फोटो सौजन्य एमर्सन पावर ट्रांसमिशन कॉर्प । कारों से लेकर घड़ियों तक हर चीज में गियर पाए जाते हैं। |
कई यांत्रिक उपकरणों में गियर्स का उपयोग किया जाता है। वे कई महत्वपूर्ण कार्य करते हैं, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि वे मोटर चालित उपकरणों में गियर की कमी प्रदान करते हैं । यह महत्वपूर्ण है क्योंकि, अक्सर, बहुत तेजी से घूमने वाली एक छोटी मोटर एक उपकरण के लिए पर्याप्त शक्ति प्रदान कर सकती है, लेकिन पर्याप्त टोक़ नहीं । उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रिक स्क्रूड्राइवर में गियर की बहुत बड़ी कमी होती है क्योंकि इसे स्क्रू को मोड़ने के लिए बहुत सारे टॉर्क की आवश्यकता होती है, लेकिन मोटर केवल उच्च गति पर थोड़ी मात्रा में टॉर्क पैदा करता है। गियर में कमी के साथ, आउटपुट की गति को कम किया जा सकता है जबकि टॉर्क को बढ़ाया जा सकता है।
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एक और चीज जो गियर करती है वह है रोटेशन की दिशा को समायोजित करना। उदाहरण के लिए, आपकी कार के पिछले पहियों के बीच के अंतर में, एक शाफ्ट द्वारा शक्ति का संचार किया जाता है जो कार के केंद्र से नीचे जाती है, और अंतर को उस शक्ति को पहियों पर लागू करने के लिए 90 डिग्री मोड़ना पड़ता है।
विभिन्न प्रकार के गियर में बहुत सी पेचीदगियां हैं। इस लेख में, हम सीखेंगे कि गियर पर दांत कैसे काम करते हैं, और हम विभिन्न प्रकार के गियर के बारे में बात करेंगे जो आपको सभी प्रकार के यांत्रिक उपकरणों में मिलते हैं।
- मूल बातें
- प्रेरणा के गियर
- पेचदार गियर्स
- बेवल गियर
- कृमि गियर्स
- रैक और पिनियन गियर्स
- ग्रहों के गियरसेट और गियर अनुपात
- इनवॉल्व गियर प्रोफाइल पर विवरण
मूल बातें
चित्रा 1. खूंटी पहिया गियर का एनिमेशन
किसी भी गियर पर, अनुपात गियर के केंद्र से संपर्क के बिंदु तक की दूरी से निर्धारित होता है। उदाहरण के लिए, दो गियर वाले उपकरण में, यदि एक गियर दूसरे के व्यास से दोगुना है, तो अनुपात 2:1 होगा।
सबसे आदिम प्रकार के गियर में से एक जिसे हम देख सकते हैं वह एक पहिया होगा जिसमें लकड़ी के खूंटे चिपके हुए होंगे।
इस प्रकार के गियर के साथ समस्या यह है कि गियर के घूमने पर प्रत्येक गियर के केंद्र से संपर्क बिंदु तक की दूरी बदल जाती है। इसका मतलब है कि गियर के बदलते ही गियर अनुपात बदल जाता है, जिसका अर्थ है कि आउटपुट की गति भी बदल जाती है। यदि आप अपनी कार में इस तरह के गियर का उपयोग करते हैं, तो एक स्थिर गति बनाए रखना असंभव होगा - आप लगातार गति और गति कर रहे होंगे।
कई आधुनिक गियर एक विशेष टूथ प्रोफाइल का उपयोग करते हैं जिसे इनवॉल्यूट कहा जाता है । इस प्रोफाइल में दो गियर के बीच एक स्थिर गति अनुपात बनाए रखने की बहुत महत्वपूर्ण संपत्ति है। ऊपर खूंटी के पहिये की तरह, संपर्क बिंदु चलता है; लेकिन इनवॉल्व गियर टूथ का आकार इस आंदोलन की भरपाई करता है। देखें इस खंड जानकारी के लिए।
अब आइए कुछ विभिन्न प्रकार के गियर्स पर एक नज़र डालें।
प्रेरणा के गियर
फोटो सौजन्य एमर्सन पावर ट्रांसमिशन कार्पोरेशन
चित्रा 2. स्पर गियर्स
स्पर गियर सबसे आम प्रकार के गियर हैं। उनके सीधे दांत होते हैं, और समानांतर शाफ्ट पर लगाए जाते हैं। कभी-कभी, बहुत बड़े गियर रिडक्शन बनाने के लिए एक साथ कई स्पर गियर का उपयोग किया जाता है।
स्पर गियर्स का उपयोग कई उपकरणों में किया जाता है, जिन्हें आप इलेक्ट्रिक स्क्रूड्राइवर , डांसिंग मॉन्स्टर , ऑसिलेटिंग स्प्रिंकलर , विंडअप अलार्म क्लॉक , वॉशिंग मशीन और कपड़े ड्रायर की तरह देख सकते हैं । लेकिन आपको अपनी कार में कई नहीं मिलेंगे।
ऐसा इसलिए है क्योंकि स्पर गियर वास्तव में जोर से हो सकता है। हर बार जब कोई गियर वाला दांत दूसरे गियर पर दांत लगाता है, तो दांत टकराते हैं, और यह प्रभाव शोर करता है। यह गियर के दांतों पर तनाव भी बढ़ाता है।
गियर में शोर और तनाव को कम करने के लिए, आपकी कार के अधिकांश गियर पेचदार होते हैं ।
पेचदार गियर्स
फोटो सौजन्य एमर्सन पावर ट्रांसमिशन कार्पोरेशन
चित्रा 3. हेलीकल गियर्स
पेचदार गियर पर दांत गियर के सामने के कोण पर काटे जाते हैं। जब एक पेचदार गियर सिस्टम पर दो दांत जुड़ते हैं, तो संपर्क दांत के एक छोर से शुरू होता है और धीरे-धीरे फैलता है क्योंकि गियर घूमते हैं, जब तक कि दो दांत पूरी तरह से जुड़ नहीं जाते।
यह क्रमिक जुड़ाव पेचदार गियर को स्पर गियर की तुलना में अधिक सुचारू रूप से और चुपचाप संचालित करता है। इस कारण से, लगभग सभी कार ट्रांसमिशन में पेचदार गियर का उपयोग किया जाता है ।
पेचदार गियर पर दांतों के कोण के कारण, जब वे जाल लगाते हैं तो वे गियर पर एक जोर का भार पैदा करते हैं। पेचदार गियर का उपयोग करने वाले उपकरणों में बीयरिंग होते हैं जो इस जोर भार का समर्थन कर सकते हैं।
पेचदार गियर के बारे में एक दिलचस्प बात यह है कि यदि गियर के दांतों के कोण सही हैं, तो उन्हें लंबवत शाफ्ट पर लगाया जा सकता है, रोटेशन कोण को 90 डिग्री तक समायोजित किया जा सकता है।
फोटो सौजन्य एमर्सन पावर ट्रांसमिशन कार्पोरेशन चित्रा 4. क्रॉस्ड हेलिकल गियर्स |
बेवल गियर
बेवल गियर तब उपयोगी होते हैं जब शाफ्ट के रोटेशन की दिशा बदलने की आवश्यकता होती है। वे आम तौर पर शाफ्ट पर लगाए जाते हैं जो 90 डिग्री अलग होते हैं, लेकिन अन्य कोणों पर भी काम करने के लिए डिज़ाइन किए जा सकते हैं।
बेवल गियर पर दांत सीधे , सर्पिल या हाइपोइड हो सकते हैं । स्ट्रेट बेवल गियर दांतों में वास्तव में स्ट्रेट स्पर गियर दांतों की तरह ही समस्या होती है - जैसा कि प्रत्येक दांत संलग्न होता है, यह एक ही बार में संबंधित दांत को प्रभावित करता है।
फोटो सौजन्य एमर्सन पावर ट्रांसमिशन कार्पोरेशन चित्रा 5. बेवल गियर्स |
स्पर गियर्स की तरह ही, इस समस्या का समाधान गियर के दांतों को मोड़ना है। ये सर्पिल दांत पेचदार दांतों की तरह ही संलग्न होते हैं: संपर्क गियर के एक छोर से शुरू होता है और धीरे-धीरे पूरे दांत में फैल जाता है।
चित्रा 6. सर्पिल बेवल गियर्स |
सीधे और सर्पिल बेवल गियर पर, शाफ्ट एक दूसरे के लंबवत होने चाहिए, लेकिन वे एक ही विमान में भी होने चाहिए। यदि आप दो शाफ्टों को गियर्स से आगे बढ़ाते हैं, तो वे प्रतिच्छेद करेंगे। हाइपॉइड गियर , दूसरे हाथ पर, अलग अलग विमानों में कुल्हाड़ियों के साथ संलग्न कर सकते हैं।
चित्रा 7. कार के अंतर में हाइपोइड बेवल गियर |
यह सुविधा कई कार में प्रयोग किया जाता है भिन्नता । डिफरेंशियल का रिंग गियर और इनपुट पिनियन गियर दोनों हाइपोइड हैं। यह इनपुट पिनियन को रिंग गियर की धुरी से कम माउंट करने की अनुमति देता है। चित्रा 7 अंतर के रिंग गियर को उलझाने वाले इनपुट पिनियन को दिखाता है। चूंकि कार का ड्राइवशाफ्ट इनपुट पिनियन से जुड़ा है, यह ड्राइवशाफ्ट को भी कम करता है। इसका मतलब यह है कि ड्राइवशाफ्ट कार के यात्री डिब्बे में उतना प्रवेश नहीं करता है, जिससे लोगों और कार्गो के लिए अधिक जगह बनती है।
कृमि गियर्स
फोटो सौजन्य एमर्सन पावर ट्रांसमिशन कार्पोरेशन
चित्रा 8. कृमि गियर
कृमि गियर का उपयोग तब किया जाता है जब बड़े गियर कटौती की आवश्यकता होती है। कृमि गियर में 20:1 की कमी होना आम बात है, और यहां तक कि 300:1 या उससे अधिक तक की कमी होना आम बात है।
कई वर्म गियर में एक दिलचस्प गुण होता है जो किसी अन्य गियर सेट में नहीं होता है: वर्म आसानी से गियर को घुमा सकता है, लेकिन गियर वर्म को नहीं घुमा सकता। ऐसा इसलिए है क्योंकि वर्म पर कोण इतना उथला होता है कि जब गियर इसे घुमाने की कोशिश करता है, तो गियर और वर्म के बीच का घर्षण वर्म को अपनी जगह पर रखता है।
यह सुविधा कन्वेयर सिस्टम जैसी मशीनों के लिए उपयोगी है, जिसमें लॉकिंग सुविधा मोटर के चालू नहीं होने पर कन्वेयर के लिए ब्रेक के रूप में कार्य कर सकती है। वर्म गियर का एक अन्य बहुत ही दिलचस्प उपयोग टॉर्सन डिफरेंशियल में है , जिसका उपयोग कुछ उच्च-प्रदर्शन कारों और ट्रकों पर किया जाता है।
रैक और पिनियन गियर्स
चित्रा 9. घरेलू पैमाने से रैक और पिनियन गियर
रोटेशन को रैखिक गति में बदलने के लिए रैक और पिनियन गियर का उपयोग किया जाता है। इसका एक आदर्श उदाहरण कई कारों का स्टीयरिंग सिस्टम है। स्टीयरिंग व्हील एक गियर को घुमाता है जो रैक को संलग्न करता है। जैसे ही गियर मुड़ता है, यह रैक को दाएं या बाएं स्लाइड करता है, इस पर निर्भर करता है कि आप पहिया को किस तरह से घुमाते हैं।
आपके वजन को प्रदर्शित करने वाले डायल को चालू करने के लिए कुछ पैमानों में रैक और पिनियन गियर का भी उपयोग किया जाता है ।
ग्रहों के गियरसेट और गियर अनुपात
किसी भी ग्रहीय गियरसेट में तीन मुख्य घटक होते हैं:
- सन गियर
- ग्रह गियर और ग्रह गियर ' वाहक
- रिंग गियर
इन तीन घटकों में से प्रत्येक इनपुट, आउटपुट हो सकता है या स्थिर रखा जा सकता है। यह चुनना कि कौन सा टुकड़ा कौन सा भूमिका निभाता है, गियरसेट के लिए गियर अनुपात निर्धारित करता है। आइए एक एकल ग्रहीय गियरसेट पर एक नजर डालते हैं।
हमारे ट्रांसमिशन के एक ग्रहीय गियरसेट में 72 दांतों वाला एक रिंग गियर और 30 दांतों वाला एक सन गियर है। हम इस गियरसेट से कई अलग-अलग गियर अनुपात प्राप्त कर सकते हैं।
| इनपुट |
उत्पादन |
स्थावर |
हिसाब |
गियर अनुपात |
|
| ए |
सूर्य ( एस ) |
ग्रह वाहक ( सी ) |
अंगूठी ( आर ) |
1 + आर/एस |
३.४:१ |
| बी |
ग्रह वाहक ( सी ) |
अंगूठी ( आर ) |
सूर्य ( एस ) |
1 / (1 + एस/आर) |
0.71:1 |
| सी |
सूर्य ( एस ) |
अंगूठी ( आर ) |
ग्रह वाहक ( सी ) |
-आर / एस |
-2.4:1 |
साथ ही, तीन में से किन्हीं दो घटकों को एक साथ लॉक करने से पूरा उपकरण 1:1 गियर की कमी पर लॉक हो जाएगा। ध्यान दें कि ऊपर सूचीबद्ध पहला गियर अनुपात कमी है - आउटपुट गति इनपुट गति से धीमी है। दूसरा ओवरड्राइव है - आउटपुट स्पीड इनपुट स्पीड से तेज है। अंतिम फिर से कमी है, लेकिन आउटपुट दिशा उलट है। कई अन्य अनुपात हैं जो इस ग्रहीय गियर सेट से प्राप्त किए जा सकते हैं, लेकिन ये वही हैं जो हमारे स्वचालित ट्रांसमिशन के लिए प्रासंगिक हैं। आप इन्हें नीचे दिए गए एनिमेशन में आज़मा सकते हैं:
स्वचालित प्रसारण से संबंधित विभिन्न गियर अनुपातों का एनिमेशन। ऊपर दी गई तालिका में बाईं ओर स्थित बटनों पर क्लिक करें।
तो गियर का यह एक सेट किसी भी अन्य गियर को संलग्न या बंद किए बिना इन सभी विभिन्न गियर अनुपातों का उत्पादन कर सकता है। एक पंक्ति में इनमें से दो गियरसेट के साथ, हम चार फॉरवर्ड गियर और एक रिवर्स गियर प्राप्त कर सकते हैं जो हमारे ट्रांसमिशन की जरूरत है। हम अगले भाग में गियर के दो सेटों को एक साथ रखेंगे।
इनवॉल्व गियर प्रोफाइल पर विवरण
चित्रा 10. शामिल गियर का एनिमेशन
एक इनवॉल्व प्रोफाइल गियर टूथ पर, संपर्क बिंदु एक गियर के करीब शुरू होता है, और जैसे ही गियर घूमता है, संपर्क बिंदु उस गियर से दूर और दूसरे की ओर चला जाता है। यदि आप संपर्क बिंदु का अनुसरण करते हैं, तो यह एक सीधी रेखा का वर्णन करेगा जो एक गियर के पास से शुरू होती है और दूसरे के पास समाप्त होती है। इसका मतलब यह है कि जैसे-जैसे दांत जुड़ते हैं, संपर्क बिंदु की त्रिज्या बड़ी होती जाती है।
पिच व्यासप्रभावी संपर्क व्यास है। चूंकि संपर्क व्यास स्थिर नहीं है, पिच व्यास वास्तव में औसत संपर्क दूरी है। जैसे ही दांत पहले जुड़ना शुरू करते हैं, शीर्ष गियर दांत पिच व्यास के अंदर नीचे गियर दांत से संपर्क करता है। लेकिन ध्यान दें कि टॉप गियर टूथ का वह हिस्सा जो बॉटम गियर टूथ से संपर्क करता है, इस बिंदु पर बहुत पतला है। जैसे ही गियर मुड़ते हैं, संपर्क बिंदु शीर्ष गियर दांत के मोटे हिस्से पर स्लाइड करता है। यह शीर्ष गियर को आगे धकेलता है, इसलिए यह थोड़े छोटे संपर्क व्यास की भरपाई करता है। जैसे-जैसे दांत घूमते रहते हैं, संपर्क बिंदु और भी दूर जाता है, पिच के व्यास से बाहर जाता है - लेकिन नीचे के दांत की प्रोफाइल इस आंदोलन की भरपाई करती है। संपर्क बिंदु नीचे के दांत के पतले हिस्से पर स्लाइड करना शुरू कर देता है,संपर्क के बढ़े हुए व्यास की भरपाई के लिए शीर्ष गियर से थोड़ा सा वेग घटाना। अंतिम परिणाम यह है कि भले ही संपर्क बिंदु व्यास लगातार बदलता रहता है, गति वही रहती है। तो एक इनवॉल्व प्रोफाइल गियर टूथ a . पैदा करता हैघूर्णी गति का निरंतर अनुपात ।
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