تنقسم قوة الترس الحلزوني إلى ثلاثة مكونات رئيسية: القوة المماسية، والقوة القطرية، والقوة المحورية. تعمل هذه القوى في آنٍ واحد أثناء التشغيل، مما يُنشئ أنماط تحميل معقدة تميز علب التروس الحلزونية عن نظيراتها ذات التروس المستقيمة. تُحرك القوة المماسية عزم الدوران. تدفع القوة القطرية أسنان الترس بعيدًا عن بعضها. تُولد القوة المحورية قوة دفع على طول محور العمود نتيجة لزاوية السن الحلزوني.
القوة الظلية (المكون المحيطي)
القوة المماسية هي القوة العاملة الأساسية في أي علبة تروس حلزونية. تعمل عموديًا على نصف قطر الترس، وتُولّد عزم الدوران الذي يُشغّل آلاتك.
ترتبط هذه القوة ارتباطًا مباشرًا بالطاقة المنقولة. محرك بقوة ١٠٠ حصان، يُشغّل ترسًا حلزونيًا قطر قاعدته ٢٠٠ مم، يُولّد قوة مماسية تقارب ١٤٣٠٠ نيوتن عند ١٧٥٠ دورة في الدقيقة.
الحساب مباشر:
Ft = 2T/d
حيث T هو عزم الدوران و d هو قطر الملعب.
تُحدد القوة الظاهرية متطلبات قوة أسنان ترسكم. تتحمل التروس الحلزونية الصناعية القياسية قوى ظاهرة تتراوح بين 1,000 نيوتن في التطبيقات الخفيفة وأكثر من 50,000 نيوتن في المحركات الصناعية الثقيلة. تبقى القوة ثابتة بغض النظر عن زاوية اللولب، مما يجعلها العنصر الأكثر قابلية للتنبؤ في حساباتكم التصميمية.
القوة الشعاعية (المكون الفاصل)
تدفع القوة الشعاعية التروس بعيدًا عن بعضها، مؤثرةً مباشرةً نحو مركزها. في علبة التروس الحلزونية، تساوي هذه القوة عادةً 35-40% من القوة الظاهرية.
بالنسبة لزاوية ضغط قياسية تبلغ 20 درجة، تكون القوة الشعاعية:
Fr = Ft × tan(20°) = 0.364 × Ft.
ينقل الترس الحلزوني الذي ينقل 10,000 نيوتن من القوة الظاهرية ما يعادل 3,640 نيوتن تقريبًا من الحمل الشعاعي على المحامل.
تزيد القوة الشعاعية من انحراف العمود. ينحرف عمود قطره 50 مم تحت تأثير حمل شعاعي مقداره 5,000 نيوتن بمقدار 0.05 مم تقريبًا على امتداد 200 مم. يؤثر هذا الانحراف على محاذاة تعشيق التروس، وقد يقلل الكفاءة بنسبة 2-3% إذا لم تتم إدارته بشكل صحيح.
القوة المحورية (مكون الدفع)
تتميز القوة المحورية بتصميمات التروس الحلزونية واللولبية. وهي تعمل بالتوازي مع محور الترس، مما يخلق قوة دفع يجب دعمها بشكل صحيح.
يعتمد الحجم على زاوية الحلزون لديك:
Fa = Ft × tan(β)
حيث β هي زاوية الحلزون.
زاوية حلزونية نموذجية مقدارها 15 درجة تُولّد قوة محورية تعادل 27% من القوة الظاهرية. بزيادة زاوية الحلزون إلى 30 درجة، تُضاعف هذه القوة إلى 58%. تستخدم معظم تصميمات علب التروس الحلزونية الصناعية زوايا حلزونية تتراوح بين 15 و25 درجة لتحقيق التوازن بين التشغيل السلس وأحمال الدفع المُدارة.
