เกลสันเฟืองดอกจอกเกลียวเฟืองเกลสันเป็นเฟืองชนิดพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อส่งกำลังระหว่างเพลาที่ตัดกัน โดยปกติจะทำมุม 90 องศา สิ่งที่ทำให้ระบบเฟืองเกลสันมีความโดดเด่นคือรูปทรงฟันเฟืองและวิธีการผลิตที่เป็นเอกลักษณ์ ซึ่งให้การเคลื่อนที่ที่ราบรื่น ความสามารถในการรับแรงบิดสูง และการทำงานที่เงียบ เฟืองเหล่านี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในระบบส่งกำลังของยานยนต์ อุตสาหกรรม และการบินและอวกาศ ซึ่งความน่าเชื่อถือและความแม่นยำมีความสำคัญอย่างยิ่ง
ระบบ Gleason ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อปรับปรุงผลการตรวจเลือดทางตรงและทางอ้อมให้ดีขึ้นเฟืองดอกจอกศูนย์โดยการออกแบบฟันเฟืองให้มีลักษณะโค้งและเป็นเกลียว รูปทรงเกลียวนี้ช่วยให้ฟันเฟืองค่อยๆ ขบกันอย่างนุ่มนวล ลดเสียงรบและแรงสั่นสะเทือนได้อย่างมาก พร้อมทั้งช่วยให้หมุนได้เร็วขึ้นและรับน้ำหนักได้มากขึ้น การออกแบบนี้ยังช่วยเพิ่มอัตราส่วนการสัมผัสและความแข็งแรงของพื้นผิว ทำให้ส่งกำลังได้อย่างมีประสิทธิภาพภายใต้ภาระหนักหรือภาระแบบไดนามิก
เฟืองดอกจอกเกลียว Gleason แต่ละคู่ประกอบด้วยเฟืองตัวเล็กและเฟืองตัวใหญ่ที่ผลิตด้วยรูปทรงเรขาคณิตที่เข้ากัน กระบวนการผลิตมีความเชี่ยวชาญสูง เริ่มต้นด้วยการตีขึ้นรูปหรือการหล่อแบบแม่นยำของเหล็กอัลลอย เช่น 18CrNiMo7-6 ตามด้วยการตัดหยาบ การกัดเฟือง หรือการขึ้นรูปเพื่อสร้างรูปทรงเฟืองเริ่มต้น วิธีการขั้นสูง เช่น การกลึง 5 แกน การเฉือน และการตัดด้วยวัสดุแข็ง ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำของขนาดสูงและผิวสำเร็จที่เหมาะสมที่สุด หลังจากอบชุบด้วยความร้อน เช่น การอบชุบแข็ง (58–60 HRC) เฟืองจะผ่านกระบวนการขัดเงาหรือการเจียรเพื่อให้ได้การเข้ากันที่สมบูรณ์แบบระหว่างเฟืองตัวเล็กและเฟืองตัวใหญ่
รูปทรงเรขาคณิตของเฟืองดอกจอกเกลียว Gleason ถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์ที่สำคัญหลายประการ ได้แก่ มุมเกลียว มุมแรงดัน ระยะห่างของกรวยพิทช์ และความกว้างหน้าตัด พารามิเตอร์เหล่านี้ได้รับการคำนวณอย่างแม่นยำเพื่อให้แน่ใจว่ารูปแบบการสัมผัสของฟันและการกระจายภาระถูกต้อง ในระหว่างการตรวจสอบขั้นสุดท้าย เครื่องมือต่างๆ เช่น เครื่องวัดพิกัด (CMM) และการวิเคราะห์การสัมผัสของฟัน (TCA) จะตรวจสอบว่าชุดเฟืองตรงตามมาตรฐานความแม่นยำ DIN 6 หรือ ISO 1328-1 ที่กำหนดหรือไม่
ในการปฏิบัติงาน เกลียวเกลสันเฟืองดอกจอกให้ประสิทธิภาพสูงและเสถียรภาพในการทำงานแม้ในสภาวะที่ต้องการความทนทานสูง ฟันโค้งช่วยให้เกิดการสัมผัสอย่างต่อเนื่อง ลดการกระจุกตัวของความเค้นและการสึกหรอ ทำให้เหมาะสำหรับเฟืองท้ายรถยนต์ เกียร์รถบรรทุก เครื่องจักรหนัก ระบบขับเคลื่อนทางทะเล และเครื่องมือไฟฟ้า นอกจากนี้ ความสามารถในการปรับแต่งรูปทรงฟันและระยะห่างในการติดตั้งยังช่วยให้วิศวกรสามารถปรับการออกแบบให้เหมาะสมกับแรงบิด ความเร็ว และข้อจำกัดด้านพื้นที่ได้
ตารางคำนวณที่สำคัญสำหรับเฟืองดอกจอกเกลียวแบบ Gleason
| รายการ | สูตร / นิพจน์ | ตัวแปร / หมายเหตุ |
|---|---|---|
| พารามิเตอร์อินพุต | (z_1,\ z_2,\ m_n,\ α_n,\ Σ,\ b,\ T) | จำนวนฟันเฟือง (z); โมดูลปกติ (m_n); มุมแรงดันปกติ (\alpha_n); มุมเพลา (\Sigma); ความกว้างหน้าตัด (b); แรงบิดที่ส่งผ่าน (T) |
| เส้นผ่านศูนย์กลางอ้างอิง (ค่าเฉลี่ย) | (d_i = z_i , m_n) | i = 1 (เฟืองตัวเล็ก), 2 (เฟืองตัวใหญ่) เส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย/อ้างอิงในส่วนตัดปกติ |
| มุมเอียง (กรวย) | (\delta_1,\ \delta_2) โดยที่ (\delta_1+\delta_2=\Sigma) และ (\dfrac{\sin\delta_1}{d_1}=\dfrac{\sin\delta_2}{d_2}) | หาค่ามุมกรวยที่สอดคล้องกับสัดส่วนของฟันและมุมของเพลา |
| ระยะห่างของกรวย (ระยะห่างระหว่างจุดยอดของกรวยกับฐานกรวย) | (R = \dfrac{d_1}{2\sin\delta_1} = \dfrac{d_2}{2\sin\delta_2}) | ระยะห่างจากจุดยอดกรวยถึงวงกลมพิทช์ วัดตามแนวเส้นกำเนิดเสียง |
| ระยะห่างวงกลม (ปกติ) | (p_n = π m_n) | ระยะห่างเชิงเส้นในส่วนปกติ |
| โมดูลตามขวาง (โดยประมาณ) | (m_t = \dfrac{m_n}{\cos\beta_n}) | (\beta_n) = มุมเกลียวปกติ; แปลงระหว่างภาคตัดปกติและภาคตัดขวางตามต้องการ |
| มุมเกลียว (ความสัมพันธ์เฉลี่ย/แนวขวาง) | (\tan\beta_t = \tan\beta_n \cos\delta_m) | (\delta_m) = มุมกรวยเฉลี่ย; ใช้การแปลงระหว่างมุมปกติ มุมขวาง และมุมเกลียวเฉลี่ย |
| คำแนะนำเกี่ยวกับความกว้างของใบหน้า | (b = k_b , m_n) | (k_b) โดยทั่วไปจะเลือกค่าตั้งแต่ 8 ถึง 20 ขึ้นอยู่กับขนาดและการใช้งาน โปรดปรึกษาแนวทางการออกแบบเพื่อหาค่าที่แน่นอน |
| ภาคผนวก (ค่าเฉลี่ย) | (a ∈ m_n) | การประมาณค่าส่วนเพิ่มความลึกมาตรฐาน ให้ใช้ตารางสัดส่วนฟันที่แม่นยำสำหรับค่าที่ถูกต้อง |
| เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (ปลาย) | (d_{o,i} = d_i + 2a) | i = 1,2 |
| เส้นผ่านศูนย์กลางราก | (d_{f,i} = d_i – 2h_f) | (h_f) = dedendum (จากสัดส่วนของระบบเฟือง) |
| ความหนาของฟันแบบวงกลม (โดยประมาณ) | (s \approx \dfrac{\pi m_n}{2}) | สำหรับรูปทรงมุมเอียง ให้ใช้ความหนาที่แก้ไขแล้วจากตารางฟันเพื่อความแม่นยำ |
| แรงสัมผัสที่วงกลมพิตช์ | (F_t = \dfrac{2T}{d_p}) | (T) = แรงบิด; (d_p) = เส้นผ่านศูนย์กลางของเกลียว (ใช้หน่วยที่สอดคล้องกัน) |
| ความเค้นดัด (แบบง่าย) | (\sigma_b = \dfrac{F_t \cdot K_O \cdot K_V}{b \cdot m_n \cdot Y}) | (K_O) = ปัจจัยรับน้ำหนักเกิน, (K_V) = ปัจจัยไดนามิก, (Y) = ปัจจัยรูปทรง (เรขาคณิตการดัดงอ) ใช้สมการการดัดงอ AGMA/ISO ฉบับเต็มในการออกแบบ |
| ความเค้นสัมผัส (แบบเฮิรตซ์ แบบง่าย) | (\sigma_H = C_H \sqrt{\dfrac{F_t}{d_p , b} \cdot \dfrac{1}{\frac{1-\nu_1^2}{E_1}+\frac{1-\nu_2^2}{E_2}}}) | (C_H) คือค่าคงที่ทางเรขาคณิต, (E_i,\nu_i) คือโมดูลัสความยืดหยุ่นของวัสดุและอัตราส่วนปัวซอง ใช้สมการความเค้นสัมผัสแบบเต็มรูปแบบสำหรับการตรวจสอบ |
| อัตราส่วนการติดต่อ (ทั่วไป) | (\varepsilon = \dfrac{\text{ส่วนโค้งของการกระทำ}}{\text{ระดับเสียงพื้นฐาน}}) | สำหรับการคำนวณเฟืองดอกจอก ให้ใช้รูปทรงเรขาคณิตของกรวยระยะพิทช์และมุมเกลียว ซึ่งโดยทั่วไปจะประเมินจากตารางออกแบบเฟืองหรือซอฟต์แวร์ |
| จำนวนฟันเสมือนจริง | (z_v \approx \dfrac{d}{m_t}) | มีประโยชน์สำหรับการตรวจสอบการสัมผัส/การตัดใต้ฐาน (m_t) = โมดูลตามขวาง |
| ฟันขั้นต่ำ / ตรวจสอบร่องฟัน | ใช้สภาพฟันขั้นต่ำตามมุมเกลียว มุมแรงดัน และสัดส่วนของฟัน | หาก (z) ต่ำกว่าค่าต่ำสุด จะต้องมีการตัดใต้ฐานหรือใช้เครื่องมือพิเศษ |
| การตั้งค่าเครื่องจักร/เครื่องตัด (ขั้นตอนการออกแบบ) | กำหนดมุมหัวตัด การหมุนของแท่นวาง และการจัดตำแหน่งจากรูปทรงเรขาคณิตของระบบเฟือง | การตั้งค่าเหล่านี้ได้มาจากรูปทรงเรขาคณิตของเฟืองและระบบตัด โปรดปฏิบัติตามขั้นตอนการใช้งานเครื่องจักร/เครื่องมือ |
เทคโนโลยีการผลิตที่ทันสมัย เช่น เครื่องตัดและเจียรเฟืองเอียง CNC ช่วยให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพที่สม่ำเสมอและความสามารถในการใช้งานทดแทนกันได้ โดยการบูรณาการการออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย (CAD) และการจำลอง ผู้ผลิตสามารถทำการวิศวกรรมย้อนกลับและการทดสอบเสมือนจริงก่อนการผลิตจริง ซึ่งจะช่วยลดระยะเวลารอคอยและต้นทุน ในขณะเดียวกันก็เพิ่มความแม่นยำและความน่าเชื่อถือ
โดยสรุปแล้ว เฟืองดอกจอกเกลียวของ Gleason คือการผสมผสานที่ลงตัวระหว่างรูปทรงเรขาคณิตขั้นสูง ความแข็งแรงของวัสดุ และความแม่นยำในการผลิต ความสามารถในการส่งกำลังที่ราบรื่น มีประสิทธิภาพ และทนทาน ทำให้เฟืองเหล่านี้เป็นส่วนประกอบที่ขาดไม่ได้ในระบบขับเคลื่อนสมัยใหม่ ไม่ว่าจะใช้ในอุตสาหกรรมยานยนต์ อุตสาหกรรม หรือการบินและอวกาศ เฟืองเหล่านี้ยังคงเป็นมาตรฐานแห่งความเป็นเลิศในด้านการเคลื่อนไหวและประสิทธิภาพเชิงกล
วันที่เผยแพร่: 24 ตุลาคม 2568