หลักการเลือกเฟือง

1. จับคู่พารามิเตอร์พื้นฐานของเชน

• ระยะพิทช์ของโซ่ (p): ระยะพิทช์ของเฟืองจะต้องเท่ากันกับระยะพิทช์ของโซ่ ตัวอย่างเช่น หากใช้โซ่แบบลูกกลิ้งที่มีระยะพิทช์ 19.05 มม. (โซ่ ANSI #60) เฟืองจะต้องได้รับการออกแบบให้มีระยะพิทช์ 19.05 มม. ด้วย ระยะพิทช์ที่ไม่ตรงกันจะทำให้เกิดแรงประกบกันไม่สม่ำเสมอและเกิดการสึกหรอเร็วขึ้น

• ประเภทโซ่: เลือกประเภทเฟืองที่สอดคล้องกันตามประเภทของโซ่ ตัวอย่างเช่น:

• ใช้เฟืองโซ่แบบลูกกลิ้งสำหรับโซ่แบบลูกกลิ้ง (ชนิดที่พบบ่อยที่สุด โดยมีฟันที่มีร่องโค้งเป็นวงกลมเพื่อให้พอดีกับลูกกลิ้งของโซ่)

• ใช้เฟืองโซ่ไร้เสียง (ที่มีฟันด้านตรง) สำหรับโซ่ไร้เสียงเพื่อลดเสียงรบกวนจากการประกบกัน

• ใช้เฟืองโซ่ใบ (ที่มีฟันยอดแบน) สำหรับโซ่ใบ (โดยทั่วไปจะใช้ในสถานการณ์การยกของหนัก)

• จำนวนเกลียว: สำหรับโซ่หลายเกลียว (เช่น โซ่เกลียวคู่หรือโซ่สามเกลียวเพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนัก) เฟืองจะต้องได้รับการออกแบบให้มีแถวฟันขนานกันหลายแถว (หนึ่งแถวต่อเกลียวโซ่) เพื่อให้แน่ใจว่าเกลียวทั้งหมดจะประสานกัน

2. กำหนดจำนวนฟันที่เหมาะสมที่สุด (Z)

• จำนวนฟันขั้นต่ำ (หลีกเลี่ยงฟันน้อยเกินไป):

• สำหรับไดรฟ์ความเร็วต่ำ (ความเร็ว < 100 รอบ/นาที) โดยทั่วไปจำนวนฟันขั้นต่ำจะอยู่ที่ ≥ 17; สำหรับไดรฟ์ความเร็วปานกลางถึงสูง (ความเร็ว > 300 รอบ/นาที) คือ ≥ 25

• การมีฟันน้อยเกินไป (เช่น < 12 ซี่) จะทำให้:

1. เอฟเฟกต์รูปหลายเหลี่ยมที่รุนแรง: ความเร็วเชิงเส้นของโซ่ผันผวนอย่างมาก (คล้ายกับการหมุนของขอบของรูปหลายเหลี่ยม) ทำให้เกิดการสั่นสะเทือน เสียง และแรงกระแทก

2. ความเครียดของฟันที่เข้มข้น: ฟันจำนวนน้อยลงจะรับน้ำหนักต่อฟันได้มากขึ้น ส่งผลให้ฟันสึกเร็วขึ้นหรือแม้กระทั่งฟันแตกหัก

• จำนวนฟันสูงสุด (หลีกเลี่ยงฟันมากเกินไป):

• โดยทั่วไปจำนวนฟันสูงสุดคือ ≤ 120 (สำหรับเฟืองมาตรฐาน) การมีฟันจำนวนมากเกินไป (เช่น > 150) จะ:

1. เพิ่มขนาดและน้ำหนักของเฟือง เปลืองพื้นที่ในการติดตั้ง และเพิ่มความเฉื่อยของไดรฟ์

2. การหลุดของโซ่เสี่ยง: เมื่อโซ่ยืดออกอย่างยืดหยุ่น (เป็นปรากฏการณ์ทั่วไประหว่างการใช้งาน) ฟันจำนวนมากจะลดความลึกของตาข่าย ทำให้โซ่หลุดออกจากเฟืองได้ง่ายขึ้น

• การประสานงานอัตราส่วนเกียร์: สำหรับระบบขับเคลื่อนสองเฟือง (เฟืองขับ Z₁, เฟืองขับ Z₂) อัตราส่วนเกียร์ i = Z₂/Z₁ เพื่อให้เสถียรภาพและประสิทธิภาพสมดุล โดยทั่วไปอัตราส่วนของ Z₂ ต่อ Z₁ แนะนำให้เป็น ≤ 7 (สำหรับไดรฟ์แบบย้อนกลับไม่ได้) หรือ ≤ 5 (สำหรับไดรฟ์ย้อนกลับบ่อยครั้ง)

3. ปรับให้เข้ากับสภาพการทำงาน (โหลด ความเร็ว สภาพแวดล้อม)

4. ปรับพารามิเตอร์โครงสร้างให้เหมาะสมเพื่อความน่าเชื่อถือ

• ความกว้างของฟัน (b):

• สำหรับโซ่เส้นเดียว: ความกว้างของฟันควรน้อยกว่าความกว้างด้านในของโซ่ 0.1-0.2 มม. (เช่น สำหรับโซ่ ANSI #60 ที่มีความกว้างด้านใน 15.75 มม. ความกว้างของฟันเฟือง อยู่ที่ 15.6 มม.) เพื่อให้มั่นใจว่าการต่อโซ่จะราบรื่นโดยไม่เกิดการติดขัด

• สำหรับโซ่แบบหลายเกลียว: ความกว้างรวมของแถวฟันของเฟือง = (จำนวนเกลียว - 1) × ระยะพิทช์ของเกลียวโซ่ + ความกว้างของฟันเกลียวเดี่ยว ตัวอย่างเช่น โซ่เกลียวคู่ #60 (ระยะพิตช์เกลียว 18.11 มม.) ต้องใช้ความกว้างฟันรวมของเฟือง data 18.11 + 15.6 พรีเมี่ยม 33.7 มม.

• สำหรับการขับถอยหลังที่รับน้ำหนักมาก/บ่อยครั้ง: เพิ่มความกว้างของฟัน 5%-10% (เช่น จาก 15.6 มม. เป็น 16.4 มม.) เพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักและป้องกันการงอของฟัน

• ความหนาของดุมล้อ (ชม.):

• ดุมเป็นส่วนที่เชื่อมต่อเฟืองกับเพลา ความหนาขึ้นอยู่กับแรงบิดที่ส่งและเส้นผ่านศูนย์กลางเพลา สำหรับเฟืองมาตรฐาน ความหนาของดุม h อยู่ที่ (0.8-1.2) × เส้นผ่านศูนย์กลางเพลา d (เช่น หากเส้นผ่านศูนย์กลางเพลาคือ 30 มม. แสดงว่า h อยู่ที่ 24-36 มม.)

• สำหรับการสตาร์ท-หยุดหรือถอยหลังบ่อยครั้ง: เพิ่มความหนาของดุม 10%-15% (เช่น จาก 30 มม. เป็น 34.5 มม.) และใช้การสวมที่พอดี (แทนการสวมที่ว่าง) ระหว่างดุมและเพลาเพื่อหลีกเลี่ยงการลื่นไถลและการสึกหรอของดุม

• การออกแบบรากฟัน:

• เพิ่มรัศมีเนื้อรากฟัน (r ≥ 0.15 × pitch p) เพื่อลดความเข้มข้นของความเครียด (รากฟันเป็นส่วนที่เสี่ยงต่อการแตกเมื่อยล้าที่สุด) สำหรับแรงกระแทก สามารถเพิ่ม r เป็น 0.2 × p

5. พิจารณาความเป็นไปได้ในการติดตั้งและบำรุงรักษา

• การเชื่อมต่อเพลา: เลือกประเภทดุมที่เหมาะสมตามวิธีการยึดของเพลา:

• ใช้ดุมรูสลัก (ที่ใช้กันมากที่สุด) สำหรับการส่งแรงบิดทั่วไป ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขนาดรูสลักตรงกับเพลา (เช่น รูสลักมาตรฐาน ISO)

• ใช้ชุดดุมสกรูสำหรับตัวขับเคลื่อนที่มีน้ำหนักเบาและความเร็วต่ำ (ติดตั้งง่ายแต่มีแรงบิดต่ำ)

• ใช้ดุมเทเปอร์ล็อคเพื่อการถอดแยกชิ้นส่วนอย่างรวดเร็ว (เหมาะสำหรับสถานการณ์ที่ต้องเปลี่ยนเฟืองบ่อยครั้ง เช่น เครื่องจักรกลการเกษตร)

• ความร่วมแกนและการวางแนว: การเบี่ยงเบนหนีศูนย์ที่ปลายเฟือง (≤ 0.1 มม.) และการเบี่ยงเบนหนีศูนย์ในแนวรัศมี (≤ 0.05 มม.) จะต้องเป็นไปตามมาตรฐานเพื่อให้แน่ใจว่าตัวขับและเฟืองขับอยู่ในระนาบเดียวกัน (แนวไม่ตรง ≤ 0.5 มม./ม.) เพื่อหลีกเลี่ยงการสึกหรอของโซ่ที่ไม่สม่ำเสมอและการข้ามฟัน

• ความสามารถในการเปลี่ยนแทนกันได้: เลือกเฟืองที่เป็นไปตามมาตรฐานสากล (เช่น ANSI B29.1 สำหรับโซ่แบบลูกกลิ้ง, ISO 606) เพื่อให้มั่นใจถึงความสามารถในการสับเปลี่ยนกับโซ่จากผู้ผลิตหลายรายและลดต้นทุนการบำรุงรักษา

6. ตรวจสอบความแข็งแกร่งและอายุการใช้งาน

• การตรวจสอบความแข็งแรงในการดัดงอของฟัน: คำนวณความเค้นดัดโค้งสูงสุดที่รากฟัน (σ_bend) และตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีค่าน้อยกว่าความเค้นดัดงอที่ยอมรับได้ของวัสดุ (σ_allow_bend) ตัวอย่างเช่น เหล็ก 40Cr หลังจากการชุบแข็งจะมี σ_allow_bend γ 800 MPa; หากคำนวณ σ_bend = 650 MPa แสดงว่ามีความแรงเพียงพอ

• การตรวจสอบการสึกหรอของพื้นผิวฟัน: สำหรับสถานการณ์ที่มีการสึกหรอจากการเลื่อน (เช่น สภาพแวดล้อมที่ความเร็วต่ำและมีฝุ่นมาก) ให้คำนวณอัตราการสึกหรอเฉพาะ (K_wear) และตรวจสอบให้แน่ใจว่าอายุการใช้งานของเฟืองตรงตามข้อกำหนดการออกแบบ (ปกติคือ ≥ 5000 ชั่วโมงสำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรม)

• การตรวจสอบแรงกระแทก: สำหรับไดรฟ์ที่มีแนวโน้มที่จะกระแทก (เช่น เครื่องจักรในเหมือง) ให้ตรวจสอบความทนทานต่อแรงกระแทกของเฟือง (α_k ≥ 15 J/cm² สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน) เพื่อป้องกันการแตกหักของฟันระหว่างการเปลี่ยนแปลงโหลดกะทันหัน