بررسی نیروها و عوامل موثر در طراحي يك چرخدنده

ساير عوامل نيرو :
جدا از  نيروهاي خمشي و نيروهايي كه باعث فرسودگي سطح مي شوند عوامل ديگري نيز وجود دارند كه بايد در هنگام طراحي يك چرخدنده درنظر گرفته شود. پارامترهاي طراحي بر اساس عواملي نظير اضافه بار يا شوك، خطاها، اصطكاك بالا در شروع و اصطكاك لغزشي تغيير خواهد كرد.
عامل مهم ديگر در افت چرخنده ساييدگي است اين نوع خرابي به شكل لبه‌هايي در سطح پايين دنده ظاهر مي‌گردد گر چه نظرات متفاوت است ولي ساييدگي به عنوان نتيجه عدم روغنكاري در نظر گرفته مي شود.
جوشكاري در محل براي منافذ زياد انجام پذير است كه به دليل بار سطح بالا،سرعت سايش بالا، پرداخت نادرست سطح  و ويژگيهاي نامناسب روغنكاري انجام شد، به وجود مي آيد عوامل ديگر نيز آن را تشديد مي‌كند. براي كنترل چرخدنده در برابر خرابي در اثر سايش يك فرمول تجربي را مي‌توان به كار گرفت. البته زماني كه روغن معدني به كار رفته باشد.
فرمول زير ارائه مي‌شود.
 
كه F برابر با ميانگين بار واحد طول همراه با پهناي دندانهFw(N/mm)=
سرعت خط چرخشي‌= v            فاصله تا مركز= a
اگر مقدار  در زير خط مربوط به i  قرار گيرد، چنين فرض مي‌شود حتي وقتي بار كامل بر چرخدنده اعمال مي‌شود، ساييدگي رخ نخواهد داد.
محاسبه توان چرخدنده هاي غير فلزي:
مواد مصنوعي نظير پلاستيك، لاستيك مصنوعي و ساير مواد نظير مواد خام، لاستيك‌هاي سبك  و فيبرهاي فشرده به دليل ويژگيهاي كاهشي آنها و عملكردبدون صدايشان به كار گرفته ميشوند چنين چرخدنده‌هايي معمولاً همراه با دنده‌هاي فلزي هستند و روغنكاري بايد مداوم باشد. از نظر توان و ساير مواد اين چرخدنده‌ها، با چرخدنده‌هاي فلزي قالبي قابل مقايسه هستند. چرخدنده‌هاي غير فلزي براي بارهاي سنگين مناسب نيستند. ظرفيت بارآنها توسط حرارت و سايش مجاز محدود مي‌گردد. بار منتقل شده توسط فرمول زير محاسبه مي گردد.
 
كه در آن:
فاكتور بار به ماده و سرعت بستگي دارد = (2N/mm )K1
8 تا 10 متر = پهناي دندانه b (mm)=
چرخش دايره اي كه برابر  مي باشد =  p (mm)


جدول- عامل بار  
مواد
سرعت چرخشي V    مكانيزه شده    ماده خام    ماده مصنوعي    آهن قالبي
m/s    K1(N/mm2)
5/0    8/0    6/1    5/2    7/2
1    8/0    6/1    3/2    6/2
2    7/0    4/1    2/2    3/2
4    6/0    1/1    7/1    9/1
6    5/0    0/1    3/1    7/1
8    4/0    8/0    1/1    4/1
10    4/0    7/0    95/0    2/1
12    3/0    6/0    85/0    0/1
15    3/0    6/0    70/0    0/1

اطلاعات براي آهن قالب گيري شده براي مقايسه در جدول عرضه شده است.

جدول 20-2 تعداد عامل دندانه K2
Z=    13    15    20    25    30    40    60    100
K2=    7/0    85/0    0/1    08/1    14/1    21/1    27/1    34/1

 
اصطكاك لغزشي و ويژگيهاي موتور
در مورد پارامترهاي متفاوتي از اصطكاك لغزشي بحث شد و معادله زير به دست آمد:
 
كه در آن (Ta) اصطكاك لغزشي برحسب واحد نيوتن متر،( )  شتاب چرخ بر حسب واحد نيوتن‌متر‌مربع و (n) سرعت برحسب rpm وt زمان لغزش بر حسب ثانيه است.
با جابجايي، فرمول زير را به دست مي آوريم:
(121-2)  
براي انتخاب درست و محاسبه الگوي عملياتي موتور كه جعبه دنده را در بر دارد منحني اصطكاك دستگاههاي به كار گرفته و نيز ويژگيهاي اصطكاك موتور بايد شناخته شود. در شروع اصطكاك و به راه افتادن آن تفاوت بين اين دو اصطكاك، معياري براي اصطكاك لغزشي Ta  است .