التروس: كل ما تحتاج لمعرفته حول هذه العجلة المسننة

الكثير التروس هم في العديد من الآليات الحالية ، من الساعات التناظرية ، إلى محركات المركبات ، وعلب التروس ، من خلال الروبوتات ، والطابعات ، والعديد من أنظمة الميكاترونيك الأخرى. بفضلهم ، يمكن تصنيع أنظمة الإرسال وتجاوز نقل الحركة ، ويمكنهم أيضًا تغييرها.

لذلك ، فهي عناصر مهمة للغاية يجب أن تعرف كيف تعمل بشكل صحيح. بهذه الطريقة ، يمكنك استخدام التروس المناسبة لمشاريعك وفهم كيفية عملها بشكل أفضل ...

ما هو الترس؟

هناك أنظمة سلسلة وأنظمة بكرات وعجلات احتكاك وما إلى ذلك. كلهم أنظمة الإرسال بمزاياها وعيوبها. ولكن من بينها جميعًا ، يبرز نظام التروس ، والذي عادةً ما يكون مفضلًا لخصائصها:

• يمكنهم تحمل قوى كبيرة بسبب أسنانهم دون الانزلاق ، كما يمكن أن يحدث لعجلات الاحتكاك أو البكرات.
• إنه نظام قابل للعكس ، قادر على نقل الطاقة أو الحركة في كلا الاتجاهين.
• إنها تتيح تحكمًا دقيقًا للغاية في الحركة ، كما يتضح من محركات السائر، البرتغال ejemplo.
• إنها تسمح بإنشاء أنظمة نقل مضغوطة أمام السلاسل أو البكرات.
• يمكن الجمع بين أحجام مختلفة للتدخل في دوران كل محور. بشكل عام ، عند استخدام اثنين من أسنان العجلة المسننة ، فإن الترس الأكبر يسمى العجلة والترس الصغير.

Un العتاد أو العجلة المسننة إنها ليست أكثر من نوع من العجلات ذات سلسلة من الأسنان المنحوتة على حافتها الخارجية أو الداخلية ، اعتمادًا على نوع الترس. ستكون هذه العجلة المسننة في حركة دورانية لتوليد عزم دوران على الأعمدة التي يتم توصيلها بها ، ويمكن تجميعها معًا لتوليد أنظمة تروس أكثر تعقيدًا ، مع تركيب أسنانها معًا.

من الواضح ، لكي يكون ذلك ممكنًا ، نوع وحجم الأسنان يجب أن تتطابق. وإلا فإنها ستكون غير متوافقة ولن تكون مناسبة. هذه المعلمات هي تلك التي تمت مناقشتها في القسم التالي ...

أجزاء من الترس

لكي يتلاءم الترسان معًا ، يمكن أن يتنوع قطر وعدد الأسنان ، لكن يجب أن يحترموا سلسلة من العوامل التي تجعل الترس تكون متوافقة مع بعضها البعض، مثل نوع السن الذي يستخدمونه والأبعاد وما إلى ذلك.

كما ترى في الصورة السابقة ، هناك أجزاء متعددة في العتاد يجب أن تعرف:

• الحاجز أو الذراعين: هو الجزء المسؤول عن ربط التاج والمكعب لنقل الحركة. يمكن أن تكون سميكة إلى حد ما ، ويعتمد تكوينها وقوتها إلى حد كبير على القوة والوزن. في بعض الأحيان يتم ثقبها لتقليل الوزن ، وفي أحيان أخرى يتم اختيار قسم صلب.
• مكعب: هو الجزء الذي يتم فيه توصيل عمود نقل الحركة والذي يتم توصيله بالقسم.
• إكليل: هي منطقة الترس التي تم قطع الأسنان فيها. إنها الأهم ، لأن توافق الترس وسلوكه وأدائه سيعتمد عليه.
• سن: وهي إحدى أسنان أو نتوءات التاج. يمكن تقسيم السن إلى عدة أجزاء:
  • كريستا: هو الجزء الخارجي أو طرف السن.
  • الوجه والجناح: هو الجزء العلوي والسفلي من جانب السن ، أي سطح التلامس بين عجلتي تروس متشابكتين.
  • واد: هو الجزء السفلي من السن أو المنطقة الوسيطة بين سنين ، حيث يتم وضع قمة عجلة مسننة أخرى تتشابك معها.

كل هذا يولد سلسلة من هندسة التاج من شأنها أن تميز أنواع وخصائص التروس:

• محيط الجذر: علامات الوادي أو قاع الأسنان. أي أنه يحدد القطر الداخلي للترس.
• محيط بدائي: يؤسس الانقسام بين جزأين من جانب السن: الوجه والجانب. إنها معلمة مهمة للغاية ، حيث يتم تحديد جميع العناصر الأخرى بناءً عليها. سوف يقسم السن إلى قسمين ، الاستفتاء والملحق.
  • قدم الأسنان أو استفهام: المنطقة السفلية من السن التي تقع بين المحيط الأصلي ومحيط الجذر.
  • رأس الأسنان أو ملحق: المنطقة العلوية من السن والتي تنطلق من المحيط الأصلي ومحيطها الخارجي.
• محيط الرأس- سيميز قمة الأسنان ، أي القطر الخارجي للترس.

كما يمكنك أن تتخيل ، يمكنك ذلك اعتمادًا على التاج والقطر وأنواع الأسنان تختلف العتاد تبعا:

• عدد الاسنان: ستحدد نسبة التروس وهي واحدة من أكثر المعلمات تحديدًا لتحديد سلوكها في نظام النقل.
• ارتفاع السن: الارتفاع الكلي من الوادي إلى التلال.
• خطوة دائرية: المسافة بين جزء من السن ونفس الجزء من السن التالي. أي مدى تباعد الأسنان ، والذي يرتبط أيضًا بالرقم.
• سماكة: هو سمك الترس.

تطبيقات العتاد

ال تطبيقات العتاد هناك الكثير ، كما سبق وعلقت من قبل. بعض تطبيقاته العملية هي:

• علب تروس السيارة.
• محركات متدرجة للتحكم في الدوران.
• القنابل الهيدروليكية.
• المحركات بجميع أنواعها مثل عناصر الدوران أو الحركة.
• الآليات التفاضلية.
• طابعات لتحريك الرؤوس أو البكرات.
• روبوتات للأجزاء المتحركة.
• الآلات الصناعية.
• الساعات التناظرية.
• الأجهزة المنزلية ذات الأجزاء الميكانيكية.
• الأجهزة الإلكترونية ذات الأجزاء المتحركة.
• محركات فتح الباب.
• ألعاب متحركة.
• الآلات الزراعية.
• علم الطيران.
• إنتاج الطاقة (الرياح ، الحرارية ، ...).
• وما إلى ذلك.

يمكنك التفكير في العديد من التطبيقات الأخرى لمشاريعك باستخدام Arduino والروبوتات وما إلى ذلك. يمكنك أتمتة العديد من الآليات واللعب بسرعات ، وما إلى ذلك.

أنواع التروس

وفقًا لأسنانه وخصائص الترس نفسه لديك أنواع مختلفة من التروس في متناول يدك ، لكل منها مزاياه وعيوبه ، لذلك من المهم اختيار التطبيق المناسب لكل تطبيق.

الكثير الأنواع الأكثر شيوعًا هي:

• إسطواني: تستخدم للمحاور المتوازية.
  • مستقيم: هي الأكثر شيوعًا ، وتستخدم عند الحاجة إلى ترس بسيط بسرعات عالية جدًا.
  • حلزوني: إنها نسخة أكثر تقدمًا إلى حد ما من الإصدارات السابقة. يتم ترتيب الأسنان فيها في مسارات حلزونية متوازية حول أسطوانة (مفردة أو مزدوجة). لديهم ميزة واضحة على الخطوط المستقيمة ، مثل كونها أكثر هدوءًا ، وتعمل بسرعات أعلى ، ويمكنها نقل المزيد من الطاقة ، ولديها حركة أكثر اتساقًا وأمانًا.
• مخروطي: تستخدم لنقل الحركة بين المحاور الموضوعة بزوايا مختلفة ، حتى عند 90 درجة.
  • مستقيم: يستخدمون أسنانًا مستقيمة ويشتركون في الخصائص مع الأسنان الأسطوانية المستقيمة.
  • حلزوني: في هذه الحالة يدعمون سرعات وقوى أعلى ، كما حدث مع الحلزونات.
• معدات داخلية: بدلاً من نحت الأسنان أو التاج من الخارج ، يكون لديهم من الداخل. إنها ليست شائعة ، ولكنها تستخدم أيضًا في تطبيقات معينة.
• القباب السماوية: هي مجموعة من التروس المستخدمة في أنظمة نقل معينة حيث يوجد ترس مركزي تدور حوله تروس أخرى أصغر. هذا هو السبب في أنه يحمل هذا الاسم ، حيث يبدو أنهما يدوران في المدار.
• برغي لا نهاية له: هو ترس شائع في بعض الآليات الصناعية أو الإلكترونية. يستخدم ترسًا يتم تقطيع أسنانه إلى شكل حلزوني. تولد سرعة ثابتة للغاية وبدون اهتزازات أو ضوضاء. يمكن أن تنتقل إلى عجلة مسننة مستقيمة يكون محورها غير مباشر إلى المسمار اللانهائي.
• رف وترس: هي مجموعة من التروس شائعة أيضًا في بعض الآليات والتي تسمح بتحويل الحركة الدورانية للمحور إلى حركة خطية أو العكس.

إذا حضرت إلى تكوينه، يمكنك أيضًا التفريق بين المواد مثل:

• المعادنعادة ما تكون مصنوعة من أنواع مختلفة من الفولاذ وسبائك النحاس وسبائك الألومنيوم والحديد الزهر أو الحديد الزهر الرمادي وسبائك المغنيسيوم ، إلخ.
• البلاستيك: يستخدم في الإلكترونيات ولعب الأطفال وما إلى ذلك. وهي عبارة عن تروس من البولي كربونات أو البولي أميد أو PVC ، وراتنجات الأسيتال ، و PEEK polyetherketone ، و polytetrafluoroethylene (PTFE) ، والبوليمرات الكريستالية السائلة (LCP).
• خشب: إنها ليست شائعة ، فقط في الآليات القديمة أو في بعض الألعاب.
• آخرون: من المحتمل أن يتم استخدام ألياف أخرى أو مواد معينة في حالات محددة جدًا.

من أين تشتري التروس؟

أنت العثور على أنواع مختلفة من التروس في العديد من المتاجر الميكانيكية أو الإلكترونية. على سبيل المثال ، فيما يلي بعض الأمثلة:

• طقم تروس المحرك البلاستيكي. مع 64 نوعا مختلفا.
• لا توجد منتجات
• مجموعة من 16 قطعة معدنية مختلفة ، بما في ذلك الحلزونات.
• طقم تروس المغزل البلاستيكي.

هذه المنتجات صغيرة الحجم ، إذا كنت بحاجة إلى تروس أكبر فمن المحتمل أنك لن تجدها بهذه السهولة. أيضًا ، إذا كنت بحاجة إلى شيء محدد للغاية ، فيمكن للعديد من ورش العمل اجعلها لك. ال 3D الطابعات كما أنهم يساعدون المصنّعين على إنشاء التروس الخاصة بهم.

الحسابات الأساسية لأنظمة العجلة المسننة

كما ترى في هذا GIF ، عليك أن تفهم أنه عندما يتشابك ترسان ، يكون كلا المحورين ستدور في الاتجاه المعاكس وليس بنفس المعنى. كما ترون ، إذا نظرت إلى الحرمل الأحمر المسنن ، فإنه يتجه إلى اليمين ، بينما الأزرق يتجه إلى اليسار.

وبالتالي للمحور للدوران في نفس الاتجاه يجب إضافة عجلة إضافية ، مثل العجلة الخضراء. بهذه الطريقة ، يدور اللونان الأحمر والأخضر في نفس الاتجاه. هذا لأنه ، مع تدوير اللون الأزرق إلى اليسار ، عند التعامل مع اللون الأخضر والأزرق ، سيعكس اللون الأخضر اتجاه الدوران مرة أخرى ، متزامنًا مع اللون الأحمر.

الشيء الآخر الذي يمكن تقديره في هذا GIF هو سرعة تحول. إذا كانت جميع التروس لها نفس القطر وعدد الأسنان ، فستدور جميع الأعمدة بنفس السرعة. من ناحية أخرى ، عندما يتم تغيير رقم / قطر السن ، تتغير السرعة أيضًا. كما ترون في هذه الحالة ، فإن اللون الأحمر هو الذي يدور بشكل أسرع ، حيث أن قطره أصغر ، بينما يدور اللون الأزرق بسرعة متوسطة والأخضر هو الذي يدور بشكل أبطأ.

ردا على هذا ، من الممكن الاعتقاد بأن اللعب بالأحجام يمكن تغيير السرعات. أنت على صواب ، تمامًا كما يمكن للدراجة أن تفعل ذلك باستخدام ناقل الحركة أو علبة التروس تفعل ذلك بنسب تروس السيارة. وليس هذا فقط ، يمكنك أيضًا إجراء حسابات على سرعة الدوران.

عندما يكون لديك ترسان متشابكان ، واحد صغير (ترس) وآخر كبير (عجلة)، يمكن أن يحدث ما يلي:

• إذا تخيلنا أن المحرك أو الجر يتم تطبيقه على الترس الصغير ويتم تشغيل العجلة ، على الرغم من أن الترس الصغير يدور بسرعة عالية ، وله عجلة أكبر ، فإنه سوف يبطئه ، ويعمل بمثابة مخفض. فقط إذا كانا بنفس الحجم (ترس = عجلة) لكلا المحورين يدوران بنفس السرعة.
• من ناحية أخرى ، إذا تخيلنا أن العجلة هي التي تتمتع بالجر ويتم تطبيق السرعة ، حتى لو كانت منخفضة ، فإن الترس الصغير سوف يدور بشكل أسرع ، نظرًا لأن حجمه الصغير يعمل مثل مضاعف.

حسابات نقل التروس

بمجرد فهمك لذلك ، يمكنك إجراء حسابات نظام نقل بسيط بين ترسين من خلال التقديم الصيغة:

N1 Z1 = N2 Z2

حيث Z هو عدد أسنان التروس 1 و 2 المتشابكة و N هي سرعة دوران الأعمدة في RPM (الدورات في الدقيقة أو الدورات في الدقيقة). ل مثال، تخيل ذلك في ملف GIF أعلاه لتبسيط ما يلي:

• أحمر (محرك) = 4 أسنان والمحرك يطبق سرعة دوران على عمود الدوران 7 دورة في الدقيقة.
• أزرق = 8 أسنان
• أخضر = 16 سنًا

إذا كنت تريد حساب المنعطف في هذا النظام ، يجب عليك أولاً حساب سرعة اللون الأزرق:

4 7 = 8 ض

ض = 4 7/8

ض = 3.5 دورة في الدقيقة

أي أن المحور الأزرق سوف يتحول عند 3.5 دورة في الدقيقة ، أبطأ إلى حد ما من 4 دورات في الدقيقة من المحور الأحمر. إذا أردت حساب دوران اللون الأخضر ، الآن بعد أن عرفت سرعة اللون الأزرق:

8 3.5 = 16 ض

ض = 8 3.5/16

ض = 1.75

كما ترى ، سوف يدور اللون الأخضر بسرعة 1.75 دورة في الدقيقة ، وهو أبطأ من اللون الأزرق والأخضر. وماذا سيحدث إذا كان المحرك موجودًا على المحور الأخضر وكانت عجلة القيادة تدور بسرعة 4 دورة في الدقيقة ، فسيكون الدوران 8 دورة في الدقيقة للأزرق و 16 دورة في الدقيقة للأحمر.

ويترتب على ذلك أنه عندما تكون عجلة القيادة صغيرة ، يتم تحقيق سرعة أقل على العمود النهائي ، ولكن قوة أكبر. إذا كانت العجلة الكبيرة هي التي تحمل الجر ، فإن العجلة الصغيرة تحقق سرعة أكبر ، ولكن قوة أقل. لأن هناك القوى أو عزم الدوران مختلف؟ انظر إلى هذه الصيغة:

P = T ω

حيث P هي الطاقة المنقولة بواسطة العمود بالواط (W) ، T هو عزم الدوران المطور (Nm) ، ω السرعة الزاوية التي يدور بها العمود (راد / ثانية). إذا تم الحفاظ على قوة المحرك ومضاعفة سرعة الدوران أو تقليلها ، يتم أيضًا تغيير T. ويحدث نفس الشيء إذا تم الحفاظ على T ثابتًا وتغيرت السرعة ، يتم تغيير P.

ربما تريد أيضًا حساب ما إذا كان المحور يدور عند X RPM ، وكم سيتقدم خطيًا ، أي السرعة الخطية. على سبيل المثال ، تخيل أنه في اللون الأحمر لديك محرك تيار مستمر وعلى المحور الأخضر قمت بوضع عجلة بحيث يتحرك المحرك على سطح ما. كيف ستسير بسرعة؟

للقيام بذلك ، عليك فقط حساب محيط الإطار الذي قمت بتثبيته. للقيام بذلك ، اضرب القطر في Pi وسوف يعطيك المحيط. معرفة مدى قدرة العجلة على التقدم مع كل منعطف ومراعاة ما يدور في كل دقيقة ، يمكن الحصول على السرعة الخطية ...

هنا أعرض عليك مقطع فيديو حتى تتمكن من فهم ذلك بطريقة أفضل:

حسابات الترس الدودي والعجلة المسننة

كما أن دودة العتاد والضرس، يمكن حسابها بالصيغة:

أنا = 1 / ع

وذلك لأن البرغي يعتبر في هذا النظام ضرسًا واحدًا تم قطعه بشكل حلزوني. لذلك إذا كان لديك 60 سنًا ضرسًا ، على سبيل المثال ، فسيكون 1/60 (وهذا يعني أن المسمار سيتعين عليه الدوران 60 مرة حتى يكمل العجلة المسننة دورة واحدة). بالإضافة إلى ذلك ، إنها آلية غير قابلة للعكس مثل غيرها ، أي أنه لا يمكن تدوير العجلة المسننة بحيث تدور الدودة ، فقط الدودة يمكن أن تكون عمود القيادة هنا.

حسابات الرف والجناح

للنظام رف وترس، تتغير الحسابات مرة أخرى ، وفي هذه الحالة تكون:

V = (p Z N) / 60

أي ، قم بضرب درجة أسنان الترس الصغير (بالأمتار) ، بعدد أسنان الترس ، وعدد التروس (بالدوران في الدقيقة). وهذا مقسوم على 60. على سبيل المثال ، تخيل أن لديك نظامًا به 30 سنًا ، و 0.025 مترًا ، وسرعة دوران 40 دورة في الدقيقة:

ع = (0.025) / 30

الخامس = 0.5 م / ث

أي أنه سيتقدم نصف متر كل ثانية. وفي هذه الحالة ، نعم يمكن عكسهابمعنى ، إذا تم تحريك الرف طوليًا ، فيمكن جعل الجناح الصغير يدور.

يمكنك أيضًا حساب المدة التي سيستغرقها السفر لمسافة من خلال التفكير في صيغة حركة خط موحدة (v = d / t) ، أي إذا كانت السرعة مساوية للمسافة مقسومة على الوقت ، فسيتم مسح الوقت:

ر = د / الخامس

لذلك ، بمعرفة السرعة والمسافة التي تريد حسابها بالفعل ، على سبيل المثال ، تخيل أنك تريد حساب المدة التي سيستغرقها السفر مترًا واحدًا:

ر = 1 / 0.5

ر = 2 ثانية

آمل أن أكون قد ساعدتك في اكتساب المعرفة الأساسية على الأقل حول التروس ، حتى تفهم كيفية عملها وكيف يمكنك استخدامها لصالحك في مشاريعك المستقبلية.