบเทียบที่ฝาครอบด้านบนของเกียร์ในทิศทางแนวตั้ง ซึ่งทำได้โดยใช้เครื่องวัดความเร่ง
แบบจำลองย่อยที่สองเป็นการจำลองเสียงที่ส่งผ่านอากาศจากตัวเรือนเกียร์ โดยใช้การรวมกันของการกระตุ้นจากมอเตอร์และการกระตุ้นจากการเข้าคู่กันของเฟือง โดยทำการวัดความถี่ของเสียงที่แผ่กระจายออกมาที่ค่าแรงบิดและความเร็วสี่ค่าที่แตกต่างกัน
นอกจากนี้ เฟืองเกลียวถูกหั่นเป็นหน้าตัดจำนวนหนึ่งตามอำเภอใจ จากนั้นแต่ละเฟืองจะถูกติดตั้งบนเพลาซึ่งหมุนด้วยจังหวะเวลาที่แตกต่างกัน เฟืองเกลียวถูกนำมาเปรียบเทียบกับเฟืองตรงที่สอดคล้องกันเพื่อเปรียบเทียบ เฟืองตรงมีแรงเค้นที่โคนสูงกว่า แต่แรงเค้นสัมผัสสัมพัทธ์ของมันไม่มากเท่ากับเฟืองเกลียว

แก้ไขโดย CX 2023-05-26