Gaya pada gearbox heliks terbagi menjadi tiga komponen utama: gaya tangensial, gaya radial, dan gaya aksial. Gaya-gaya ini bekerja secara bersamaan selama pengoperasian, menciptakan pola pembebanan kompleks yang membedakan gearbox heliks dari gearbox gearbox lurus. Gaya tangensial menggerakkan transmisi torsi. Gaya radial mendorong gigi-gigi gearbox saling menjauh. Gaya aksial menciptakan daya dorong sepanjang sumbu poros karena sudut gigi heliks.
Gaya Tangensial (Komponen Lingkar)
Gaya tangensial adalah gaya kerja utama dalam setiap kotak gearbox heliks. Gaya ini bekerja tegak lurus terhadap radius gearbox dan menciptakan torsi yang menggerakkan mesin Anda.
Gaya ini berkaitan langsung dengan daya yang ditransmisikan. Motor 100 HP yang menggerakkan gearbox heliks dengan diameter pitch 200 mm menghasilkan gaya tangensial sekitar 14,300 N pada 1750 RPM.
Perhitungannya mudah:
Ft = 2T/d
Di mana T adalah torsi dan d adalah diameter pitch.
Gaya tangensial menentukan persyaratan kekuatan gigi gearbox Anda. Gearbox heliks industri standar menangani gaya tangensial mulai dari 1,000 N pada aplikasi tugas ringan hingga lebih dari 50,000 N pada penggerak industri berat. Gaya ini tetap konstan terlepas dari sudut heliks, menjadikannya komponen yang paling dapat diprediksi dalam perhitungan desain Anda.
Gaya Radial (Komponen Pemisah)
Gaya radial mendorong gearbox terpisah, bekerja langsung menuju pusat gearbox. Pada kotak gearbox heliks, gaya ini biasanya setara dengan 35-40% gaya tangensial.
Untuk sudut tekanan standar 20 derajat, gaya radialnya adalah:
Fr = Ft × tan(20°) = 0.364 × Ft.
Gearbox heliks yang mentransmisikan gaya tangensial sebesar 10,000 N menciptakan beban radial sekitar 3,640 N pada bantalan.
Gaya radial meningkatkan defleksi poros. Poros berdiameter 50 mm di bawah beban radial 5,000 N akan mengalami defleksi sekitar 0.05 mm pada rentang 200 mm. Defleksi ini memengaruhi keselarasan jala gigi dan dapat mengurangi efisiensi sebesar 2-3% jika tidak dikelola dengan baik.
Gaya Aksial (Komponen Dorong)
Gaya aksial merupakan ciri khas desain gearbox heliks dan spiral. Gaya ini bekerja sejajar dengan sumbu gearbox, menciptakan daya dorong yang harus ditopang dengan tepat.
Besarnya bergantung pada sudut heliks Anda:
Fa = Ft × tan(β)
Dimana β adalah sudut heliks.
Sudut heliks 15 derajat pada umumnya menghasilkan gaya aksial sebesar 27% dari gaya tangensial. Peningkatan sudut heliks menjadi 30 derajat akan menggandakannya menjadi 58%. Sebagian besar desain kotak gearbox heliks industri menggunakan sudut heliks 15-25 derajat untuk menyeimbangkan kelancaran operasi dengan beban dorong yang terkendali.
