تتوفر التروس بأشكال وتصاميم متنوعة، كل منها مناسب لوظائف محددة. بفهم أنواع التروس، يمكنك اختيار الحل الأمثل لنقل الحركة والطاقة في مشاريعك. إليك نظرة عامة على أنواع التروس الرئيسية وما يميز كل منها.
المحتويات
ما هي Gears؟
التروس هي المكون الميكانيكي الأساسي المستخدم لنقل الدوران وعزم الدوران من عمود القيادة إلى عمود الإدارة، ولتغيير نسبة السرعة بينهما. تتوفر التروس بأحجام وترتيب أسنان متفاوتين حسب التطبيقات المطلوبة. تتميز أسنان هذه التروس بتباعد منتظم، مما يسمح لها بالعمل بسلاسة تحت أحمال معينة، ويمنعها من الانزلاق.
كيف تعمل التروس؟
تعمل التروس بالاندماج مع أعمدة الدوران لنقل الحركة وعزم الدوران. تتشابك أسنان التروس مع بعضها البعض. عندما يدور أحد التروس، فإنه يدفع الترس المتصل به بدفع أسنانه، مما يؤدي إلى دوران الترس الثاني. هذا الدوران مسؤول عن نقل السرعة وعزم الدوران والقدرة، وذلك حسب عدد الأسنان وقطر الخطوة.
أنواع التروس
يتم إنتاج أنواع مختلفة من التروس من خلال مجموعة متنوعة من عملية تصنيع التروس، يتم اختيار كل منها على أساس احتياجات التطبيق والمتطلبات الميكانيكية.
حفز والعتاد
التروس الحلزونية
التروس الحلزونية هي تروس أسطوانية ذات أسنان مقطوعة بزاوية حلزونية، تُشكل شكلًا حلزونيًا حول جسم الترس. تُستخدم هذه التروس لنقل الطاقة والحركة بين أعمدة متوازية. تصميم أسنانها المائل يجعلها مختلفة عن التروس المحفزة ذات الأسنان المستقيمة.
لماذا يتم استخدام التروس الحلزونية
انتقال سلس للطاقة
تسمح الأسنان ذات الزاوية للتروس الحلزونية بالتفاعل التدريجي، مما يؤدي إلى تشغيل أكثر هدوءًا مع انخفاض الضوضاء والاهتزاز.
سعة تحميل عالية
بفضل وجود أسنان متعددة متلامسة في أي وقت، تقوم هذه التروس بتوزيع الحمل بشكل أكثر توازناً وتتعامل مع عزم دوران أكبر من التروس المحفزة.
عملية فعالة
نظرًا لأن هذه التروس توفر اتصالًا أفضل وحركة تدحرج أفضل، فهذا هو السبب في أنها تُظهر كفاءة عالية وخسائر طاقة منخفضة.
المتانة
تتمتع التروس الحلزونية بردود فعل عكسية أقل وقوى تأثير أقل، مما يزيد من عمر التروس وموثوقية النظام.
تعدد الاستخدام
يمكن استخدام هذه التروس في مجموعة متنوعة من التطبيقات التي تتطلب سرعة عالية، أو عزم دوران مرتفع، أو تشغيلًا هادئًا.
أنواع التروس الحلزونية
تروس حلزونية مفردة:التروس الحلزونية المفردة لها أسنان مقطوعة باتجاه حلزوني واحد، ويمكن أن تكون إما يمينية أو يسارية. وعادةً ما تكون بزوايا تتراوح بين 15 و45 درجة.
تروس حلزونية مزدوجةتتكون التروس الحلزونية المزدوجة من مجموعتين من الأسنان الحلزونية متجاورة بزوايا حلزونية متقابلة، ويفصل بينهما أخدود. توفر هذه التروس تشغيلًا أكثر سلاسة وثباتًا مقارنةً بالتروس الحلزونية المفردة. يسمح تصميم هذه التروس بتداخل أفضل للأسنان، مما يُحسّن نقل الطاقة ويُقلل من التآكل.
التروس شطبة
تُستخدم التروس المخروطية أيضًا لنقل عزم الدوران والحركة بين أعمدة الدوران المتقاطعة، والتي عادةً ما تكون مرتبة بزاوية 90 درجة. تتميز هذه التروس بشكلها المخروطي، مما يُسهّل تغيير اتجاه الحركة أثناء ضبط عزم الدوران والسرعة. تُستخدم التروس المخروطية عادةً في الأنظمة التي تتطلب إعدادات نقل حركة مدمجة ومائلة.
ما الذي يجعل التروس المخروطية مميزة؟
- التحكم في عزم الدوران والسرعة:يمكن التحكم بسهولة في زيادة عزم الدوران والسرعة في التروس المخروطية عن طريق ضبط نسبة التروس وعدد الأسنان.
- تغيير الاتجاه:تعتبر هذه الأنظمة مثالية للأنظمة التي تحتاج إلى تغيير اتجاه العمود، عادةً بزوايا قائمة.
- كفاءة عالية:تتميز التروس المخروطية بكفاءة عالية، ويمكن لمعظم أنواعها، مثل التروس المستقيمة أو الحلزونية أو التروس المخروطية زيرول، تحقيق كفاءة تتراوح بين 97-99.5% عند محاذاتها وتزييتها بشكل صحيح.
- التعامل مع الأحمال:هذه التروس قادرة على نقل الأحمال الشعاعية والدفعية.
أنواع التروس المخروطية
التروس المخروطية المستقيمةتتميز التروس المخروطية المستقيمة بأسنان مستقيمة تتناقص تدريجيًا نحو قمة المخروط. وهي بسيطة التصميم واقتصادية التصنيع. إلا أن هذه التروس المخروطية تُصدر ضوضاء واهتزازات أعلى نتيجةً لاحتكاك الأسنان المفاجئ.
التروس المخروطية الحلزونيةتتميز التروس المخروطية الحلزونية بأسنان منحنية تسمح بالتعشيق التدريجي ونسب تلامس أعلى للأسنان. هذا يؤدي إلى تشغيل أكثر سلاسة وهدوءًا وقدرة تحمل أكبر.
تروس مخروطية زيرولتجمع تروس زيرول المخروطية بين خصائص النوعين المستقيم واللولبي، بأسنان منحنية وزاوية حلزونية 0°. تروس زيرول أسهل في المحاذاة، وغالبًا ما يمكن استبدالها بالتروس المخروطية المستقيمة دون تغييرات كبيرة في التصميم.
التروس الكوكبية
تتكون التروس الكوكبية، المعروفة أيضًا بالتروس الدائرية، من مجموعة من التروس. تتضمن هذه التروس ترسًا مركزيًا، يُعرف أيضًا باسم ترس الشمس، ويعمل كترس قيادة. يُحاط هذا الترس أيضًا بتروس مُدارة، تعمل ككواكب حول ترس الشمس داخل ترس حلقي.
خصائص التروس الكوكبية
- تتميز هذه التروس بكثافة عزم دوران عالية، مما يعني أنها قادرة على نقل كمية كبيرة من الحمل ضمن تصميم مضغوط.
- تظهر هذه التروس أداءً عاليًا بسبب تصميمها المحوري والمتماثل.
- تعتبر التروس الكوكبية متينة للغاية بسبب قدرتها على توزيع الحمل بكفاءة بين التروس الكوكبية المتعددة.
- في مجموعة التروس الكوكبية، يمكنك تخصيص عزم الدوران والسرعة عن طريق تثبيت أو تحريك أعضاء مختلفة (الشمس أو الحلقة أو الناقل) أو عن طريق تحديد التروس ذات عدد الأسنان البديل.
- توفر هذه التروس توصيلًا سلسًا وفعالًا للطاقة بسبب التداخل المستمر والنقل المتوازن.
أنواع التروس الكوكبية
مجموعة تروس كوكبية أحادية المرحلة: هذا هو الترس الكوكبي الأساسي، الذي يوفر كثافة عزم دوران عالية وصغرًا في الحجم. يُعد مثاليًا للآلات التي تتطلب مساحة وكفاءة.
مجموعة تروس كوكبية متعددة المراحل: هذا هو نوع التروس الكوكبية التي تستخدم مراحل كوكبية متعددة على التوالي لزيادة عزم الدوران وتحقيق نسب تروس أعلى.
مجموعة تروس كوكبية متتالية: وهي عبارة عن ترس كوكبي يتميز بوجود أعمدة إدخال وإخراج محورية للمحاذاة المباشرة.
تروس هيبويد
التروس الهيبويدية تشبه التروس المخروطية الحلزونية، وهي مسؤولة عن نقل الحركة بين أعمدة غير متقاطعة ومتباعدة. تتكون هذه التروس من:
- الترس التفاضلي: هذا هو الترس الأصغر ذو زاوية حلزونية أكبر. يُشغّل الترس التاجي بمحاذاة إزاحة.
- معدات هيبويد: ترس أكبر في زوج هيبويد يتشابك مع ترس هيبويد؛ يُطلق عليه أحيانًا اسم حلقة العتاد في محاور السيارات.
- ترتيب تحمل: يتم تثبيت الترس التفاضلي بين محملين أسطوانيين مدببين، مما يقلل من انحراف العمود ويزيد من صلابة الشبكة؛ ويتم حمل الترس الحلقي على محامل المحور الخاصة به داخل غلاف المحور.
خصائص التروس الهايبويدية
- يسمح التصميم الهندسي لهذه التروس بدعم كلٍّ من عمودَي الترس الصغير والترس من كلا الطرفين. ونتيجةً لذلك، تتميز هذه التروس بصلابة ومتانة عاليتين.
- توفر التروس المخروطية تخفيضًا للسرعة أعلى من التروس المخروطية التقليدية
- يؤدي الترابط السلس لأسنان التروس إلى تشغيل أكثر هدوءًا.
- توفر هذه التروس أيضًا قدرة أكبر على حمل الأحمال مع مناطق اتصال أسنان أكبر.
التروس الداخلية
التروس الداخلية نوع فريد من التروس، حيث تكون أسنانها محفورة داخل قطر سطح أسطواني بدلاً من الأسنان الخارجية. تُعتبر هذه التروس مثالية لنقل الحركة عالي العزم في المساحات المحدودة، كما هو الحال في علب التروس الكوكبية. عند استخدامها مع التروس الخارجية، تتشابك هذه التروس وتدور في نفس الاتجاه.
توفر هذه التروس:
- نقل الطاقة بسلاسة
- تسمح بتحولات ملف تعريف أكبر من التروس الخارجية
- نسب تروس عالية في حزمة أصغر
التروس الوجه
تروس الوجه، والتي تُسمى أيضًا تروس التاج، هي تروس تبرز أسنانها شعاعيًا من وجهها. بفضل هذه الهندسة الفريدة، تتشابك هذه التروس بسهولة مع الترس الحلزوني والترس المسنن، غالبًا بزاوية 90 درجة. غالبًا ما يتطلب الشكل المعقد لأسنان هذه التروس استخدام آلات CNC وأدوات قطع مثل أدوات الكشط أو التشكيل للحصول على مقاطع دقيقة.
لماذا تختار Face Gears
نقل الحركة المتسق
تضمن هذه التروس إجهاد اتصال موحد، مما يساعد في تقليل الاهتزاز والضوضاء التشغيلية.
معالجة محسنة للأحمال
تتميز تروس التاج بقدرة عالية على تحمل الأحمال بفضل سطح تعشيق الأسنان العريض. ولذلك، تُستخدم في التطبيقات الشاقة، مثل تلك المستخدمة في مجال الطيران والفضاء.
انخفاض إجهاد المحمل
نظرًا لأن هذه التروس تولد قوة محورية ضئيلة، مما يقلل الحمل على المكونات الداعمة، مما يؤدي إلى زيادة الموثوقية.
الهندسة الموفرة للمساحة
عادةً ما يتم تحسين هذه التروس للتجميعات المدمجة مع تمكين نسب تروس عالية.
ما هي المواد المستخدمة في التروس؟
الكربون الصلب
يُفضل استخدام الفولاذ الكربوني وسبائكه في تصنيع التروس القوية والمتينة، وخاصة في التطبيقات ذات الأحمال العالية.
الحديد الزهر
يتم استخدام الحديد الزهر أيضًا في تصنيع التروس نظرًا لقدرته الاستثنائية على التصنيع وقوته العالية في الضغط.
برونز
يتم اختيار البرونز بشكل شائع للتروس الدودية بسبب أدائه السلس وانخفاض الاحتكاك.
النايلون والبوليمرات
يعتبر النايلون والبوليمرات الأفضل للمعدات خفيفة الوزن، والتي تستخدم في البيئات ذات الضغط المنخفض.
تطبيقات التروس المختلفة
سيارات
في صناعة السيارات، يتم استخدام التروس على نطاق واسع اعتمادًا على المتطلبات، مثل:
- تُستخدم التروس المخروطية ذات الشكل الهيبويدي على نطاق واسع في تفاضلات المحور الخلفي للسيارات والشاحنات نظرًا لنقل عزم الدوران الأعلى والتشغيل الأكثر هدوءًا.
- تُستخدم التروس المخروطية الحلزونية أيضًا في محاور السيارات وأنظمة نقل الحركة عالية الأداء.
- تُستخدم علب التروس الكوكبية في ناقل الحركة الأوتوماتيكي ومحركات التيار المستمر ومحركات المؤازرة.
فضاء
- تُستخدم التروس الحلزونية في علب التروس الرئيسية ودوار الذيل للطائرات المروحية، حيث يكون الحجم الصغير، وقدرة التحميل العالية، وناقل الحركة السلس أمرًا ضروريًا.
- تُستخدم التروس المخروطية الحلزونية في أنظمة نقل الحركة والأنظمة الميكانيكية للطائرات. تتطلب هذه الأنظمة تحكمًا دقيقًا في الحركة، وانخفاضًا في الاهتزازات، وموثوقية عالية.
الآلات الصناعية
- تُستخدم التروس المخروطية المستقيمة في علب التروس والمعدات الصناعية ذات السرعات المعتدلة والأحمال الثابتة.
- تجد التروس المخروطية الحلزونية والهيبويدية تطبيقاتها في محركات الآلات الثقيلة ومخفضات التروس الدقيقة.
- تُستخدم التروس الكوكبية في أنظمة الضخ الصناعية نظرًا لتشغيلها الهادئ ومتانتها العالية وكفاءتها.
الروبوتات والأتمتة
تُستخدم التروس أيضًا على نطاق واسع في الأنظمة الروبوتية مثل:
- تُستخدم التروس الكوكبية في الأنظمة الروبوتية ذات المحرك المؤازر نظرًا لحجمها الصغير وعزم الدوران العالي والبنية الصلبة.
- يتم استخدام تروس الوجه في المفاصل الروبوتية لتحقيق حركة دقيقة.