วงกลมพิทช์ในเฟืองคืออะไร?

ในงานวิศวกรรมเฟือง วงกลมพิทช์ หรือที่เรียกว่าวงกลมอ้างอิง เป็นหนึ่งในแนวคิดที่สำคัญที่สุดในการกำหนดวิธีการที่เฟืองสองตัวขบกันและส่งกำลัง มันทำหน้าที่เป็นวงกลมสมมติที่แสดงถึงจุดสัมผัสที่มีประสิทธิภาพระหว่างเฟืองที่ประกบกัน ทำให้มั่นใจได้ว่าการส่งกำลังจะเป็นไปอย่างราบรื่นและแม่นยำ

คำจำกัดความและความหมาย

วงกลมพิทช์ (Pitch circle) คือวงกลมสมมุติที่หมุนโดยไม่ลื่นไถลไปกับวงกลมพิทช์ของเฟืองอีกตัวที่ขบกัน เส้นผ่านศูนย์กลางของวงกลมนี้เรียกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางพิทช์ (Pitch diameter) ซึ่งเป็นตัวกำหนดขนาด อัตราทดความเร็ว และระยะห่างระหว่างศูนย์กลางของเฟืองเมื่อจับคู่กับเฟืองอีกตัว

ณ วงกลมนี้เองที่:

• ความหนาของฟันเท่ากับช่องว่างระหว่างฟัน

• อัตราส่วนความเร็วระหว่างเฟืองมีค่าคงที่

• และเกิดการเคลื่อนที่แบบกลิ้งอย่างเดียว (ไม่มีการลื่นไถล)

ในทางคณิตศาสตร์ ระยะห่างระหว่างฟันเฟือง (Dp) มีความสัมพันธ์กับโมดูล (m) และจำนวนฟัน (z) ดังนี้:

Dp = m × z

สมการนี้ทำให้วงกลมพิตช์เป็นจุดอ้างอิงสำคัญสำหรับการคำนวณการออกแบบเฟืองทั้งหมด

บทบาทและความสำคัญของวงกลมการเสนอชื่อ (Pitch Circle)

เดอะวงกลมพิทช์กำหนดเรขาคณิตและฟังก์ชันของอุปกรณ์ทั้งหมด ความสำคัญของมันสามารถสรุปได้ดังนี้:

กำหนดอัตราทดเกียร์
อัตราส่วนของเส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวระหว่างเฟืองสองตัวจะบอกอัตราส่วนความเร็วของระบบ ตัวอย่างเช่น ถ้าเฟือง A มีเส้นผ่านศูนย์กลางเกลียวเป็นสองเท่าของเฟือง B เฟือง B จะหมุนเร็วขึ้นเป็นสองเท่า
ระยะห่างศูนย์กลางการควบคุม
ผลรวมของรัศมีวงกลมพิตช์ของเฟืองสองตัวที่ขบกันจะเป็นตัวกำหนดระยะห่างระหว่างศูนย์กลางของเพลาเฟือง ซึ่งเป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบและการจัดตำแหน่งของเกียร์
หลักเกณฑ์ในการออกแบบรูปทรงฟัน
รูปทรงฟันเฟืองแบบอินโวลูตถูกสร้างขึ้นจากวงกลมฐาน ซึ่งได้มาจากวงกลมพิทช์ ดังนั้นจึงส่งผลโดยตรงต่อความราบรื่นและความเงียบของการเข้าคู่กันของเฟือง
ช่วยให้การส่งกำลังเป็นไปอย่างราบรื่น
เมื่อเฟืองขบกันที่วงกลมพิตช์ของมัน การเคลื่อนที่จะถูกส่งผ่านด้วยความเร็วเชิงมุมที่สม่ำเสมอ ลดการสั่นสะเทือน เสียง และการสึกหรอให้น้อยที่สุด

วงกลมพิทช์ในการผลิตเฟือง

ในการผลิตจริงนั้น ไม่สามารถวัดวงกลมพิตช์ได้โดยตรง เนื่องจากเป็นเพียงจุดอ้างอิงในจินตนาการ อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตเฟืองความแม่นยำสูงอย่าง Belon Gear ใช้ระบบวัดเฟือง CNC ขั้นสูงและการตรวจสอบแบบ 3 มิติ เพื่อให้มั่นใจว่าขนาดทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับวงกลมพิตช์นั้นได้รับการรักษาไว้อย่างแม่นยำ ซึ่งรับประกันประสิทธิภาพการเข้าคู่กันที่แม่นยำในทุกการใช้งาน เช่นยานยนต์เกียร์บ็อกซ์ หุ่นยนต์อุตสาหกรรม และเครื่องจักรหนัก