ما هو الترس النتوءي؟

الترس المحفز هو ترس أسطواني ذو أسنان مستقيمة ملتوية موازية لمحور العمود. ينقل الحركة والقدرة بين عمودين متوازيين مع تحمل الأحمال الشعاعية والظاهرية دون إحداث دفع محوري. تشتهر هذه التروس بسهولة تركيبها وكفاءتها العالية وانخفاض تكلفة إنتاجها، وهي من أكثر التروس استخدامًا. أنواع التروس في الأنظمة الميكانيكية.

كيف تعمل التروس المحفزة؟

تعمل التروس المحفزة عن طريق تشابك أسنان ترس القيادة مع الترس المُدار. إليك خطوات عمل الترس المحفز:

اتصال الأسنان

عند وضع ترسين فرعيين جنبًا إلى جنب، تتلامس أسنانهما على طول سطح الترس. هنا، تدفع أسنان ترس القيادة أسنان الترس المُدار.

نقل القوة والدوران

عندما يُطبّق ترس القيادة القوة، ينتقل عزم الدوران إلى الترس المُدار، وهو مماسٌّ لدائرة قاعدة الترس. وينتج عن ذلك دوران الترسين في اتجاهين متعاكسين، مع ثبات سرعتهما الزاوية.

ضبط عزم الدوران والسرعة

يعتمد عزم الدوران وسرعة التروس المحفزة الدوارة على نسبة عدد أسنان التروس المحركة والتروس المحركة.

• يؤدي استخدام ترس أكبر إلى دوران أبطأ ولكن عزم دوران أعلى.
• يؤدي استخدام ترس أصغر حجمًا إلى دوران أسرع ولكن عزم دوران أقل.

أنواع التروس المحفزة

ترس الحافز الخارجي

في الترس المُحفَّز الخارجي، توجد الأسنان على القطر الخارجي للترس. تتشابك أسنان ترسين خارجيين معًا، وتدوران في اتجاهين متعاكسين. هنا، يُطلق على الترس الأكبر اسم العجلة، ويُطلق على الترس الأصغر اسم الترس الصغير.

ترس داخلي

الترس المحفز الداخلي هو أحد أنواع التروس التي تُحفر أسنانها في القطر الداخلي للترس. تعمل هذه التروس عادةً مع تروس خارجية، كما هو الحال في أنظمة التروس الكوكبية. يُطلق على الترس الأكبر هنا اسم العجلة الحلقية، بينما يُطلق على الترس الأصغر اسم الترس الصغير.

في نظام التروس الداخلية، يدور كلٌّ من ترس القيادة والترس المُدار في نفس الاتجاه. عند تداخل ترس داخلي مع ترس خارجي، تزداد مساحة سطح التلامس بينهما، مما يُقلل الإجهاد ويزيد من نقل عزم الدوران. كما أن تعشيق أسنان الترس الداخلي يكون أكثر ثباتًا، مما يُقلل الانزلاق ويجعله مناسبًا للمحامل عالية الأحمال.

مواد للتروس المحفزة

بلاستيك

يمكن تصنيع التروس المحفزة باستخدام مواد بلاستيكية مثل الأسيتال والنايلون. تتميز هذه التروس بخفة وزنها، وقلة ضجيجها، ومقاومة للتآكل. تُعد التروس المصنوعة من هذه المواد مناسبة للتطبيقات منخفضة السرعة والحمل.

ستانلس ستيل

يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ في تصنيع التروس في بيئات التحميل المنخفض حيث تُعدّ مقاومة التآكل أولوية. ومع ذلك، فهو ليس خيارًا شائعًا لضعف صلابته وكونه أكثر عرضة للتآكل مقارنةً بالمواد الأخرى.

الحديد الزهر

يُعدّ الحديد الزهر من أكثر المواد استخدامًا في تصنيع التروس المسننة. يتميز الحديد الزهر بسهولة تصنيعه وفعاليته من حيث التكلفة، على الرغم من أنه أكثر هشاشةً من الفولاذ.

سبائك الألومنيوم

يتم استخدام سبائك الألومنيوم في تصنيع التروس حيث تكون هناك حاجة إلى نسبة عالية من القوة إلى الوزن، كما هو الحال في صناعة الطيران.

مواد تعدين المساحيق

مشترك مواد مسحوق المعادن تُستخدم مساحيق معدنية أساسها الحديد للتروس المحفزة. تشمل الدرجات النموذجية FC-0205 (حديد-نحاس)، وFN-0205 (حديد-نيكل)، وFD-0205 (سبائك حديد-نحاس-نيكل متجانسة).

ما هي استخدامات التروس المحفزة؟

صناعة السيارات

تُستخدم التروس المحفزة في السيارات لنقل الطاقة من المحرك إلى العجلات. وهي شائعة في:

نظام الرف والجناح

من التطبيقات الرئيسية للتروس المحفزة تحويل الحركة الدورانية إلى حركة خطية في أنظمة الجريدة والترس. يتكون نظام التروس المحفزة من جزأين رئيسيين: الترس الصغير، وهو ترس دائري، والجري، وهو ترس مسطح مستقيم ذو أسنان. عند دوران الترس الصغير، تتفاعل أسنانه مع أسنان الجريدة، مما يؤدي إلى تحرك الجريدة في خط مستقيم. تُستخدم هذه التروس المحفزة بشكل شائع في أنظمة توجيه السيارات.

• في ناقل الحركة اليدوي والأوتوماتيكي، يتم استخدامها لتغيير السرعة وعزم الدوران.
• في التروس التفاضلية، فإنها تسمح للعجلات بالدوران بسرعات مختلفة أثناء الدوران.
• أنظمة التوجيه المعزز

الفضاء والطيران

في مجال الطيران، تُستخدم التروس المحفزة في المحركات للتحكم في حركة أجزاء مختلفة. ولا يقتصر الأمر على ذلك، بل تُستخدم أيضًا في معدات هبوط الطائرات.

توليد الطاقة

تلعب التروس المحفزة دورًا حاسمًا في إنتاج الكهرباء من خلال المساعدة في نقل الطاقة الميكانيكية إلى المولد، كما هو الحال في توربينات الرياح أو توربينات البخار.

الآلات الصناعية

كما تستخدم التروس المحفزة في العديد من المعدات الصناعية الثقيلة، مثل علب التروس، وأنظمة الضواغط، والمطاحن.

كيف يتم تصنيع التروس المحفزة؟

وهنا بعض المشتركة عملية تصنيع التروس للتروس المحفزة:

الطحن

في هذه العملية، تُصنع التروس المحفزة بقطع الأسنان مباشرةً في قطعة تروس باستخدام آلة طحن وقاطع تشكيل يناسب شكل السن. ولهذا الغرض، يُثبّت قطعة الترس على رأس فهرسة. يدور هذا الرأس بزاوية سن واحدة في كل مرة بينما يُشكّل القاطع كل سن. هذه الطريقة مثالية للدفعات الصغيرة، والنماذج الأولية، والتروس المُخصصة.

هوبينغ

تُستخدم تقنية الهوبينغ لتصنيع تروس حلزونية دقيقة وفعالة بأحجام وتطبيقات متنوعة. إليكم كيفية إنتاجها:

• تتضمن ماكينة تقطيع التروس محورين بزاوية: أحدهما لأداة القطع الدوارة (الموقد) والآخر لقطعة التروس الفارغة.
• أولاً، يتم ضبط الزاوية بين المغزلين بناءً على نوع التروس التي يتم إنتاجها، مثل التروس المحفزة.
• الآن يتم تدوير الموقد وقطعة الترس بنسبة سرعة متزامنة مناسبة لهندسة أسنان الترس المطلوبة.
• عندما يدور الموقد ويدخل في الفراغ، فإنه ينحت أسنان التروس بشكل تدريجي بالشكل والعمق الصحيحين.

مسحوق المعادن (PM)

يمكنك إنتاج تروس تحفيزية بكفاءة باستخدام عملية تعدين المسحوقأولاً، يُضغط مسحوق المعدن في قالب باستخدام مثقبين علوي وسفلي لتشكيل شكل الترس. يُغطى الجزء المضغوط، المعروف باسم "المضغوط الأخضر"، بعد ذلك بطبقة من التلبيد عند درجة حرارة عالية لتحقيق المتانة وخصائص المادة المطلوبة.
بالمقارنة مع التصنيع، تروس مسحوق المعادن تحقيق معدل استخدام للمواد أعلى بكثير يصل إلى حوالي 95%، في حين أن التصنيع التقليدي عادة ما ينتج حوالي 70% فقط.
تُعد عملية التصنيع الدقيق طريقة مثالية لإنتاج تروس تحفيزية ذات تحملات ضيقة وجودة ثابتة ونفايات إنتاج منخفضة، خاصة للإنتاج على نطاق واسع.

تزوير

التشكيل بالطرق (Forcing) هو طريقة تصنيع تُستخدم في صناعة التروس، حيث يُعرَّض المُكوِّن لحرارة وضغط عاليين للحصول على شكل القالب المطلوب. تُستخدم هذه الطريقة في كلٍّ من التروس الخاملة والتروس المسننة. تتميز التروس المصنوعة بهذه الطريقة بقوة عالية ومقاومة للتعب. ومع ذلك، قد تتطلب معالجة إضافية لضمان دقة التشطيب. تُعد هذه الطريقة مناسبة لإنتاج تروس حفزية للتطبيقات الشاقة.

تشكيل بارد

يُعد التشكيل البارد من عمليات تصنيع التروس الفعالة من حيث التكلفة نظرًا لارتفاع معدلات إنتاجه. وهو طريقة متعددة الاستخدامات تُستخدم لإنتاج عناصر التروس المحفزة بكميات كبيرة.

في هذه العملية، يُسحب قضيب معدني (يُسمى قطعة فارغة) أو يُدفع (يُضغط) عبر سلسلة من القوالب. ويكون القالب النهائي مطابقًا تمامًا لشكل أسنان الترس المطلوب.

عندما يتحرك الشريط عبر القوالب، يتم ضغطه وإعادة تشكيله تحت ضغط مرتفع.

مزايا التروس المحفزة

• تتمتع التروس المحفزة بتصميم بسيط مما يجعلها سهلة التصنيع والصيانة.
• إنها فعالة من حيث التكلفة بسبب تصميمها البسيط وسهولة تصنيعها مقارنة بالتروس الحلزونية.
• تظهر التروس المحفزة كفاءة عالية (عادة ما تكون بين 95-99%) مع الحد الأدنى من فقدان الطاقة.
• تتمتع هذه التروس بحركة سلسة بسبب نسبة السرعة الثابتة.
• تعتبر هذه التروس موثوقة ومتينة عند تشغيلها في ظل الظروف المناسبة.
• تتمتع التروس المسننة بالقدرة على التعامل مع الأحمال العالية، وخاصة عند السرعات المعتدلة بسبب اتصال الأسنان المباشر وتصميمها القوي.