چرخ دنده های مارپیچ به عنوان یکی از پرکاربردترین انواع چرخ دنده ها در صنایع مختلف نقشی حیاتی در انتقال قدرت و گشتاور بین محورهای موازی و غیر موازی ایفا می کنند.
طراحی منحصربه فرد دندانه های این نوع چرخ دنده که به صورت مارپیچی بر روی سطح استوانه ای یا مخروطی قرار گرفته اند ویژگی های متمایزی را نسبت به سایر انواع چرخ دنده ها به ویژه چرخ دنده های ساده ارائه می دهد.
این ویژگی ها شامل عملکرد نرم تر و بی صداتر ظرفیت حمل بار بالاتر و امکان انتقال توان بین محورهای غیرموازی است.
تعریف و عملکرد فنی چرخ دنده مارپیچ
چرخ دنده مارپیچ (Helical Gear) نوعی چرخ دنده است که دندانه های آن به صورت مارپیچی و با زاویه ای نسبت به محور چرخ دنده بریده شده اند. این زاویه که به زاویه مارپیچ (Helix Angle) معروف است یکی از پارامترهای کلیدی در طراحی و عملکرد این نوع چرخ دنده محسوب می شود.
در مقابل چرخ دنده های ساده که دندانه های آن ها موازی با محور چرخ دنده هستند دندانه های مارپیچی در طول تماس با دنده مقابل به تدریج درگیر می شوند.
این درگیری تدریجی عملکرد نرم تر روان تر و بی صداتری را نسبت به چرخ دنده های ساده فراهم می کند به ویژه در سرعت های بالا.
اصول عملکرد چرخ دنده مارپیچ :
عملکرد چرخ دنده مارپیچ بر اساس قانون درگیری دندانه ها (Law of Gearing) استوار است. این قانون بیان می کند که برای انتقال سرعت زاویه ای ثابت بین دو چرخ دنده نقطه تماس دندانه ها باید همواره بر روی خطی ثابت (خط درگیری) حرکت کند. در چرخ دنده های مارپیچ شکل دندانه ها به گونه ای طراحی می شود که این شرط برآورده شود.
هنگامی که دو چرخ دنده مارپیچ با یکدیگر درگیر می شوند نیروی انتقال قدرت بین دندانه ها هم در راستای شعاعی و هم در راستای محوری (به دلیل زاویه مارپیچ) اعمال می شود. نیروی محوری که به نیروی رانش محوری (Axial Thrust) نیز معروف است یکی از ویژگی های منحصربه فرد چرخ دنده های مارپیچ است که باید در طراحی سیستم انتقال قدرت در نظر گرفته شود.
مزایای کلیدی عملکرد مارپیچی :
• عملکرد نرم و بی صدا : درگیری تدریجی دندانه ها باعث کاهش ضربه و ارتعاشات می شود.
• ظرفیت حمل بار بالاتر : تعداد دندانه های درگیر در یک لحظه بیشتر از چرخ دنده های ساده است که منجر به توزیع بهتر بار و افزایش ظرفیت حمل بار می شود.
• انتقال توان بین محورهای غیرموازی : با استفاده از چرخ دنده های مارپیچ می توان توان را بین محورهای غیرموازی (تا زاویه مشخص) منتقل کرد.
• راندمان بالا : به دلیل درگیری روان تر و کاهش اصطکاک راندمان انتقال قدرت در چرخ دنده های مارپیچ معمولاً بالا است.
