ما هو الفرق بين الترس الحلزوني والترس الهيبويد؟

حلزوني و تروس هيبويد كلاهما نوعان من التروس المستخدمة في أنظمة نقل الطاقة، ولكن لديهما اختلافات واضحة في تصميمهما وتطبيقهما وخصائص الأداء.

سوف يستكشف هذا القسم الاختلافات الرئيسية بين التروس الحلزونية والتروس الهيبويدية، مع التركيز على اتجاه العمود، وتصميم الأسنان والاتصال، وسعة الحمل وعزم الدوران، والكفاءة، ونسبة الاتصال، والضوضاء والاهتزاز، والتصنيع والتكلفة، ومتطلبات التشحيم، والدفع المحوري.

ما هو الترس الحلزوني

الترس الحلزوني هو نوع من التروس الأسطوانية ذات الأسنان التي يتم ضبطها بزاوية على محور دوران الترس. يسمح تصميم الأسنان بزاوية بالتلامس التدريجي بين أسنان التروس المتزاوجة، مما يؤدي إلى تشغيل أكثر سلاسة وهدوءًا مقارنة بالتروس المحفزة. تُستخدم التروس الحلزونية عادةً في التطبيقات التي تتطلب سرعات عالية وأحمال عالية وضوضاء منخفضة، مثل نواقل الحركة في السيارات والآلات الصناعية وأنظمة نقل الطاقة.

يمكن استخدام التروس الحلزونية في ترتيبات الأعمدة المتوازية، حيث يتم تثبيت التروس على أعمدة متوازية، أو في ترتيبات الأعمدة المتقاطعة، حيث يتم تثبيت التروس على أعمدة غير متوازية وغير متقاطعة. في الحالة الأخيرة، يشار إلى التروس باسم التروس الحلزونية المتقاطعة.

ما هو العتاد الهيبويدي

الترس الهيبويدي هو نوع من التروس المخروطية الحلزونية التي تستخدم لنقل الطاقة بين أعمدة غير متقاطعة وغير متوازية. والتروس الهيبويدية تشبه التروس المخروطية الحلزونية ولكنها تتمتع بهندسة أسنان أكثر تعقيدًا وهي مصممة للعمل مع إزاحة الترس عن خط وسط الترس. يسمح هذا الإزاحة بأقطار ترس أكبر، مما يؤدي إلى مجموعات تروس أقوى وأكثر متانة.

تُستخدم التروس الهايبويدية عادةً في المحاور الخلفية للسيارات، حيث توفر وسيلة مدمجة وفعالة لنقل الطاقة من عمود الدفع إلى العجلات. كما تُستخدم أيضًا في الآلات الصناعية، مثل المحركات ذات الزاوية القائمة ومخفضات التروس، حيث تكون هناك حاجة إلى قيود المساحة أو ترتيبات عمود محددة.

الفرق بين الترس الحلزوني والترس الهايبويد

اتجاه العمود

تُستخدم التروس الحلزونية لنقل الطاقة بين أعمدة متوازية أو متقاطعة. وفي حالة الأعمدة المتوازية، تحتوي التروس على أسنان مقطوعة بزاوية على محور دوران الترس، مما يسمح بتشغيل سلس وهادئ. وعند استخدامها على أعمدة متقاطعة، يشار إلى التروس الحلزونية بالتروس الحلزونية المتقاطعة.

تُستخدم التروس الهيبويدية لنقل الطاقة بين أعمدة غير متقاطعة وغير متوازية. يتم إزاحة الترس الصغير لمجموعة التروس الهيبويدية عن خط وسط الترس، مما يسمح بأقطار ترس أكبر وقوة ومتانة متزايدة.

تصميم الأسنان والاتصال

تحتوي التروس الحلزونية على أسنان مقطوعة بزاوية (الحلزون زاوية) إلى محور دوران الترس. يؤدي تصميم الأسنان بزاوية إلى تلامس تدريجي للأسنان، مع تلامس عدة أسنان في أي وقت.

تتميز التروس الهيبويدية بهندسة أسنان أكثر تعقيدًا مقارنة بالتروس الحلزونية. تكون الأسنان منحنية ولها درجة ميل وعمق متفاوتين على طول وجه السن. تؤدي هذه الهندسة المعقدة، جنبًا إلى جنب مع الترس المائل، إلى حدوث حركة انزلاق بين الأسنان أثناء التشغيل.

سعة الحمل وعزم الدوران

يمكن للتروس الحلزونية نقل أحمال أعلى مقارنة بالتروس المحفزة من نفس الحجم بسبب زيادة نسبة التلامس والتفاعل التدريجي للأسنان. توزع الأسنان ذات الزاوية الحمل بشكل أكثر توازناً، مما يسمح بسعة تحميل أعلى.

يمكن للتروس الهيبويدية نقل أحمال أعلى مقارنة بالتروس الحلزونية من نفس الحجم. يزيد قطر الترس الأكبر، والذي أصبح ممكنًا بفضل تصميم الترس المزاح، من قوة ومتانة مجموعة التروس. كما تساهم هندسة الأسنان المعقدة في تحسين توزيع الحمل وزيادة سعة التحميل.

الكفاءة

تتمتع التروس الحلزونية عمومًا بكفاءة أعلى من التروس المحفزة بسبب انخفاض الاحتكاك الانزلاقي بين الأسنان. يؤدي الالتحام التدريجي للأسنان والأسنان ذات الزاوية إلى نقل طاقة أكثر كفاءة.

تتمتع التروس الهايبويدية بكفاءة أقل مقارنة بالتروس الحلزونية بسبب حركة الانزلاق بين الأسنان. تعمل حركة الانزلاق، الناتجة عن الترس المائل وهندسة الأسنان المعقدة، على زيادة الاحتكاك وتوليد الحرارة، مما يقلل من الكفاءة الإجمالية.

نسبة الاتصال

تختلف نسبة التلامس، وهي متوسط ​​عدد الأسنان الملامسة في أي وقت معين، بين التروس الحلزونية والتروس الهيبويدية:

تتمتع التروس الحلزونية بنسبة تماس أعلى مقارنة بالتروس المحفزة بسبب الأسنان ذات الزاوية والتعشيق التدريجي للأسنان.

الضوضاء والاهتزازات

تنتج التروس الحلزونية عمومًا ضوضاء واهتزازات أقل مقارنة بالتروس المحفزة بسبب التلامس التدريجي للأسنان ونسبة التلامس الأعلى. تسمح الأسنان ذات الزاوية بنقل أكثر سلاسة للقوة، مما يقلل من التأثير بين الأسنان المتزاوجة.

تنتج التروس الهيبويدية، على الرغم من نسبة التلامس المنخفضة بها، ضوضاء واهتزازات أقل مقارنة بالتروس المحفزة. يؤدي الترس المائل وهندسة الأسنان المعقدة إلى حدوث حركة انزلاق بين الأسنان، مما يساعد على تخفيف الضوضاء والاهتزاز. ومع ذلك، قد تنتج التروس الهيبويدية ضوضاء واهتزازات أكثر قليلاً مقارنة بالتروس الحلزونية بسبب حركة الانزلاق والاحتكاك المتزايد.

التصنيع والتكلفة

تعتبر التروس الحلزونية أكثر تكلفة في التصنيع مقارنة بالتروس المحفزة بسبب الأسنان المنحنية والحاجة إلى عمليات تصنيع أكثر تعقيدًا. يتم قطع الأسنان عادةً باستخدام آلات القطع أو معدات طحن التروس المتخصصة.

تعتبر تكلفة تصنيع التروس الهيبويدية أعلى مقارنة بالتروس الحلزونية بسبب هندسة الأسنان المعقدة والحاجة إلى معدات تصنيع متخصصة. يتم قطع الأسنان عادةً باستخدام آلات طحن التروس المتخصصة أو أدوات تشكيل التروس. تتطلب عملية تصنيع التروس الهيبويدية دقة أعلى وتفاوتات أكثر إحكامًا، مما يساهم في زيادة التكلفة.

متطلبات التشحيم

تتطلب التروس الحلزونية التزييت لتقليل الاحتكاك، وتبديد الحرارة، ومنع التآكل. يجب اختيار مادة التشحيم بناءً على ظروف التشغيل، مثل السرعة، والحمل، ودرجة الحرارة. في معظم الحالات، تكفي زيوت أو شحوم التروس القياسية للتروس الحلزونية.

تتطلب التروس الهيبويدية مواد تشحيم متخصصة نظرًا لانزلاق الأسنان. يُولّد هذا الانزلاق احتكاكًا وحرارة أكبر مقارنةً بالتروس الحلزونية، مما يستلزم استخدام إضافات الضغط الشديد (EP) في مواد التشحيم. تساعد هذه الإضافات على منع التآكل وتلف السطح تحت الأحمال العالية وظروف الانزلاق. زيوت تروس هيبويد تمت صياغتها خصيصًا لتلبية متطلبات التشحيم الصارمة للتروس الهيبويدية.

محوري التوجه

تولد التروس الحلزونية حمولة دفع محورية بالإضافة إلى الحمل الشعاعي بسبب الأسنان ذات الزوايا. يجب أن يتم استيعاب هذا الدفع المحوري بواسطة المحامل أو هياكل الدعم الأخرى في نظام التروس. يعتمد حجم الدفع المحوري على زاوية الحلزون والحمل المنقول.

تولد التروس الهيبويدية قوة دفع محورية أقل مقارنة بالتروس الحلزونية بسبب تصميم الترس المزاح. يساعد الترس المزاح في موازنة القوى المحورية، مما يقلل من قوة الدفع المحورية الصافية على المحامل وهياكل الدعم. ومع ذلك، تولد التروس الهيبويدية أحمالًا شعاعية أعلى مقارنة بالتروس الحلزونية، وهو ما يجب مراعاته في تصميم نظام التروس.

العوامل التي يجب مراعاتها عند اختيار نوع التروس

عند الاختيار بين التروس الحلزونية والتروس الهيبويدية لتطبيق معين، يجب مراعاة عدة عوامل لضمان الأداء الأمثل والموثوقية والفعالية من حيث التكلفة. يجب تقييم العوامل التالية بناءً على المتطلبات المحددة للتطبيق:

متطلبات عزم الدوران والحمل.

تعتبر التروس الحلزونية مناسبة للتطبيقات التي تتطلب عزم دوران وحملًا متوسطًا إلى مرتفعًا. فهي قادرة على نقل أحمال أعلى مقارنة بالتروس المحفزة من نفس الحجم بسبب زيادة نسبة التلامس والتفاعل التدريجي للأسنان.

تعتبر التروس الهيبويدية مثالية للتطبيقات ذات متطلبات عزم الدوران والحمل العالية. يسمح تصميم الترس المائل بأقطار ترس أكبر، مما يزيد من قوة مجموعة التروس ومتانتها. يمكن للتروس الهيبويدية نقل أحمال أعلى مقارنة بالتروس الحلزونية من نفس الحجم.

اتجاه العمود والقيود المكانية.

تُستخدم التروس الحلزونية في ترتيبات الأعمدة المتوازية أو المتقاطعة. وهي مناسبة للتطبيقات التي تكون فيها الأعمدة متوازية أو بزاوية مع بعضها البعض، وحيث لا تشكل قيود المساحة مصدر قلق أساسي.

تُستخدم التروس التفاضلية في ترتيبات الأعمدة غير المتقاطعة وغير المتوازية. وهي مثالية للتطبيقات ذات القيود المكانية أو حيث يلزم ترتيب عمود محدد، مثل المحاور الخلفية للسيارات. يسمح تصميم الترس المائل بمجموعات تروس أكثر إحكاما مقارنة بالتروس الحلزونية.

الحدود الخاصة بالضوضاء والاهتزاز.

تنتج التروس الحلزونية عمومًا ضوضاء واهتزازًا أقل مقارنة بالتروس المحفزة بسبب التلامس التدريجي للأسنان ونسبة التلامس الأعلى. وهي مناسبة للتطبيقات حيث يكون انخفاض الضوضاء والاهتزاز أمرًا مهمًا، مثل ناقل الحركة في السيارات والآلات الصناعية.

تنتج التروس الهيبويدية أيضًا ضوضاء واهتزازًا أقل مقارنة بالتروس المحفزة، على الرغم من نسبة التلامس المنخفضة. تساعد الحركة الانزلاقية بين الأسنان على تخفيف الضوضاء والاهتزاز. ومع ذلك، قد تنتج التروس الهيبويدية ضوضاء واهتزازًا أكثر قليلاً مقارنة بالتروس الحلزونية بسبب زيادة الاحتكاك والحركة الانزلاقية.

أهداف الكفاءة.

تتمتع التروس الحلزونية بكفاءة أعلى مقارنة بالتروس المحفزة بسبب انخفاض الاحتكاك الانزلاقي بين الأسنان. وهي مناسبة للتطبيقات التي تكون فيها الكفاءة العالية مهمة، مثل أنظمة نقل الطاقة والآلات الصناعية.

تتمتع التروس الهيبويدية بكفاءة أقل مقارنة بالتروس الحلزونية بسبب حركة الانزلاق بين الأسنان، مما يزيد من الاحتكاك وتوليد الحرارة. ومع ذلك، فإن توزيع الحمل المحسن وقدرة التحميل الأعلى للتروس الهيبويدية قد تعوض عن الكفاءة المنخفضة في تطبيقات معينة.

القيود المفروضة على الميزانية والتصنيع

تعتبر تكلفة تصنيع التروس الحلزونية أعلى مقارنة بالتروس المحفزة بسبب الأسنان المنحنية والحاجة إلى عمليات تصنيع أكثر تعقيدًا. ومع ذلك، فهي أقل تكلفة بشكل عام من التروس المخروطية.

تعد التروس الهيبويدية أغلى من حيث التصنيع مقارنة بالتروس الحلزونية والمحفزة بسبب هندسة الأسنان المعقدة والحاجة إلى معدات تصنيع متخصصة. تساهم الدقة العالية والتفاوتات الأكثر إحكامًا المطلوبة للتروس الهيبويدية في زيادة التكلفة.