أنواع التروس

1. مقدمة

تعد العديد من أنواع التروس جزءًا مهمًا من عدد لا يحصى من الأنظمة الميكانيكية, توجد في كل مكان من السيارات إلى الآلات الصناعية وحتى الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية اليومية.

إنها تعمل عن طريق نقل قوة الدوران بين مكونات الماكينة, مما يسمح بالتحكم الدقيق في الحركة, سرعة, وعزم الدوران.

تعتبر التروس ضرورية للتشغيل السلس والفعال للآلات, مع أنواع مختلفة من التروس التي تناسب التطبيقات المختلفة.

2. ما هو العتاد?

الترس عبارة عن مكون ميكانيكي مسنن يتشابك مع جزء مسنن آخر, في كثير من الأحيان معدات أخرى, لنقل عزم الدوران والحركة. يمكن للتروس زيادة عزم الدوران عن طريق التضحية بالسرعة, أو يمكنهم زيادة السرعة على حساب عزم الدوران.

تعتمد كفاءة ووظيفة التروس على شكلها, مقاس, مادة, وكيفية تفاعلهم مع بعضهم البعض.

3. معلمات مختلفة من التروس

يعد فهم معلمات التروس أمرًا بالغ الأهمية لتصميم أنظمة تروس فعالة وموثوقة. تؤثر هذه المعلمات على كيفية تشابك التروس, مقدار الحمل الذي يمكنهم التعامل معه, وأدائهم العام في مختلف التطبيقات. وفيما يلي نظرة عامة على المعلمات الرئيسية:

1. عدد الأسنان

يعد عدد أسنان الترس عاملاً أساسيًا يؤثر على نسبة التروس وأدائه. إنه يحدد قدرة الترس على التشابك مع ترس آخر ويؤثر على السرعة وعزم الدوران الناتج.

• نسبة التروس: تحدد النسبة بين عدد الأسنان في التروس المتشابكة العلاقة بين السرعة وعزم الدوران.
  على سبيل المثال, والعتاد مع 20 تتشابك الأسنان مع العتاد 40 الأسنان لديها نسبة تروس تبلغ 1:2, مما يعني أن الترس الأكبر سوف يدور بنصف سرعة الترس الأصغر ولكن مع ضعف عزم الدوران.

2. العمق كله

يشير العمق الكامل إلى العمق الإجمالي لأسنان التروس, والذي يتضمن كلاً من الإضافة والإضافة. إنه أمر بالغ الأهمية لضمان التشابك المناسب مع التروس المجاورة.

• إضافة: ارتفاع سن الترس فوق دائرة الميل.
• أن تعطى: عمق السن تحت دائرة الملعب.

يعد العمق الكامل ضروريًا لتحديد قوة الترس والمساحة المطلوبة لتشابك أسنان الترس دون أي تدخل.

3. دائرة الملعب

دائرة الميل هي دائرة خيالية تتدحرج دون الانزلاق على دائرة ميل ترس التزاوج. من الضروري التأكد من كيفية تفاعل التروس وتشابكها مع بعضها البعض.

• قطر الملعب: قطر دائرة الملعب. يتم استخدامه لحساب نسبة التروس وللتأكد من تشابك التروس بشكل صحيح.

4. دائرة الجذر

دائرة الجذر هي الدائرة التي تمر عبر الجزء السفلي من أخاديد أسنان التروس. فهو يحدد الحد الأدنى لقطر الترس وهو مهم لفهم قوة الترس ومتانته.

• قطر الجذر: قطر الدائرة التي تصل بين قواعد الأسنان.

5. الدائرة الخارجية

الدائرة الخارجية, أو القطر الخارجي, هي الدائرة التي تمر بأطراف أسنان التروس. إنه ضروري لتحديد الحجم الكلي للعتاد وخلوصه.

• القطر الخارجي: القطر المقاس من طرف أحد الأسنان إلى طرف السن المقابل.

6. قطر الملعب

قطر الملعب هو قطر دائرة الميل وهو معلمة مهمة لحساب نسبة التروس وضمان الترابط المناسب بين التروس.

• صيغة: قطر الملعب = عدد الأسنان / الملعب القطرى (للوحدات الإمبراطورية) أو قطر الملعب = (عدد الأسنان * الوحدة النمطية) (للوحدات المترية).

7. الملعب الدائري

الملعب الدائري هو المسافة بين النقاط المقابلة على الأسنان المجاورة, تقاس على طول دائرة الملعب. من المهم ضمان شبكة التروس المناسبة والمحاذاة.

• صيغة: الملعب الدائري = π * قطر الملعب / عدد الأسنان.

8. الوحدة النمطية

الوحدة هي مقياس لحجم الأسنان, يتم تعريفه على أنه نسبة قطر الملعب إلى عدد الأسنان. يتم استخدامه في النظام المتري لتوحيد أحجام التروس.

• صيغة: الوحدة = قطر الملعب / عدد الأسنان.

9. الملعب القطرى

الملعب القطري هو عدد الأسنان لكل بوصة من قطر الملعب. يتم استخدامه في النظام الإمبراطوري لتوحيد أحجام التروس وهو عكس الوحدة.

• صيغة: الملعب القطري = عدد الأسنان / قطر الملعب.

10. سمك دائري

السماكة الدائرية هي سماكة سن الترس المقاسة على طول دائرة الميل. يؤثر على قوة الترس وكفاءة نقل الطاقة.

• صيغة: السماكة الدائرية = الملعب الدائري / 2.

4. كيف تعمل التروس？

التروس هي أجهزة ميكانيكية, دائرية عادة, مع أسنان على حوافها تستخدم لنقل قوة الدوران وعزم الدوران في الآلات.

تعمل في أزواج, تشغل التروس أسنانها لمنع الانزلاق. في التروس الدائرية, تظل سرعة الدوران وعزم الدوران ثابتين, بينما تخلق التروس غير الدائرية نسب سرعة وعزم دوران متغيرة.

للحفاظ على سرعة ثابتة وعزم الدوران, يعد التشكيل الدقيق لملف التروس أمرًا ضروريًا. عندما يكون العتاد الأصغر, أو ترس, يقود النظام, فهو يقلل السرعة ويزيد عزم الدوران.

على العكس من ذلك, إذا كان الترس على العمود المدفوع, تزداد السرعة بينما يقل عزم الدوران.

يجب أن تكون الأعمدة التي تحمل التروس متباعدة بشكل صحيح ويمكن ترتيبها بالتوازي, غير الموازي, متقاطعة, أو تكوينات غير متقاطعة. تعمل هذه الأعمدة كرافعات لنقل الدوران والطاقة بين التروس.

تشمل النتائج الرئيسية لأنظمة التروس:

• زيادة السرعة: في زوج والعتاد حيث يوجد واحد 40 الأسنان وغيرها 20, يدور الترس الأصغر بسرعة مضاعفة للحفاظ على التزامن, مما أدى إلى زيادة السرعة ولكن انخفاض عزم الدوران.
• زيادة القوة: إن الترس الأصغر ذو الأسنان الأقل يقلل من السرعة ولكنه يزيد من القوة, تتطلب المزيد من عزم الدوران للتدوير.
• تغيير الاتجاه: عندما يتشابك ترسان, أنها تدور في اتجاهين متعاكسين. يتم استخدام التروس المتخصصة لتغيير اتجاه الدوران أو الزوايا بكفاءة.

5. ما هو تصميم التروس?

تستخدم التطبيقات الصناعية مجموعة متنوعة من التروس, كل منها مصمم لأغراض محددة. وتشمل الخصائص الرئيسية التي تختلف بين هذه التروس:

• شكل العتاد
• تصميم وتكوين الأسنان
• تكوين محاور التروس

شكل العتاد

يمكن أن تكون التروس أسطوانية (تحفيز, حلزوني) أو مخروطي (شطبة) بناء على تطبيقهم. يؤثر الشكل على مدى جودة شبكة التروس, مقدار القوة التي يمكنهم التعامل معها, ومدى الضوضاء التي تولدها.

تحفيز التروس, على سبيل المثال, بصوت عال بسرعات عالية, بينما توفر التروس الحلزونية أداءً أكثر هدوءًا وسلاسة بسبب الأسنان المائلة.

تصميم وتكوين الأسنان

يمكن أن تحتوي التروس على ملفات تعريف أسنان مختلفة, كل منها مناسب لمهام محددة. أسنان مستقيمة (تحفيز التروس) تعمل بشكل جيد من أجل البساطة, تطبيقات منخفضة السرعة, بينما الأسنان حلزونية أو حلزونية (حلزوني, التروس المخروطية) ضمان مشاركة أكثر سلاسة وكفاءة أكبر بسرعات أعلى.

تكوين محاور التروس

• موازي: في تكوينات متوازية, يتم محاذاة مهاوي على نفس الطائرة, وتدور تروس القيادة والقيادة في اتجاهين متعاكسين. يوفر هذا الإعداد عادةً كفاءة عالية في نقل الحركة. تشمل الأمثلة التروس الحلزونية وأنظمة الجريدة المسننة.
• متقاطعة: للتكوينات المتقاطعة, تتقاطع الأعمدة عند نقطة داخل نفس المستوى, توفير كفاءة نقل عالية مماثلة للإعدادات المتوازية. تعتبر التروس المخروطية مثالًا رئيسيًا على هذا النوع.
• غير متوازية وغير متقاطعة: في التكوينات التي لا تكون فيها الأعمدة متوازية ولا متقاطعة, وهذا يعني أنهم ليسوا محاذيين ولا على نفس المستوى, تميل كفاءة النقل إلى أن تكون أقل. تمثل التروس الدودية هذه الفئة.

6. ما هي المواد المستخدمة في التروس?

تؤثر المواد المستخدمة في تصنيع التروس بشكل كبير على أدائها, متانة, ومدى ملاءمتها لتطبيقات محددة. توفر المواد المختلفة درجات متفاوتة من القوة, مقاومة التآكل, ومقاومة التآكل.

فيما يلي بعض المواد الأكثر استخدامًا في إنتاج التروس:

الصلب المدرفلة

يستخدم الفولاذ المدلفن بشكل شائع في التروس نظرًا لقوته وصلابته العالية. يتم إنتاجه بواسطة الفولاذ المدرفل على الساخن أو البارد من خلال سلسلة من الأسطوانات, تحسين هيكلها وتعزيز خواصها الميكانيكية.

غالبًا ما تستخدم التروس المصنوعة من الفولاذ المدلفن في التطبيقات الثقيلة, مثل ناقلات الحركة للسيارات والآلات الصناعية, حيث تعد المتانة ومقاومة التأثير أمرًا بالغ الأهمية.

الصلب المدلفن على البارد

يخضع الفولاذ المدلفن على البارد لعملية يتم فيها تبريد الفولاذ بعد الدرفلة, مما يحسن قوته والانتهاء من السطح. توفر هذه العملية دقة أبعاد أفضل ونهاية أكثر سلاسة من الفولاذ المدرفل على الساخن.

غالبًا ما تستخدم التروس الفولاذية المدرفلة على البارد في المعدات الدقيقة التي تتطلب تفاوتات صارمة, مثل الساعات والآلات الدقيقة, وكذلك تطبيقات السيارات والصناعية.

سبائك الصلب أداة

سبائك الصلب الأداة معروفة بصلابتها, مقاومة التآكل, والقدرة على تحمل درجات الحرارة المرتفعة. إنها مثالية لصنع التروس التي تخضع لأحمال وتأثيرات شديدة.

تحتوي هذه السبائك عادة على مستويات عالية من الكربون, الكروم, وعناصر أخرى مثل الفاناديوم أو التنغستن, مما يعزز قوتها ومتانتها. تُستخدم التروس الفولاذية للأدوات في تطبيقات مثل أدوات القطع والآلات الصناعية.

سبائك الحديد

سبائك الحديد, بما في ذلك الحديد الزهر والحديد المرن, تستخدم على نطاق واسع في تصنيع التروس. توفر التروس المصنوعة من الحديد الزهر مقاومة جيدة للتآكل, تخميد الاهتزاز, والقدرة على التشغيل الآلي, مما يجعلها مناسبة للكبيرة, التروس منخفضة السرعة المستخدمة في تطبيقات مثل أنظمة النقل والآلات الثقيلة.

يوفر الحديد المرن صلابة أفضل من الحديد الزهر, توفير التوازن بين القوة ومقاومة الصدمات.

الفولاذ المقاوم للصدأ

يُفضل الفولاذ المقاوم للصدأ للتروس التي تتطلب مقاومة عالية للتآكل ومتانة. أنه يحتوي على الكروم, والتي تشكل طبقة أكسيد واقية على السطح, منع الصدأ والتآكل.

غالبًا ما تستخدم التروس المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ في معدات تجهيز الأغذية, التطبيقات البحرية, والبيئات التي توجد فيها الرطوبة أو المواد الكيميائية.

سبائك النحاس

سبائك النحاس, مثل النحاس والبرونز, تستخدم في التروس ذات الاحتكاك المنخفض, مقاومة التآكل, وسهولة التصنيع ضرورية.

توجد هذه التروس عادةً في التطبيقات التي تتطلب تشغيلًا أكثر هدوءًا وتآكلًا أقل, مثل التروس الدودية, محامل, والبطانات.

يتم أيضًا تقدير سبائك النحاس بسبب موصليتها الكهربائية, مما يجعلها مناسبة لبعض الأجهزة الكهربائية المتخصصة.

سبائك الألومنيوم

سبائك الألومنيوم خفيفة الوزن ومقاومة للتآكل, مما يجعلها مناسبة للتروس المستخدمة في التحميل المنخفض, تطبيقات عالية السرعة.

توجد التروس المصنوعة من الألومنيوم بشكل شائع في الفضاء الجوي, الروبوتات, وصناعات السيارات, حيث يعتبر تقليل الوزن أولوية.

على الرغم من أنها ليست قوية مثل الفولاذ, يمكن معالجة سبائك الألومنيوم أو طلاءها لتعزيز قوتها ومقاومتها للتآكل.

التروس البلاستيكية

التروس البلاستيكية خفيفة الوزن, مقاومة للتآكل, وتقديم سلس, عملية هادئة.

عادة ما تكون مصنوعة من مواد مثل النايلون, أسيتال, أو البولي كربونات, غالبًا ما تستخدم التروس البلاستيكية في التطبيقات التي تتطلب ضوضاء منخفضة واحتكاكًا منخفضًا, مثل الطابعات, الأجهزة المنزلية, والآلات الصغيرة.

في حين أنهم لا يستطيعون التعامل مع حمولة كبيرة مثل التروس المعدنية, تعتبر التروس البلاستيكية مثالية للطاقة المنخفضة, حلول فعالة من حيث التكلفة.

7. أنواع التروس

يتم تصنيف التروس حسب شكل أسنانها, تكوين رمح, وهدف محدد. يعد فهم الأنواع المختلفة للتروس أمرًا ضروريًا لاختيار الترس المناسب لضمان نقل القوة بشكل فعال في التصميمات الميكانيكية.

على أساس شكل الأسنان

1. حفز التروس

• • التروس الخارجية: النوع الأكثر شيوعا من العتاد, بأسنان مستقيمة موازية لمحور الترس. تُستخدم هذه التروس لنقل الطاقة بين الأعمدة المتوازية وهي معروفة بكفاءتها وبساطتها.
  • التروس الداخلية: على غرار التروس الخارجية, يتم قطع الأسنان على السطح الداخلي لحلقة التروس. يتم استخدامها في التطبيقات التي يكون فيها توفير المساحة ضروريًا, مثل أنظمة التروس الكوكبية.

2. التروس الحلزونية

• • حلزونية واحدة: هذه التروس لها أسنان بزاوية, والتي توفر تشغيلًا أكثر سلاسة وهدوءًا من التروس المحفزة. تسمح زاوية الأسنان بالمشاركة التدريجية, تقليل الضوضاء والإجهاد أثناء التشغيل.
  • حلزوني مزدوج: تُعرف أيضًا باسم التروس المتعرجة, هذه لها مجموعتان من الأسنان الحلزونية المتعارضة. التصميم يلغي الدفع المحوري, مما يجعلها مناسبة للآلات الثقيلة ذات الأحمال العالية.
  • التروس اللولبية: تشبه التروس الحلزونية, يتم استخدامها في التطبيقات التي تتطلب أعمدة غير متوازية. وهي مصممة لنقل عزم الدوران بين عمودين غير متقاطعين.

3. التروس المخروطية

• • التروس المستقيمة: تُستخدم التروس المخروطية ذات الأسنان المستقيمة لنقل الحركة بين الأعمدة المتقاطعة, عادة بزاوية 90 درجة. إنها فعالة ولكنها يمكن أن تكون صاخبة تحت الحمل.
  • التروس الحلزونية: هذه لها أسنان منحنية, والتي توفر تشغيلًا أكثر سلاسة وقدرة تحميل أعلى من التروس المخروطية المستقيمة. فهي مثالية للتطبيقات عالية السرعة.
  • ميتري جيرز: نوع من التروس المخروطية حيث تكون نسبة التروس 1:1, يشيع استخدامها في التطبيقات التي تتطلب سرعة متساوية ولكن تغييرًا في الاتجاه.
  • هيبويد جيرز: هذه التروس لها محاور إزاحة, مما يسمح بنقل عزم دوران أعلى وتشغيل أكثر هدوءًا. توجد عادة في فروق السيارات.
  • زيرول جيرز: هجين بين التروس المخروطية المستقيمة واللولبية, تقديم حل وسط بين التشغيل السلس وسهولة التصنيع.
  • التروس المخروطية للتاج: ترس مشطوف حيث تكون الأسنان متعامدة مع وجه الترس, تقديم تكوينات زاوية فريدة من نوعها.

4. التروس متعرجة
   تتميز التروس المتعرجة بنمط أسنان على شكل حرف "V" وهي معروفة بقدرتها على التعامل مع الأحمال الثقيلة دون إحداث دفع محوري كبير. غالبًا ما تستخدم هذه التروس في الآلات الصناعية الكبيرة والسفن.

1. 4. التروس والجناح
      نظام تروس خطي حيث الترس (معدات دائرية) ينسجم مع العتاد الخطي (رف) لتحويل الحركة الدورانية إلى حركة خطية, يستخدم على نطاق واسع في أنظمة التوجيه والسكك الحديدية.

4. التروس الدودية
   التروس الدودية تتكون من دودة (معدات تشبه المسمار) وعجلة دودة. إنها توفر تخفيضًا عاليًا في عزم الدوران في المساحات المدمجة وتستخدم في أنظمة النقل والمصاعد.

   

أنواع خاصة من التروس

1. التروس الداخلية
   تحتوي التروس الداخلية على أسنان مقطوعة داخل حلقة دائرية. غالبًا ما يتم إقرانها بتروس تحفيزية خارجية في أنظمة التروس الكوكبية لتحقيق عزم دوران عالي وكفاءة في المساحة.
2. التروس التفاضلية
   تستخدم في المقام الأول في أنظمة السيارات, تسمح التروس التفاضلية للعجلات بالدوران بسرعات مختلفة مع الحفاظ على توزيع عزم الدوران, ضروري للانعطاف السلس.
3. التروس الكوكبية
   تتكون التروس الكوكبية من تروس شمسية مركزية, التروس الكوكب, وحلقة خارجية (والعتاد الداخلي). يوفر هذا التصميم كثافة عزم دوران عالية ويستخدم على نطاق واسع في ناقل الحركة الأوتوماتيكي والمعدات الصناعية.

   

4. أسنان العجلة
   تستخدم العجلة المسننة في محركات السلسلة, بأسنان مصممة للتعامل مع سلسلة أو حزام. توجد عادة في الدراجات, دراجات نارية, وأنظمة النقل.
5. التروس سبلاين
   تتميز هذه التروس بأخاديد أو أسنان بطولها وتستخدم في أدوات التوصيل الميكانيكية, السماح بنقل عزم الدوران مع السماح ببعض الحركة على طول المحور.
6. التروس النايلون
   تروس النايلون خفيفة الوزن ومقاومة للتآكل, تقدم على نحو سلس, عملية هادئة. وهي تستخدم عادة في الصغيرة, التطبيقات منخفضة الطاقة مثل الطابعات والأجهزة المنزلية.

   

7. التروس الخلفية
   وجدت في فروق السيارات, تتعامل التروس الخلفية مع نقل عزم الدوران العالي وهي ضرورية لضمان سرعة العجلة المناسبة أثناء دوران السيارة.
8. التروس الصغيرة
   تُستخدم التروس الصغيرة في التطبيقات التي تتطلب حجمًا صغيرًا وتحكمًا دقيقًا في الحركة, كما هو الحال في الساعات, الأدوات, والآلات الصغيرة.

8. اعتبارات في تصميم العتاد

هناك عدة عوامل تؤثر على تصميم العتاد, التأكد من أن الترس المحدد يلبي الأداء, يكلف, ومتطلبات المتانة:

• ميزانية: مواد عالية الأداء, مثل الفولاذ المقاوم للصدأ وفولاذ الأدوات, أغلى من المعادن الأساسية مثل الحديد الزهر.
• قيود المساحة: غالبًا ما تستخدم التطبيقات المدمجة التروس الكوكبية, والتي توفر نقل عزم دوران عالي في مساحة صغيرة.
• احتياجات النقل: قد تفضل التطبيقات عالية السرعة التروس الحلزونية أو المخروطية للحصول على أداء سلس, بينما منخفضة السرعة, غالبًا ما تستخدم المهام ذات عزم الدوران العالي التروس الدودية أو المحفزة.
• شروط الخدمة: البيئات القاسية, مثل تلك التي تنطوي على الرطوبة أو المواد الكيميائية, قد تتطلب مواد مقاومة للتآكل مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو النايلون.

9. تطبيقات التروس

تستخدم التروس في العديد من الصناعات للتحكم في السرعة, عزم الدوران, واتجاه الحركة. وتشمل التطبيقات الرئيسية:

• أنظمة توجيه السيارات: تقوم تروس الجريدة المسننة والترس بتحويل الحركة الدورانية إلى حركة خطية, مما يسمح بالتحكم الدقيق في التوجيه.
• علب التروس: وجدت في السيارات, الآلات الصناعية, وتوربينات الرياح, تقوم علب التروس بضبط السرعة وعزم الدوران.
• الفضاء الجوي: تستخدم التروس في أنظمة التحكم في الطيران والمحركات لضمان سلاسة الطيران, نقل الطاقة بكفاءة.
• الآلات الزراعية: تستخدم الجرارات والحصادات التروس لإدارة قوة المحرك وقيادة الأدوات.

مخطط لكل نوع من تطبيقات العتاد

أنواع العتاد	أسماء العتاد	المنتجات النموذجية
حفز	تحفيز العتاد	الساعات القطارات الطائرات آلات غسيل الملابس محطات توليد الطاقة
حلزوني	تروس حلزونية واحدة تروس حلزونية مزدوجة معدات متعرجة معدات المسمار	السيارات الساعات أنظمة الري ادوات منزلية
شطبة	معدات شطبة مستقيمة والعتاد المخروطي الحلزوني معدات ميتري معدات شطبة حلزونية معدات هيبويد العتاد صفر معدات التاج	مضخات القطارات الطائرات محطات توليد الطاقة
دُودَة	معدات دودة	مصاعد السيارات
رف جير	الرف والجناح	ميزان الوزن القطارات