מכונה נעצרה בגלל גלגל שיניים שנכשל, ועכשיו כל קו הייצור עומד.

אין חלק חילוף בהשיג יד. מזכיר לכם משהו? במאמר שלפניכם נדבר על הפרמטרים שמגדירים את גלגל השיניים, ואיך, למרות שאי אפשר למדוד אותם ישירות על הגג “ש, נמצא אותם.

רגע, אני יודע מה עובר לכם בראש עכשיו: הקו עומד, וזה בא ומקשקש לנו על חיפוש פרמטרים עלומים. אין זמן! מפרקים את גלגל השינים והופ, ליצרן גלגלי השיניים הקרוב (יש כמה כאלו בארץ), שישבור את הראש, וייצר חלק תחליפי במקום, נרכיב בחזרה, ולעבודה! (לתקלה הבאה…)

אז זהו. שאני חושב שלא.

כל פעם שאתם מוסרים את השליטה ההנדסית לידי בעל המלאכה, אתם משחקים פוקר. אם הוא בעל מקצוע טוב, יצאתם בשלום, אבל אם לא? או סתם אין לו מצב רוח היום?… לפחות שתדעו על מה מדובר כשבעל המקצוע משוחח אתכם על גלגלי שיניים. אם התיקון לא יצליח או לא יחזיק מעמד יותר משבועיים, אתם תקראו לתת הסברים….

אם שכנעתי אתכם, תמשיכו לקרוא. אם לא, תחזרו לעיתון היומי…לפוליטיקה.

אז מהם הפרמטרים שמגדירים גלגלי שיניים?

1. קוטר החלוקה
2. מספר השיניים
3. זווית הלחץ

ומאחר וגלגלי שיניים באים בזוגות, חשוב מאוד גם

4. המרחק בין הצירים (והטולרנס להרכבה)

עם הנתונים האלו, אפשר לצייר את הצמד (שרטוט)

אבל, אי אפשר עדין לייצר.

כלומר, אפשר, אבל לשיפור הביצועים נהוג להכניס תיקונים, כגון שינויים במרחק בין הצירים לצורך הייצור בלבד (המרחק בהרכבה נשאר כשהיה) ומעמיקים את שורש השן יותר, או מקצרים או מגדילים את ראש השן ועוד. בשרטוט יצור הגון של גלגל שיניים יש כעשרים פרמטרים שונים!

לכן, כשיש לנו רק גלגל שיניים אחד מהצמד, וגם אם יש לנו את שניהם, ואת המרחק בין הצירים, אנחנו יכולים רק לנסות לנחש את הפרמטרים לייצור.

אם גלגלי השיניים משמשים לצעצוע, או למכונה גסה (מערבל בטון, שגלגלי השיניים שלו חשופים לפגעי מזג האויר ולשרירות ליבם של הפועלים), אפשר לייצר גג”ש תחליפי “על פי הידע” של בית המלאכה לגלגלי שיניים הקרוב. אך אם גלגל השיניים שייך לתיבת האביזרים של מנוע סילון….ספק אם מי מאתנו, המתכננים, היה לוקח סיכון.

אז באו וננסה לעשות תרגיל המחשה,

אבל לפני זה, נעלה על הכתב כמה הגדרות ויחסים מתמטיים השייכים לעולם גלגלי השיניים:

m מודול הגגש[מ”מ] = קוטר החלוקה[מ”מ] \ מספר השיניים

DP=Diametral Pitch[teeth per inch]=Pitch Diameter[inch] / Teeth N

                                 DP=25.4 / m

מקובל:

ראש השן (אדנדום )        Addendum = 1/DP

עיקר השן (דידנדום)        Dedendum =  1.25/DP  

זהירות! צריך להפוך למ”מ אם רוצים תשובה מטרית!

בקרוב טוב:

המודול =   קוטר חיצוני חלקי (מספר השיניים+2)

(m=OutterDiameter/(N+2

זווית הלחץ                           CosΦ = קוטר הבסיס /קוטר חלוקה

זוויות הלחץ היותר מקובלות הן: 20º  ;   25º  ; הזווית 14.5º פחות מקובלת

הזוויות האלה מקובלות הן בשיטה המטרית והן בשיטה האינטשית

נחזור לגלגלי השיניים. אלו שני גג”ש, אקראיים, שנמצאו בערמת ה”ברזל לזריקה” באיזה בית מלאכה. למרות שהם נראים כזוג, אינני יודע אם הם אכן צמד.

 

בתמונה הבאה, צלמתי את דף החישובים והמדידות שעשיתי:

מה שניתן למדוד הוא הקוטר החיצוני וקוטר שורש השן (לגלגל השיניים הקטן 31 שיניים. מספר אי זוגי. המדידה של הקטרים אינה מדויקת!), ולספור את השיניים.

נוסחת הקרוב נותנת לנו מודול 2.8445 מ”מ לגג”ש הקטן, ומודול 2.408 מ”מ לגגש הגדול. אם הגגש מטרי, המודול המקובל הוא 2.5 מ”מ.

אם נחשב קוטר חלוקה (קוטר מעגל חלוקה) לפי m=2.5

נקבל קוטר חלוקה 120 מ”מ לגלגל השיניים הגדול ו 77.5 מ”מ לגגש הקטן.

לגג”ש הגדול זה לא מתאים, כי הקוטר החיצוני 120.4 מ”מ (ראש השן יתקבל אז: 0.2 מ”מ! שזה אבסורד)

לגג”ש הקטן, הקוטר נראה גדול מידי, אך עדיין יתכן.

המשכתי לשחק עם המספרים ולתמרן בין ההמלצות. (יש ביטוי לזה בנייר עם כתב היד שצרפתי- למי שמעוניין להתחקות).

 

ואם הגג”ש אינטשי, המודול יכול שיהיה   2.3 מ”מ (11 שיניים לאינטש) או 2.54 מ”מ (10 שיניים לאינטש).

הטבלאות המלאות ניתנות, כדי שיוכלו לשמש אתכם בעתיד.

לא אעייף אתכם עם כל האיטרציות שעשיתי (חלקן מופיע בניר שצרפתי).

ולכן, סכמתי בטבלה הבאה את ההתכנסות לנתונים הסבירים ביותר:

כדי לחזק את התוצאות שקבלנו, עשיתי קצת חישובים נוספים ואף בדקתי אם זוג גג”ש הנבדקים יכולים להיות זוג:

ואכן, סביר להניח ששני גלגלי שיניים אלו, אכן הם צמד.

יש לזוג, אותו המודול, אותה זווית הלחץ וזה אומר שהם יכולים לעבוד כצמד (לא דברתי על זווית המעלה של ההליקס, אבל אספר לכם, בסוד, שהגגש הקטן ימני והגגש הגדול שמאלי, ויש להם אותה זווית שיפוע לשן- רק שצריך עוד למדוד אותה, אבל זה גודל ממשי, למרות שלא פשוט למדידה…)

החידה היחידה שנותרה ללא פתרון הוא המודול המוזר: 2.4 מ”מ.

אני סבור, שזוג גלגלי שיניים זה, שייך לעולם הרכב (לתיבת ההילוכים). חיזוק לדעתי אני מקבל ממבנה גלגלי השיניים, בקטן יש ספליינס פנימי, ובגדול יש שיניים קטנות יותר שנראות כשייכות למערכת סינכרון.

אז מדוע המודול חריג ואינו מותאם להמלצות?

ותשובתי היא: זה נעשה בכוונה, כדי שיהיה קשה יותר להעתיק את גלגלי השיניים. ליצרן המקורי, אין משמעות לבחירת מודול שאינו נפוץ, כי הוא מייצר כמויות גדולות. למי שינסה להעתיק, כדי למכור חלפים לא מקוריים, יהיה קושי בגילוי הפרמטרים של הגג”ש, וקושי בהשגת כלי ייצור, ומחיר חלקי חילוף אלו יעלה, ויתקשו להתחרות בגלגלי השיניים המקוריים.

שימו לב, שלא דיברנו על טולרנסים!

בחירת חומר

חישוב אורך חיים

ועוד כמה נושאים…

 

לסיכום: 

1. גלגלי שיניים, הם מחלקה מיוחדת שדורשת התמחות מיוחדת בהנדסת מכונות

2. לא פשוט לעשות Reverse Engineering בכלל. במיוחד קשה לבצע תכנון לאחור לגלגלי שיניים

3. מה שניתן למדוד על גלגלי שינים הוא קוטר חיצוני, מספר השיניים וקוטר שורש השן (גם אלו לא תמיד פשוט למדוד, אך אלו גדלים מוחשיים)

4. קביעת הפרמטרים כרוכה באי ודאות

5. לשימושים “גסים” (לא מדויקים, מהירויות נמוכות, נצילויות נמוכות), אפשר לקבל סטיות קטנות מהתכנון המקורי

עכשיו תורכם  

עד כאן הצגתי בפניכם קצת מעולם גלגלי השיניים, והראיתי שלא פשוט לחלץ מגלגל השיניים עצמו את נתוניו. הבנו, כיצד יש לטפל בנושא ושכדאי קצת להתמצא בו, גם אם אנחנו נעזרים במקור חוץ כדי להעתיק או לייצר גג”ש. עתה הבמה כולה שלכם. מה תוכלו להוסיף מניסיונכם? על איזה מקרה כשל של גלגלי שיניים הייתם רוצים לספר לנו? אנא שתפו אותנו פה למטה, בתגובות, כדי שכולנו נלמד ונצמח ביחד.

הצעד הבא שלכם להצלחה

אהבתם? שתפו את המאמר עם חברים וקולגות. רוצים לקבל ממני עוד הרבה טיפים מועילים, עקרונות מנחים והדרכה מעשית בנושאים שונים ומגוונים בהנדסת מכונות?

1. הירשמו לסדנת פרוק. זו סדנה בקבוצות קטנות בהן אנחנו נפרק מוצר קיים וננתח לאחור את שיקולי התכנון, נייצר סקיצות של החלקים, נתן להם מידות וטולרנסים, ננתח את שיטות הייצור והכי חשוב, נפיק לקחים ונלמד מהשגיאות (או ההישגים) של אחרים- הנדסה במיטבה.

להרשמה לחץ כאן

 

 

2. במיוחד בשבילכם כתבתי את מדריך הבזק “הנדסה בחקירה” ובו ניתוח עומק של 7 כשלי תכנון בסיסיים שהובילו לאסונות ענק.להורדת המדריך במתנה ממני ולגמרי בחינם – לוחצים כאן.