لقی دنده گیربکس (Backlash)، به خلاصی یا لقی بین دندانه‌های دو چرخ‌دنده درگیر با هم گفته می‌شود. هنگام درگیرشدن دو چرخ‌دنده با هم دندانه درگیر بین دو دندانه چرخ‌دنده دیگر قرار گرفته و به‌اصطلاح مش‌بندی یا مشبک می‌شوند. بکلش چرخ‌دنده برابر با مقدار فضای خالی اضافی بین دو دندانه نسبت به ضخامت دندانه درگیر است. وجود بکلش به دلایل مختلفی برای چرخ‌دنده‌ها ضروری است؛ از جمله:
- جلوگیری از گیرکردن چرخ‌دنده‌ها
- ایجاد فضا برای روانکاری
- پوشش خطاهای احتمالی در حین تولید
- جبران انبساط حرارتی
بااین‌وجود، لقی دنده معایبی هم دارد. به‌عنوان‌مثال، لقی دنده گیربکس باعث لرزش، صدا، کاهش دقت و افزایش سایش دنده‌ها می‌شود. علاوه بر این در کاربردهای صنعتی که نیاز به‌دقت بسیار بالا دارند، باید از گیربکس‌هایی استفاده شود که کمترین مقدار لقی دنده را دارند.
علی‌رغم اینکه مقدار بکلش هیچگاه صفر نخواهد شد، اما به برخی از گیربکس‌های صنعتی مانند گیربکس سایکلو یا هارمونیک درایو که کمترین میزان لقی را دارند، گیربکس بدون لقی یا زیرو بکلش (Zero Backlash) نیز می‌گویند. در ادامه به بررسی انواع لقی دنده می‌پردازیم.
انواع لقی دنده
به‌طورکلی انواع لقی دنده یا بکلش به 5 دسته تقسیم می‌شوند:
- بکلش محیطی یا جنبی (Circumferential Backlash - j t)
- بکلش نرمال (Normal Backlash - j n)
- بکلش زاویه‌ای (Angular Backlash - j θ)
- بکلش شعاعی (Radial Backlash - j r)
- بکلش محوری (Axial Backlash - j x)
در ادامه به شرح انواع لقی دنده می‌پردازیم.
بکلش محیطی یا جنبی (Circumferential Backlash - j t)
در چرخ‌دنده‌های صنعتی سه دایره فرضی مهم داریم که عبارت‌اند از:
- دایره داخلی یا مبنا
- دایره گام
- دایره خارجی یا بیرونی
بکلش محیطی به طول قوس فضای خالی بین دو دندانه درگیر روی دایره گام اشاره دارد. به‌عبارت‌دیگر، لقی دنده محیطی، برابر با مسافتی است که چرخ‌دنده درگیر می‌چرخد تا پهلو (سطح شیب‌دار) دندانه‌ها با هم تماس پیدا کنند؛ درحالی‌که دندانه دیگر ثابت است.
بکلش نرمال (Normal Backlash - j n)
بکلش نرمال یا لقی دنده طبیعی، کمترین فاصله بین دو پهلوی دندانه‌های درگیر در یک جفت چرخ‌دنده در زمانی است که سطوح این دندانه‌ها با هم در تماس هستند.
بکلش زاویه‌ای (Angular Backlash - j θ)
بکلش زاویه‌ای، حداکثر زاویه‌ای است که چرخ‌دنده درگیر می‌تواند حرکت کند تا پهلوی دندانه‌ها با هم تماس پیدا کنند؛ درحالی‌که دنده دیگر ثابت است. بکلش زاویه‌ای مشابه بکلش محیطی است با این تفاوت که به‌جای فاصله، زاویه چرخش دنده را بیان می‌کند.
بکلش شعاعی (Radial Backlash - j r)
بکلش شعاعی به مقدار جابه‌جایی بین دو چرخ‌دنده درگیر، در جهت شعاعی (به سمت داخل یا خارج) اشاره دارد. به‌عبارت‌دیگر، لقی شعاعی نشان می‌دهد که چقدر می‌توان مرکز دو چرخ‌دنده را به هم نزدیک یا دور کرد در حالیکه دندانه‌های آن‌ها هنوز در تماس هستند.
بکلش محوری (Axial Backlash - j x)
بکلش محوری در چرخ‌دنده‌های بول که محورهای 90 درجه نسبت به هم دارند، اتفاق می‌افتد. لقی محوری، به مقدار جابه‌جایی یا خلاصی بین چرخ‌دنده‌های بول در جهت محوری (به سمت جلو یا عقب) اشاره دارد.
روابط انواع لقی دنده
جدول زیر روابط انواع لقی دنده با یکدیگر را نشان می‌دهد. توجه داشته باشید که برای چرخ‌دنده‌های مخروطی (Bevel Helical) به دلیل شکل مخروطی آن‌ها، به‌جای لقی شعاعی از لقی محوری استفاده می‌شود.
محاسبه بکلش
بر اساس نوع تماس دنده‌ها (محورهای موازی، متقاطع، غیر متقاطع و غیرموازی) محاسبه بکلش چرخ‌دنده‌ها انجام می‌گیرد.
محاسبه لقی دنده‌های محور موازی
در تصویر زیر نمونه محاسبات موردنیاز برای اندازه‌گیری لقی چرخ‌دنده‌های ساده (Spur Gears) و هلیکال (Helical Gears) را مشاهده می‌کنید. در این چرخ‌دنده‌ها، با تنظیم فاصله مرکز (لقی شعاعی)، می‌توان بکلش را کنترل کرد.
محاسبه لقی دنده‌های با محور متقاطع
در جدول تصویر زیر نمونه‌های محاسباتی برای لقی دنده و فاصله مناسب نصب چرخ‌دنده‌های مخروطی (Bevel Gears) ارائه شده است. روش رایج برای کنترل لقی در چرخ‌دنده‌های مخروطی، تنظیم فاصله نصب (لقی محوری) با استفاده از واشرهای تنظیم است. در هنگام تنظیم فاصله نصب، حفظ تماس مناسب دندانه‌ها و تعادل بین آن‌ها اهمیت زیادی دارد. درصورتی‌که با انواع چرخ‌دنده مخروطی آشنا نیستید، مقاله انواع چرخ‌دنده‌ها و کارکرد آن‌ها را مطالعه فرمایید.
محاسبه لقی دنده‌های با محور غیر متقاطع و غیرموازی
در جدول تصویر زیر، نمونه محاسبات بکلش و فاصله نصب چرخ‌دنده و ماردون حلزونی را مشاهده می‌کنید. به‌خاطر داشته باشید که در هر جفت از این چرخ‌دنده‌ها، لقی محیطی دنده حلزونی و ماردون متفاوت است.
گیربکس جک اسکرو نیز شباهت زیادی به گیربکس‌های حلزونی دارد؛ در جدول زیر نمونه محاسبات بکلش چرخ‌دنده‌های جک اسکرو را مشاهده می‌کنید.
عوامل ایجاد لقی دنده
عوامل مختلفی در ایجاد لقی دنده نقش دارند؛ اما شایع‌ترین آن‌ها نازک شدن دندانه‌های چرخ‌دنده است. برخی از مهم‌ترین عوامل ایجاد لقی دنده عبارت‌اند از:
- خطاهای ماشین‌کاری: خطاهایی مانند هم تراز نبودن، ابعاد نادرست دندانه‌ها و ناهمواری آن‌ها می‌تواند در ایجاد لقی بیشتر چرخ‌دنده‌های گیربکس نقش داشته باشد.
- انقباض دندانه‌ها: در برخی موارد، دندانه‌ها پس از ماشین‌کاری به دلیل انقباض تا حدی کوچک‌تر می‌شوند. این امر به افزایش لقی در گیربکس منجر می‌شود.
- سایش دندانه‌ها: به‌مرورزمان و به دلیل اصطکاک و حرارت نسبتاً زیاد گیربکس‌های صنعتی، دندانه‌های چرخ‌دنده ساییده شده و نازک‌تر می‌شوند؛ در نتیجه لقی دنده افزایش می‌یابد.
- اضافه‌بار: بارهای سنگین و ناگهانی ممکن است موجب شکستگی و آسیب دندانه‌ها شده و لقی دنده گیربکس را افزایش دهند.
- لرزش و ارتعاش: لرزش بیش از حد در حین کار، می‌تواند باعث جابه‌جایی دندانه‌ها و افزایش لقی گیربکس شود.
- طراحی نامناسب: طراحی نامناسب گیربکس، مانند انتخاب چرخ‌دنده نامناسب یا فاصله غیراستاندارد مرکز چرخ‌دنده‌ها از هم می‌تواند منجر به افزایش لقی در چرخ‌دنده شود.
- روغن‌کاری نامناسب: عدم استفاده از روغن مناسب یا کمبود روغن دستگاه، منجر به افزایش اصطکاک و سایش دندانه‌های گیربکس می‌شود؛ در نتیجه لقی گیربکس افزایش می‌یابد.
لقی بیش از حد چرخ‌دنده‌های گیربکس منجر به افزایش لرزش و صدا و کاهش راندمان و عمر مفید گیربکس می‌شود. همچنین اگر میزان بکلش دنده کمتر از حد استاندارد و نرمال باشد، اصطکاک و سایش بین دندانه‌ها افزایش‌یافته و در نهایت باعث خرابی گیربکس می‌شود.
نتیجه‌گیری
میزان لقی دنده از چند جهت دارای اهمیت است:
- میزان لقی تأثیر مستقیم روی عمر مفید دستگاه دارد.
- در کاربردهایی که نیاز به کنترل دقیق سرعت و حرکت دارند، میزان لقی گیربکس یکی از عوامل بسیار مهم و اثرگذار است.
- علاوه بر این، میزان لقی دنده بر عملکرد روان و کم‌صدای دستگاه و هزینه‌های جانبی ناشی از خرابی یا تعمیرات گیربکس نیز تأثیر می‌گذارد.
در این مقاله به بررسی مفهوم لقی دنده، انواع بکلش، نحوه محاسبه هریک از انواع بکلش و عواملی که منجر به لقی دنده می‌شوند، پرداختیم. کارشناسان وب‌سایت کالا صنعتی علاوه بر فروش انواع گیربکس صنعتی، آماده ارائه مشاوره تخصصی رایگان در زمینه انتخاب و استفاده از انواع تجهیزات صنعتی به شما عزیزان هستند. برای ارتباط با کارشناسان کالا صنعتی با شماره‌تلفن 02191304300 تماس بگیرید.