Sonsuz Dişli Tahrikleri: Prensipler, Türler ve Kullanımlar

Mekanik güç iletimi alanında, sonsuz dişli tahrikleri benzersiz kombinasyonlarıyla öne çıkmaktadır. paralel olmayan şaft yönelimi Ve yüksek indirgeme oranlarıDüşük hız, yüksek tork ve kompakt tasarım gerektiren uygulamalar için vazgeçilmez bir çözüm sunarlar. Asansörlerin sorunsuz bir şekilde kaldırılmasından müzik aletlerinin hassas akortuna kadar, sonsuz vidalı tahrikler güvenilir ve verimli hareket kontrolü sağlamada kritik bir rol oynar.

1.0Sonsuz Dişli Tahriki Nedir? Tanımı ve Temel Bileşenleri

Sonsuz dişli tahriki, paralel olmayan ve kesişmeyen iki şaft (genellikle 90° açıyla) arasında hareket ve güç iletmek için kullanılan bir dişli sistemi türüdür. İki ana elemandan oluşur: tahrik parçası, solucanve sürülen kısım, solucan tekerleğiHareket aktarımı, esas itibariyle “sarmal etkileşim”e dayalı mekanik bir amplifikasyon sistemi oluşturan, temas halindeki konjuge diş yüzeyleri aracılığıyla gerçekleşir.

2.0Sonsuz Dişli Tahriklerinin Prensibi: Hız Azaltma, Tork Artışı ve Kendiliğinden Kilitlenme

Sonsuz dişli tahriklerinin temel avantajı, şunları sağlama yeteneklerinde yatmaktadır: kompakt bir sistem içerisinde büyük hız azaltımı ve tork artışıOperasyon üç aşamada açıklanabilir:

• Güç Aktarımı: Helisel Bağlantı
  Bir motor veya güç kaynağı tarafından tahrik edilen sonsuz vida döner ve helezoni dişlisi sonsuz vidanın oluklarına baskı yaparak tekerleğin kendi ekseni etrafında dönmesini sağlar. Dönüş yönü hem sonsuz vidanın yönlendirme yönüne (sol veya sağ dişli) hem de dönüş girdisine bağlıdır. Bu, "sağ el/sol el kuralı" kullanılarak belirlenebilir.
• Redüksiyon Oranı ve Tork Çarpımı: Geometri ile Tanımlanır
  Aktarım oranı, modül veya çaptan bağımsız olarak, yalnızca sonsuz dişlinin başlangıç sayısı (z₁) ve sonsuz dişlinin diş sayısı (z₂) tarafından belirlenir. Formül şu şekildedir:
  $$i = \frac{n_1}{n_2} = \frac{z_2}{z_1}$$
  Örneğin, 40 dişli bir tekerleği (z₂ = 40) döndüren tek marşlı bir sonsuz vida (z₁ = 1), 40:1 oranıyla sonuçlanır; bu da tekerleğin bir turunu tamamlaması için sonsuz vidanın 40 tur dönmesi gerektiği anlamına gelir. Güç tasarrufu ilkesine (kayıpları göz ardı ederek) göre, azalan hız, orantılı tork artışına dönüşür ve sonsuz vida tahriklerinin asansörler ve presler gibi ağır hizmet tipi makinelere güç vermesini sağlar.

• Kendiliğinden Kilitlenme: Geri Sürüşü Önleme
  Sonsuz dişlinin kılavuz açısı, dişli çarkının sürtünme açısından daha küçük olduğunda, sonsuz dişli çarkı sonsuz dişliyi geriye doğru hareket ettiremez. Bu durum, kendi kendini kilitleme etkisiDaha küçük giriş açılarına sahip tek başlangıçlı solucanlar, kendi kendini kilitleme özelliğine daha yatkındır ve bu da onları ters hareket önleme gerektiren uygulamalar (örneğin, manuel kaldırma makineleri, ayar mekanizmaları) için uygun hale getirir. Daha büyük giriş açılarına sahip çok başlangıçlı solucanlar genellikle kendi kendini kilitleme özelliğine sahip değildir.

3.0Sonsuz Dişli Tahriklerinin Temel Tipleri: Yapısal Sınıflandırmalar

Sonsuz dişli tahrik sistemleri, sonsuz dişli ve sonsuz dişli çarkının yapısal tasarımına göre sınıflandırılabilir. Her tip, yük kapasitesi, verimlilik ve hassasiyet gereksinimlerine bağlı olarak farklı avantajlar sunar.

Genel Sürücü Yapısına Göre

• Boğazsız Sonsuz Dişli Tahriki: Hem sonsuz vida hem de sonsuz dişlinin boğazı (oluğu) yoktur. Minimum temas alanına sahip en basit tasarım, temel konveyörler gibi hafif ve düşük hassasiyetli uygulamalar için uygundur.
• Tek Boğazlı Sonsuz Dişli Tahriki: Sonsuz dişli çark, sonsuz dişliyi kısmen saran içbükey bir boğaz profiline sahiptir ve boğazsız tipe kıyasla temas alanını artırır. Aktüatörler ve kaldırma mekanizmaları gibi daha yüksek hassasiyet gerektiren endüstriyel sistemlerde yaygın olarak kullanılan, gelişmiş verimlilik ve yük kapasitesi sağlar.
• Çift Boğazlı Sonsuz Dişli Tahriki: Hem sonsuz dişli hem de sonsuz dişli çark, boğazlı tasarımlara (içbükey sonsuz dişli ve dışbükey dişli) sahiptir. Bu konfigürasyon, maksimum temas alanı ve en yüksek yük kapasitesi sunar ve hassas üretim gerektirir. Endüstriyel presler ve hassas takım tezgahları gibi ağır hizmet tipi ekipmanlar için uygundur.

Worm Design tarafından

• Zarf Solucanı (Kum Saati Solucanı): Solucanın çapı merkezden uçlara doğru artarak bir "kum saati" profili oluşturur. Bu, solucan tekerleğiyle daha geniş temas alanları oluşturarak daha yüksek iletim verimliliği sağlar. Genellikle orta ila ağır yük senaryolarında kullanılır.
• Çift Zarflı Solucan (Konjuge Yüzey Solucanı): Bir sarmal dişliyi tamamen sarmal dişli çarkıyla birleştirir. Diş yüzeyleri, kavrama sırasında düzgün temas sağlayarak, standart sarmal dişlilere kıyasla üstün yük kapasitesi ve hassasiyet sunar. Genellikle robotik bağlantılar ve ağır hizmet tipi redüktörler gibi yüksek hassasiyetli, ağır yük uygulamalarında kullanılır.

Worm Wheel Design tarafından

• Frezelenmiş Düz Yüzlü Solucan Tekerleği: Frezeleme yöntemiyle üretilmiş, 0° helis açılı ve düz diş yüzeylidir. Kavrama sınırlı noktalarda gerçekleştiğinden düşük hassasiyet ve düşük maliyet sağlar. Sadece oyuncak tahrikler gibi hafif hizmet tipi kullanımlar için uygundur.
• Dişli Düz Yüzlü Solucan Tekerleği: Frezeleme yöntemiyle üretilir, frezelenmiş çarklara göre daha yüksek diş derinliği hassasiyeti, daha pürüzsüz yüzeyler ve daha iyi aşınma direnci sunar. Standart dişli redüktörleri gibi orta yük ve genel hassasiyet gerektiren uygulamalar için uygundur.
• Dışbükey Solucan Tekerleği: İçbükey bir solucanla (çift boğazlı tasarımda olduğu gibi) eşleştirildiğinde "çift oluklu kavrama" oluşturan kavisli bir profile sahiptir. Bu, en yüksek temas oranını, en iyi verimliliği ve maksimum yük kapasitesini sağlayarak, makine takımı besleme mekanizmaları gibi yüksek hassasiyetli, ağır hizmet tipi sistemler için idealdir.

4.0Sonsuz Dişli Tahriklerinin Üretim Süreçleri: Hassasiyet Performansı Belirler

Sonsuz vida ve sonsuz vida çarkının diş yüzeyleri, uygun birleşme hassasiyeti sağlamak için özel işlemler ve ekipmanlar gerektiren konjuge kavisli yüzeylerdir. Sonsuz vida ve sonsuz vida çarklarının üretim yöntemleri önemli ölçüde farklılık gösterir.

Solucan Üretim Süreçleri
Anahtar, hassasiyete göre üç seviyeye ayrılan helezon dişlerin doğruluğunu ve tutarlılığını korumaktır:

• Düşük Hassasiyet (9–12. Sınıflar): Frezeleme makinesinde doğrudan disk tipi kesiciler (küçük modüller için) veya parmak tipi kesiciler (büyük modüller için) kullanılarak frezeleme yoluyla üretilir. Özel ekipman gerektirmez, manuel vinçler gibi hafif hizmet uygulamaları için uygundur.
• Orta Hassasiyet (7–8. Sınıflar): Sonsuz dişli freze (sonsuz dişliye bağlı bir alet) ile frezeleme yöntemiyle üretilir. İşlem, bir dişli freze tezgahında hareket (freze dönüşü ve iş parçası beslemesi) oluşturulmasını içerir. Yüksek verimlilik ve güvenilir doğruluk, bu yöntemi seri üretim için (örneğin otomotiv direksiyon dişlileri) yaygın hale getirir.
• Yüksek Hassasiyet (4-6. Sınıflar): Tarafından üretildi frezeleme + taşlama. Hobbing işleminden sonra, hataları düzeltmek ve yüzey pürüzlülüğünü (Ra ≤ 0,8 μm) azaltmak için özel bir taşlama makinesinde sonsuz dişli taşlama tekerleği ile son işlem gerçekleştirilir. Hassas takım tezgahları ve robotik için uygundur.

Solucan Tekerleği Üretim Prosesleri
Solucan çarkı, solucanla doğru birleşmeyi sağlamalıdır. İki temel yaklaşım kullanılır:

• Entegre Solucan Tekerleği: Küçük boyutlu, hafif hizmet tipi uygulamalar (örneğin minyatür dişli kutuları) için, tek bir ham parça doğrudan son şekline getirilir. Montaj gerektirmez.
• Kompozit Solucan Tekerleği: Büyük boyutlu, ağır hizmet tipi uygulamalar (örneğin, kaldırma ekipmanı) için. İki parçadan yapılmıştır:
  • (1) doğruluk için tırtıklı (ve bazen tıraşlanmış) bronz bir dişli çark;
  • (2) dış çap ve cıvata delikleri için torna tezgahında tornalanmış dökme demir veya çelik bir göbek;
  • (3) Aşınma direncini maliyetle dengeleyerek sıkıştırmalı montaj veya cıvatalarla monte edilir.

Temel Üretim Ekipmanları

• Temel İşleme: Dişli freze tezgahları (düşük hassasiyetli sonsuz vidalar), torna tezgahları (göbekler).
• Çekirdek İşleme: Dişli freze tezgahları (orta/yüksek hassasiyetli sonsuz dişli ve çarklar), sonsuz dişli tıraşlama tezgahları (çark bitirme).
• Yüksek Hassasiyetli İşleme: Solucan taşlama makineleri (hassas solucanlar), hidrolik presler (kompozit tekerleklerin montajı).

5.0Malzeme Seçimi: Aşınma Direnci ve Sıkışma Önleme Performansının Dengelenmesi

Sonsuz dişli takımları, dayanıklılık ve aşınma önleyici özellikleri dengelemek için "sert-yumuşak eşleştirmesine" güvenir.

• Solucan Malzemeleri: Yüksek sertlik ve aşınma direnci gerektirir. Uzun ömürlü diş yüzeyleri için yaygın seçenekler arasında 45 çelik (indüksiyonla sertleştirilmiş, HRC 55–60) ve 20CrMnTi (karbürize edilmiş ve söndürülmüş, HRC 58–62) bulunur.
• Solucan Tekerleği Malzemeleri: Yüksek sürtünme ve aşınma önleyici performans gerektirir. Yaygın seçenekler arasında kalay bronz (yüksek hızlı, ağır hizmet tipi için ZCuSn10Pb1), alüminyum bronz (orta hızlı, orta yük tipi için) ve dökme demir (düşük hızlı, hafif hizmet tipi için) bulunur. Hafif uygulamalarda, aşınma kaynaklı arızaları önlemek için naylon kullanılabilir.

6.0Sonsuz Dişli Tahriklerinin Tipik Uygulamaları: Kullanım Durumuna Göre Tanımlanan Değer

Onların sayesinde kompakt yapı, yüksek redüksiyon oranı, düzgün çalışma ve kendi kendini kilitleme yeteneği, sonsuz dişli tahrikleri birçok sektörde yaygın olarak kullanılmaktadır:

Endüstriyel Uygulamalar

• Taşıma ve Kaldırma: Konveyörler (tork arttırımı ile hız azaltma), asansörler ve vinçler (güvenlik için kendinden kilitlemeli, yumuşak hız kontrolü).
• Ağır Makine: Endüstriyel presler (yüksek tork çıkışı), takım tezgahı besleme sistemleri (işleme hassasiyeti için yüksek hassasiyetli hareket).
• Özel Ekipman: Dört çeker araçlardaki aktarma kutuları (çapraz eksenli şanzıman), fren sistemleri (geri hareketi önlemek için kendiliğinden kilitlenen).

Tüketici ve Hassas Uygulamalar

• Müzik Aleti Akordu: Gitar ve keman akort burguları (tel gerginliğini korumak için kendiliğinden kilitlenir, hassas ayar).
• Güvenlik Cihazları: Otomatik güvenlik kapıları (zorla açılmayı önlemek için kendi kendini kilitleyen).
• Günlük Makineler: Tekne römork vinçleri (tork çoğaltıcı ile ağır yükleri kaldırma), olta makaraları (geri dönüş önleyici ile düzgün sarma).

7.0Sonuç: Sonsuz Dişli Tahriklerinin Avantajları ve Sınırlamaları

Temel Avantajlar:

1. Kompakt bir formda büyük tek aşamalı indirgeme oranları (10–100)
2. Pürüzsüz ve sessiz çalışma
3. Doğal kendi kendini kilitleme yeteneği
4. Karmaşık geri dönüş mekanizmaları olmadan dik açılı şaft düzenlemesi

Başlıca Sınırlamalar:

1. Diş yüzeyleri arasında yüksek kayma sürtünmesi, daha düşük verimliliğe neden olur (genellikle tek başlangıçlı solucanlar için 60–70%)
2. Nispeten hızlı aşınma, düzenli yağlama gerektirir
3. Isı oluşumu ve aşınma riski nedeniyle yüksek hızlı veya yüksek güçlü uygulamalar için uygun değildir

Genel olarak, sonsuz dişli tahrikleri klasik bir "performans karşılığında verimlilik" takasıKompakt tasarım, güvenlik ve güvenilirliğin kritik öneme sahip olduğu düşük hızlı, orta ve hafif yük uygulamaları için vazgeçilmez bir çözüm olmaya devam ediyor.

 

Referanslar

www.machinerylubrication.com/Read/1080/worm-gears

en.wikipedia.org/wiki/Worm_drive

www.wmberg.com/resources/blogs/guide-to-worm-gear-drives

www.iqsdirectory.com/articles/gear/worm-gears.html