ما هو صندوق التروس الصناعي

تعتمد الآلات الصناعية على علب التروس للعمل بكفاءة، ولكن العديد من الشركات تعاني من أعطال متكررة في علب التروس وتكاليف تعطل باهظة الثمن.

يمكن أن تؤدي مشكلات علبة التروس إلى توقف الإنتاج بشكل مفاجئ، مما يؤدي إلى تفويت المواعيد النهائية، وعدم رضا العملاء، وخسائر مالية كبيرة.

إن فهم أساسيات علب التروس الصناعية - كيفية عملها ومكوناتها الرئيسية واعتبارات التصميم والأنواع المختلفة المتاحة - يمكّنك من اختيار حل علبة التروس الأمثل لتطبيقك المحدد، مما يؤدي إلى تعظيم الأداء وتقليل مخاطر الفشل.

ما هو صندوق التروس الصناعي

An علبة التروس الصناعيةمُخفِّض السرعة، المعروف أيضًا باسم "رأس الترس" أو "مُخفِّض السرعة"، هو نظام ميكانيكي مُصمَّم لنقل الطاقة وعزم الدوران من مصدر طاقة، عادةً ما يكون محركًا كهربائيًا، إلى آلة. غرضه الأساسي هو إدارة خصائص سرعة وعزم دوران ناقل الحركة، وفي بعض الحالات، تغيير اتجاه الدوران. يعمل هذا النظام كوسيط، يضمن أن الطاقة المُوَصَّلة مُناسبة لمتطلبات التطبيق.

تعمل معظم المحركات الرئيسية، مثل المحركات الكهربائية، بكفاءة عالية عند السرعات العالية، لكنها تُنتج عزم دوران منخفضًا نسبيًا. في المقابل، تتطلب العديد من التطبيقات الصناعية سرعات أقل وعزم دوران أعلى بكثير. يسد صندوق التروس هذه الفجوة بتقليل السرعة، وبالتالي زيادة عزم الدوران، أو العكس إذا تطلب التطبيق ذلك.  

كيف يعمل صندوق التروس الصناعي

مبدأ تشغيل علبة التروس الصناعية، وإن كان معقدًا في تركيبها المحدد، إلا أنه ينبع من التفاعل المباشر بين تروس التشابك. ينقل عمود الإدخال، المتصل بالمحرك الرئيسي (مثل المحرك الكهربائي)، طاقة الدوران إلى الترس الأول في تسلسل داخل علبة التروس. ثم يتشابك هذا الترس مع ترس أو أكثر لاحق، ناقلًا الحركة عبر سلسلة التروس إلى عمود الإخراج، الذي بدوره يُشغّل الآلة.

من الجوانب الأساسية لهذا التفاعل تغيير اتجاه الدوران. فعندما يتشابك ترسان خارجيان، يكون اتجاه دورانهما متعاكسًا؛ فإذا دار الترس المحرك مع عقارب الساعة، يدور الترس المتحرك عكس اتجاه عقارب الساعة.

يتم تحقيق الوظيفة الأساسية لتعديل السرعة وعزم الدوران من خلال مفهوم نسبة والعتادتُحدَّد نسبة التروس بناءً على العدد النسبي للأسنان في تروس التشابك. على سبيل المثال، إذا تشابك ترس قيادة (ترس صغير) ذو 20 سنًا مع ترس مدفوع ذي 60 سنًا، تكون نسبة التروس 3:1. هذا يعني أن عمود الإخراج المتصل بالترس ذي الـ 60 سنًا يدور بثلث سرعة عمود الإدخال المتصل بالترس ذي الـ 20 سنًا. مع انخفاض السرعة، يزداد عزم الدوران المنقول (مع تجاهل خسائر الاحتكاك) بشكل متناسب. في مثال النسبة 3:1، إذا كان محرك الإدخال يعمل بسرعة 300 دورة في الدقيقة، فستكون سرعة خرج علبة التروس 100 دورة في الدقيقة، وسيكون عزم الدوران الناتج حوالي ثلاثة أضعاف عزم الدوران الداخل.  

هذه العلاقة العكسية بين السرعة وعزم الدوران هي نتيجة مباشرة لمبدأ حفظ الطاقة (أو بالأحرى، القدرة، حيث أن القدرة هي عزم الدوران مضروبًا في السرعة الزاوية). لا يُولّد صندوق التروس القدرة؛ بل يُحوّل خصائص القدرة الداخلة. يُنقل صندوق التروس المثالي 100% من القدرة الداخلة إلى القدرة الخارجة، أي أن Pin = Pout. بما أن القدرة (P) تتناسب طرديًا مع عزم الدوران (T) مضروبًا في السرعة الزاوية (ω)، فإن Tinωin = Toutωout. إذا انخفضت قيمة ωout بنسبة التروس (GR)، فيجب أن تزداد قيمة Tout بنفس معامل GR للحفاظ على توازن القدرة (أي أن ωout = ωin / GR وTout = Tin⋅GR).

مكونات علب التروس الصناعية

تحتوي علب التروس الصناعية على مفتاح مكونات بما في ذلك التروس والأعمدة والمحامل.

مجموعات العتاد

لا شك أن التروس هي أهم المكونات وأكثرها تميزًا في أي علبة تروس. تتشابك هذه الأجزاء الميكانيكية المسننة لنقل قوة الدوران والحركة من عمود إلى آخر.

مهاوي

تُعد الأعمدة مكونات أسطوانية أساسية تدعم العناصر الدوارة مثل التروس والمحامل، وتعمل كقنوات لنقل الطاقة إلى داخل علبة التروس ومن خلالها وخارجها.

• رمح الإدخال:يستقبل هذا العمود الطاقة الدورانية من مصدر القيادة، مثل المحرك الكهربائي أو المحرك.
• رمح الإخراج:يقوم هذا العمود بتوصيل الطاقة المعدلة (السرعة وعزم الدوران المتغيرين) من علبة التروس إلى المعدات أو الآلات المحركة.

اتجاهات

يتم استخدام المحامل لدعم الأعمدة الدوارة، وتقليل الاحتكاك بين الأجزاء المتحركة، والحفاظ على المحاذاة الدقيقة لجميع العناصر الدوارة.

المواصفات الفنية لعلب التروس الصناعية

نسبة التروس (نطاق النسبة)

نسبة التروس من أهم مواصفات علبة التروس. فهي تُحدد كمية تحويل السرعة وعزم الدوران بين عمودَي الإدخال والإخراج. وعادةً ما تُعبر عنها بنسبة عددية، مثل 3:1 أو 10:1. تشير نسبة 3:1 إلى أن عمود الإخراج يدور بسرعة أبطأ بثلاث مرات من عمود الإدخال.

سعة عزم الدوران (الاسمية والقصوى)

تُحدد سعة عزم الدوران مقدار القوة الدورانية التي يُمكن لعلبة التروس نقلها بأمان وموثوقية. وهي معيار أساسي لضمان قدرة علبة التروس على تحمل الأحمال التي يفرضها التطبيق دون التعرض للتلف أو التآكل المبكر. يُحدد عزم الدوران عادةً بوحدة نيوتن متر (Nm) أو رطل-قدم (lb-ft). عادةً ما يُوفر المُصنِّعون تصنيفين لعزم الدوران على الأقل:

• عزم الدوران الاسمي (أو المستمر): هذا هو عزم الدوران الذي يمكن لعلبة التروس نقله بشكل مستمر لمدة تشغيل محددة (على سبيل المثال، 10,000 ساعة) في ظل ظروف التشغيل العادية دون الانهاك أو التآكل غير المبرر.
• أقصى عزم دوران (أو ذروة): هذا هو أعلى عزم دوران يمكن لعلبة التروس التعامل معه لفترات قصيرة، مثل أثناء بدء التشغيل، أو الكبح، أو أحمال الصدمات المتقطعة، دون إحداث أي تلف أو كسر للمكونات.

كفاءة (٪)

كفاءة علبة التروس هي نسبة طاقة الخرج إلى طاقة الدخل، معبرًا عنها كنسبة مئوية. تُحدد هذه النسبة كمية الطاقة المفقودة داخل علبة التروس نتيجة الاحتكاك (في التروس والمحامل والأختام) وخلط مادة التشحيم. تعني الكفاءة العالية انخفاضًا في الطاقة المهدرة كحرارة، مما يؤدي إلى انخفاض استهلاك الطاقة وتقليل متطلبات المحرك الرئيسي.

سرعة الإدخال/الإخراج (دورة في الدقيقة)

تُحدد سرعات الإدخال والإخراج، المُقاسة بعدد الدورات في الدقيقة (RPM)، نطاق سرعة تشغيل علبة التروس. عادةً ما تُطابق سرعة الإدخال المُقدرة سرعة التشغيل المُثلى للمحرك الرئيسي (مثل محرك كهربائي يعمل بسرعة 1500 أو 3000 دورة في الدقيقة). ثم تُحدد سرعة الإخراج بقسمة سرعة الإدخال على نسبة التروس.

أنواع علب التروس الصناعية

علب التروس حلزونية

علب التروس الحلزونية تستخدم التروس الحلزونية، التي تحتوي على أسنان مقطوعة بزاوية على محور العمود. يوفر هذا التصميم تشغيلًا أكثر سلاسة وهدوءًا مقارنة بالتروس المحفزة. تعتبر علب التروس الحلزونية مناسبة للتطبيقات التي تتطلب سرعات عالية وعزم دوران منخفض إلى متوسط.

علب التروس المحورية الحلزونية المضمنة

تتميز علب التروس الحلزونية المحورية المستقيمة بوجود أعمدة الإدخال والإخراج في خط واحد مع بعضها البعض. هذا التصميم المدمج مثالي للتطبيقات ذات المساحة المحدودة. فهي توفر كفاءة عالية وضوضاء منخفضة ومناسبة لمجموعة واسعة من الصناعات.

مخفضات التروس المثبتة على العمود

تم تصميم مخفضات التروس المثبتة على العمود بحيث يتم تركيبها مباشرة على العمود المحرك، مما يلغي الحاجة إلى وصلات ومحامل إضافية. وهي مدمجة وفعالة وسهلة التركيب والصيانة.

علبة التروس شطبة حلزونية

تستخدم علب التروس الحلزونية المخروطية تروسًا مخروطية لنقل الطاقة بين أعمدة غير متوازية، عادةً بزاوية 90 درجة. وهي تجمع بين فوائد التروس المخروطية (للأعمدة المتقاطعة) والتروس الحلزونية (للتشغيل السلس والهادئ).

علب التروس الحلزونية المائلة

علب التروس الحلزونية المائلة تشبه علب التروس الحلزونية المائلة ولكن مع وجود تروس مائلة بالنسبة لبعضها البعض. يسمح هذا التصميم باحتكاك أكبر بين الأسنان وقدرة عزم دوران أعلى مقارنة بالتروس المائلة القياسية.

علب التروس للحد من الدودة

تستخدم علب التروس الدودية المخفضة دودة (ترس يشبه المسمار) تتشابك مع دودة العتادإنها توفر نسب تخفيض عالية في حجم صغير وتشتهر بتشغيلها الهادئ. علب التروس الدودية تُستخدم غالبًا في التطبيقات التي تتطلب عزم دوران عالي وسرعات منخفضة.

علب التروس الكوكبية

علب التروس الكوكبيةتُعرف أيضًا بعلب التروس الدائرية، وتتألف من ترس شمسي مركزي، وترس حلقي خارجي، وعدة تروس كوكبية تدور حول الترس الشمسي. تتميز هذه التروس بنسب تخفيض عالية، وكثافة عزم دوران عالية، وتصميم مدمج. تُستخدم علب التروس الكوكبية عادةً في التطبيقات التي تتطلب عزم دوران عاليًا في حجم صغير، مثل الروبوتات والفضاء.