كيفية استخدام علبة تروس الإعصار

غالبًا ما تُستخدم علبة التروس الحلقية لنقل عزم الدوران من محرك أو مضخة. يُعد هذا النوع من علب التروس خيارًا شائعًا لما يتمتع به من مزايا عديدة مقارنةً بعلب التروس التقليدية. وتتمثل ميزته الرئيسية في سهولة تصنيعه، مما يُتيح استخدامه في تطبيقات متنوعة. مع ذلك، إذا كنت ترغب في استخدام علبة تروس حلقية، فهناك بعض الأمور التي يجب معرفتها، وتشمل مبدأ التشغيل، والبنية، والتأثيرات الديناميكية والقصورية المصاحبة لها.

التأثيرات الديناميكية والقصورية

أُجريت العديد من الدراسات حول الخصائص الساكنة والديناميكية للتروس الحلقية. وتُعدّ دراسة هذه التأثيرات مفيدة في المساعدة على التصميم الأمثل لمخفضات السرعة الحلقية.
في هذه الورقة البحثية، تمّ دراسة التأثيرات الديناميكية والقصورية لمخفض سرعة حلقي ثنائي المراحل باستخدام حزمة برامج CZPT. علاوة على ذلك، تمّ تطوير نموذج جديد للمخفضات الحلقية قائم على ديناميكيات التلامس غير الخطية. يهدف هذا النموذج الجديد إلى التنبؤ بالعديد من ظروف التشغيل.
تتشابه قوة التلامس الناتجة عن الإثارة الطبيعية لأقراص التدوير الحلقي في المرحلتين الأولى والثانية تشابهًا كبيرًا. مع ذلك، يختلف التشوه الكلي عند نقطة التلامس. ويعود هذا التأثير بشكل رئيسي إلى تذبذبات النظام نفسه. تدور أقراص التدوير الحلقي في المرحلة الثانية حول بكرة الترس الحلقي بزاوية 180 درجة، وتُعد هذه الزاوية عاملًا مهمًا في أحمال عزم الدوران. تبلغ قوة الإثارة الكلية المؤثرة على أقراص التدوير الحلقي في المرحلتين الأولى والثانية 1848 نيوتن و2068.7 نيوتن على التوالي.
لتحليل إجهاد التلامس، دُرست أشكال مختلفة للتروس. واعتُبرت كثافة التعشيق معيارًا تصميميًا هامًا. ووجد أن زيادة حجم الثقب يقلل من محتوى المادة في القرص الحلقي، مما يؤدي إلى زيادة الإجهادات.
علاوة على ذلك، يمكن تقليل قوى التلامس بكفاءة أكبر عن طريق تغيير المعايير الهندسية. ويمكن تحقيق ذلك من خلال تحسين الشبكة على طول عرض القرص. ويُعدّ القرص ذو الشكل الحلقي الأكثر تأثيرًا على نتائج الإخراج.
تزداد كفاءة محرك الدوران الحلقي مع زيادة الحمل. كما تعتمد كفاءة مخفض السرعة الحلقي على لا مركزية عمود الإدخال والصفيحة الحلقية. يكون منحنى الكفاءة خطيًا عند الأحمال الصغيرة، ولكنه يصبح غير خطي عند الأحمال الكبيرة، وذلك لأن صلابة مخفض السرعة الحلقي تزداد مع زيادة الحمل.

بناء

على الرغم من أن تصميم علبة التروس الحلقية يبدو وكأنه لغز هندسي معقد، إلا أنه في الواقع بسيط للغاية. تتكون العناصر الأساسية من القاعدة، ولوحة التحميل، ومحمل الدفع. تعمل هذه العناصر معًا لتكوين علبة تروس مستقرة وصغيرة الحجم.
القاعدة عبارة عن مقطع دائري مزود بعدة دبابيس أسطوانية حول حافته الخارجية. تُثبّت هذه الدبابيس على حلقة ثابتة تُبقيها في مسار دائري. تعمل الحلقة كدائرة مرجعية، ويبلغ قطرها حوالي 5 مم.
تتكون لوحة التحميل من سلسلة من ثقوب البراغي الملولبة، مرتبة على بُعد 15 مم من المركز. تُستخدم هذه الثقوب لتثبيت الهياكل الخارجية. يجب تدوير لوحة التحميل حول المحورين X و Y.
يُوضع محمل الدفع أعلى لوحة التحميل. يبلغ قطر المحمل الداخلي 35 مم وقطره الخارجي 52 مم. ويُستخدم للسماح بالدوران حول المحور Z.
القرص الحلقي هو العنصر الأساسي في علبة التروس الحلقية. يحتوي القرص على ثقوب للدبابيس التي تُحرك عمود الإخراج، وهذه الثقوب أكبر من تلك المستخدمة في دبابيس بكرات الإخراج. كما يتميز القرص بانخفاض اللامركزية.
تُثبّت المسامير بالقرص الحلقي بواسطة مسامير أسطوانية. هذه المسامير مصنوعة من مادة توفر دعماً ميكانيكياً للمحرك أثناء عزم الدوران العالي. يبلغ قطر المسامير الخارجي 9 مم. يحتوي القرص على عدد من الفصوص، ويدور بمقدار فص واحد لكل دورة كاملة للمحور.
يحتوي صندوق التروس الحلقي أيضًا على غطاء علوي يساعد في تثبيت المكونات معًا. ويحتوي الغطاء على جيب للأدوات. كما يحتوي الغطاء العلوي على أسنان لولبية تُربط بالهيكل.

مبدأ التشغيل

من بين أنواع عديدة من علب التروس، تُستخدم علب التروس الحلقية في الآلات الثقيلة والروبوتات متعددة المحاور. فهي تتميز بكفاءتها العالية، وصغر حجمها، وقدرتها على توفير نسب تروس عالية. إضافةً إلى ذلك، تتمتع بقدرة على تحمل الأحمال الزائدة.
تُدار الأقراص الحلقية بواسطة أعمدة لا مركزية تدور حول دبابيس حلقية ثابتة. تتعشق دبابيس الأسطوانة في قرص الدبوس مع ثقوب في القرص الحلقي. تُحرك دبابيس الأسطوانة قرص الدبوس، الذي ينقل الحركة بدوره إلى عمود الإخراج.
على عكس محركات التروس التقليدية، تتميز محركات الأقراص الحلقية بانخفاض الخلوص الخلفي وصلابة الالتواء العالية. وهي مناسبة تمامًا للأحمال الثقيلة وجميع تقنيات المحركات. كما أن انخفاض كتلة القرص الحلقي وتصميمه المدمج يساهمان في كفاءته العالية ودقة تحديد المواقع.
يلعب القرص الحلقي دورًا محوريًا في حركة علبة التروس. يدور هذا القرص حول حلقة ثابتة في مسار دائري. عند ضغط القرص على الترس الحلقي، تتعشق الدبابيس مع القرص وتدور دبابيس البكرات حوله. تولد هذه الحركة الدورانية اهتزازًا ينتقل عبر الأعمدة المُدارة.
تُصمَّم الأقراص الحلقية عادةً بحلقة قصيرة لتقليل اللامركزية، مما يُخفف قوى عدم التوازن عند السرعات العالية. ومن الناحية المثالية، يكون عدد الفصوص على الحلقة الحلقية أقل من عدد المسامير المحيطة بها، مما يُقلل من إجهاد التلامس الهيرتزي.
على عكس التروس الكوكبية، تتميز التروس الحلقية بدقة عالية وقدرة على تحمل أحمال الصدمات. كما أنها تتميز باحتكاك منخفض وتآكل أقل على جوانب الأسنان. بالإضافة إلى ذلك، تتمتع بكفاءة وقدرة تحمل أعلى.
تُعدّ التروس الحلقية أكثر صعوبة في التصنيع من التروس الحلزونية. ولا تُناسب التروس الحلقية تركيب مراحل التروس فوق بعضها. كما تتطلب دقة فائقة في التصنيع. مع ذلك، فإن صغر حجمها وانخفاض خلوصها، وصلابتها الالتوائية العالية، وانخفاض اهتزازها، تجعلها مثالية للاستخدام في الآلات الثقيلة.

شكل سن الترس الحلزوني

تُصنع معظم التروس بنمط أسنان حلزوني. كما تُصنع التروس الدائرية بهذا النمط. وبالمقارنة مع التروس الحلزونية، تتميز التروس الدائرية بقوة أكبر وقدرة أعلى على نقل الطاقة، إلا أنها قد تكون أكثر صعوبة في التصنيع، مما يجعلها أغلى ثمناً.
يُعدّ شكل سنّ الترس المتداخل منحنىً أملسًا، وهو مُشتقّ من منحنى التداخل الدائري. والمماسّ للدائرة الأساسية هو العمودي عند أيّ نقطة من نقاط منحنى التداخل.
يتميز هذا المنحنى بخصائص تسمح لأسنان التروس الحلزونية بنقل الحركة في اتجاه عمودي. وهو أيضاً المسار الذي يرسمه طرف الخيط عند فكه من الأسطوانة.
يتميز شكل السن الحلزوني بسهولة تصنيعه، كما أنه يسمح بتعشيق سلس حتى مع اختلاف المسافة بين المركزين. يُفضل هذا الشكل على شكل السن الدائري، ولكنه ليس الأفضل في جميع النواحي.
تتكون أسنان التروس الحلقية من منحنيين. وعلى عكس أسنان التروس الحلزونية، تتميز أسنان التروس الحلقية بنصف قطر ثابت. كما أن التروس الحلقية أقل عرضة لإصدار الضوضاء، ولكنها في الوقت نفسه أكثر تكلفة في التصنيع.
تُعدّ أسنان التروس الحلزونية أسهل في التصنيع لأنها تتكون من انحناء واحد فقط. كما يمكن تصنيع التروس الدائرية باستخدام قاطع من نوع المسننات، مما يجعلها أقل تكلفة في التصنيع. مع ذلك، يتطلب تصنيعها خبرةً متخصصة. ويمكن أيضًا تصنيعها باستخدام آلة تشكيل تروس تتضمن قاطعًا للتروس الصغيرة.
تُسمى أشكال أسنان التروس التي تُحقق قانون عمل أسنان التروس أحيانًا بالأشكال المترافقة. ويُعد شكل السن الحلزوني الأكثر شيوعًا بينها، إذ يسمح بنقل عزم دوران ثابت.

ردود فعل عنيفة

عادةً، توفر محركات الدوران الحلقي نسبة نقل عالية دون أي رد فعل عكسي. ويعود ذلك إلى أن قرص الدوران الحلقي يُدار بواسطة عمود لا مركزي. أثناء الدوران، يدور قرص الدوران الحلقي حول حلقة ثابتة، وهذه الحلقة تدور بدورها بشكل مستقل عن مركز الثقل.
يُقصر قرص الترس الحلقي عادةً لتقليل اللامركزية، مما يُساعد على تقليل قوى عدم التوازن التي قد تحدث عند السرعات العالية. كما يوفر الترس الحلقي نسبة تروس أكبر من التروس التقليدية، مما يُحسّن دقة تحديد المواقع.
تتميز محركات الدوران الحلقي بصلابة التوائية عالية، مما يوفر مرونة التوائية وقدرة تحمل أكبر لأحمال الصدمات. وهذا أمر بالغ الأهمية لعدة أسباب، منها التطبيقات الشاقة.
تتميز محركات السيكلويد بكتلة أقل، مما يجعلها مثالية لجميع تقنيات المحركات. كما يتيح تصميمها صلابة التوائية أعلى وعمرًا تشغيليًا أطول، بالإضافة إلى حجمها الأصغر.
تُستخدم محركات السيكلويد أيضًا لتقليل السرعة. وبفضل صلابتها الالتوائية العالية، تتمتع هذه المحركات بدقة عالية في تحديد المواقع.
تُعدّ محركات الدوران الحلقي مناسبةً لمجموعةٍ واسعةٍ من التطبيقات، بما في ذلك المحركات الكهربائية والمولدات ومحركات المضخات. كما أنها تتميز بمقاومةٍ عاليةٍ لأحمال الصدمات، وهو أمرٌ بالغ الأهمية في العديد من التطبيقات. يُعدّ هذا التصميم مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب نسبة نقلٍ عاليةٍ في تصميمٍ صغير الحجم.
تتميز محركات السيكلويد أيضًا بتقليل الخلوص بين الأجزاء المتزاوجة، مما يساعد على منع التداخل وضمان تركيب محكم. وهذا أمر بالغ الأهمية في علب التروس. كما يسمح باستخدام خلية قياس الحمل ومقياس الجهد لتحديد خلوص علبة التروس.

تم التحرير بواسطة CX بتاريخ 13 نوفمبر 2023