เปรียบเทียบความหนาแน่นกำลัง ความยาวตามแนวแกน ประสิทธิภาพ และความอ่อนไหวต่อพิกัดความเผื่อ พร้อมการใช้งานที่โครงสร้างเพลาขนานยังคุ้มกว่าเมื่อคิดต้นทุนรวม
Photo: Comyu / CC BY-SA 4.0 / Wikimedia Commons
การสอบถามเฟืองส่วนใหญ่เริ่มจากแบบของเฟือง คำถามที่แพงกว่าถูกตัดสินไปนานแล้วก่อนแบบนั้นจะมีอยู่: การลดรอบใช้ชุดเฟืองดาวเคราะห์หรือเพลาขนาน เป็นตัวกำหนดจำนวนชิ้นส่วน สายพิกัด ลายเซ็นเสียง ขั้นตอนซ่อม และสุดท้ายต้นทุนต่อหน่วยในการผลิตจำนวนมาก การตัดสินใจข้อนี้ให้ถูกมีค่ามากกว่าการต่อรองราคาต่อชิ้นใด ๆ
สองสถาปัตยกรรมไม่ได้เป็นคู่แข่งในตลาดเดียวกันมากนัก แต่เป็นเครื่องมือสำหรับข้อจำกัดต่างกัน ชุดดาวเคราะห์ชนะเมื่อพื้นที่ติดตั้งสั้นและทอร์กสูง ชุดเพลาขนานชนะเมื่อปริมาณปานกลาง อัตราทดสูง หรือเกียร์ต้องซ่อมในโรงงานภาคสนามด้วยเครื่องมือมือ การรู้ว่าข้อจำกัดใดเป็นตัวบังคับในโครงการหนึ่ง ๆ คือส่วนใหญ่ของวิจารณญาณทางวิศวกรรม
ในเกียร์เพลาขนาน ทอร์กผ่านการประกบครั้งละคู่ ทุกคู่ฟันรับภาระเต็มของขั้นนั้น เฟืองจึงต้อง sized ตามนั้น: โมดูลใหญ่ขึ้น หน้ากว้างขึ้น วัสดุมากขึ้น การจัดวางวาดง่าย ตรวจจ่าย ซ่อมง่าย และทนต่อการโก่งของเพลาและการไม่ศูนย์ของเรือนพอสมควร เพราะมีเพียงการประกบเดียวที่ต้องรักษาแนว
ในชุดดาวเคราะห์ ทอร์กเดียวกันถูกแบ่งระหว่างเฟืองดาวเคราะห์สามถึงหกตัวที่วิ่งระหว่างเฟืองพระอาทิตย์กับเฟืองวงแหวน ดาวเคราะห์สี่ตัวหากแบ่งเท่ากันจริงจะรับทอร์กสี่เท่าของการประกบเดียวขนาดเดียวกัน นี่คือที่มาของความหนาแน่นกำลัง และเป็นที่มาของความยากด้วย: ภาระแบ่งเท่ากันก็ต่อเมื่อรูในแคริเออร์ หมุดดาวเคราะห์ เฟืองวงแหวน และเฟืองพระอาทิตย์ ถูกทำในพิกัดที่แน่นกว่าชิ้นส่วนเทียบเท่าของเพลาขนานมาก
ตัวคูณการแบ่งภาระทำให้เป็นตัวเลข มาตรฐานการออกแบบใช้ตัวคูณราว 1.1–1.3 สำหรับชุดสี่ดาวเคราะห์ที่ทำดี หมายความว่าการคำนวณถือว่าแต่ละดาวเคราะห์รับเกินส่วน nominal 10–30% หากการกระจายจากการผลิตแย่ ตัวคูณจริงแย่กว่าที่ถือ และเฟืองจะเสียก่อนที่ภาระซึ่งการคำนวณบอกว่าปลอดภัย นี่คือเหตุผลที่เฟืองดาวเคราะห์เป็นปัญหาการผลิตที่ปลอมตัวเป็นปัญหาการออกแบบ
ตารางเปรียบเทียบสองสถาปัตยกรรมสำหรับการลดรอบราว 4:1 ที่ทอร์กเข้า 2,000 นิวตันเมตร ค่าเป็นค่าทั่วไปไม่ใช่สากล แต่รูปแบบซ้ำในโครงการยานยนต์ อุตสาหกรรม และออฟไฮเวย์
| เกณฑ์ | ชุดดาวเคราะห์ | เพลาขนาน |
|---|---|---|
| ความหนาแน่นกำลัง | สูง 3–4 เท่าต่อปริมาตร | ต่ำกว่า sized ตามการประกบเดียว |
| ความยาวตามแนวแกน | สั้น มักน้อยกว่า 40–50% | ยาว ขั้นซ้อนกัน |
| ประสิทธิภาพต่อขั้น | 98–99% | 97.5–98.5% |
| ช่วงอัตราทดในชุดเดียว | 3:1 ถึง 10:1 | 1.5:1 ถึง 6:1 ต่อขั้น |
| จำนวนชิ้นส่วน | มาก 20–40 ชิ้น | น้อย 12–20 ชิ้น |
| ความไวต่อพิกัด | สูง การแบ่งภาระขึ้นกับมัน | ปานกลาง |
| ลักษณะเสียง | หลายการประกบ แถบข้าง | การประกบเดียว โทน |
| ซ่อมในสนาม | แคริเออร์และหมุดต้องใช้โรงงาน | เปลี่ยนตลับลูกปืนและเฟืองได้ |
| ค่าเครื่องมือที่ 1,000 ชิ้น | สูงกว่า | ต่ำกว่า |
| ต้นทุนต่อหน่วยที่ 50,000 ชิ้น | ต่ำกว่า | สูงกว่า |
แผนที่การใช้งานมีประโยชน์กว่าตัวเลขใดตัวเดียว มันแสดงว่าข้อจำกัดบังคับของโครงการอยู่ที่ไหน — พื้นที่ติดตั้ง ต้นทุน ความสามารถซ่อม หรือประสิทธิภาพ — และจึงแสดงสถาปัตยกรรมที่ตลาดลู่เข้าหาแล้ว
| การใช้งาน | ตัวเลือกปกติ | ข้อจำกัดบังคับ |
|---|---|---|
| เพลาไฟฟ้ารถนั่ง ความเร็วเดียว | ดาวเคราะห์หรือเยื้อง | ความยาวแกน เสียง |
| ดุมล้อรถบรรทุกหนัก | ดาวเคราะห์ | ความหนาแน่นทอร์กที่ล้อ |
| เกียร์แทรกเตอร์ 12 สปีดขึ้นไป | เพลาขนาน | จำนวนอัตรา การซ่อม |
| ระบบส่งรถตัก | ชุดดาวเคราะห์ต่ออนุกรม | ทอร์กและคุณภาพการเปลี่ยน |
| เกียร์หลักกังหันลม | ขั้นดาวเคราะห์ + ขนาน | ความหนาแน่นทอร์ก ความน่าเชื่อถือ |
| เกียร์สายพานอุตสาหกรรม | เพลาขนาน | ต้นทุน อัตรามาตรฐาน |
| ระบบหมุนรถขุด | ดาวเคราะห์ | พื้นที่ติดตั้งกระชับ อัตราสูง |
สองบรรทัดควรค่าแก่คำอธิบาย เพลาไฟฟ้ารถนั่งเป็นการแข่งขันจริง: ชุดดาวเคราะห์สั้นกว่า แบบเยื้องถูกกว่าและเงียบกว่าในการพัฒนา และทั้งสองผลิตจริงวันนี้ เกียร์กังหันลมรวมทั้งสองเพราะไม่มีสถาปัตยกรรมใดให้ 100:1 ที่ทอร์กหลายเมกะวัตต์ได้โดยไม่ทำไม่ได้จริง
สามสถานการณ์สนับสนุนการจัดวางที่ง่ายกว่า และไม่ใช่กรณีชายขอบ หนึ่ง ปริมาณน้อย: ต่ำกว่าราว 3,000 หน่วยต่อปี เครื่องมือและการพัฒนากระบวนการที่ต้องใช้รักษาตำแหน่งรูแคริเออร์และความกลมของเฟืองวงแหวนมักแพงกว่าวัสดุที่ประหยัดจากพื้นที่ติดตั้งที่เล็กลง
สอง อัตราทดสูงในขั้นจำนวนน้อย เพลาขนานคู่หนึ่งทำ 4:1 ได้สบาย ชุดดาวเคราะห์ที่ 8:1 ในขั้นเดียวเริ่มบีบขนาดดาวเคราะห์และประสิทธิภาพการประกบ และเหนือกว่านั้นต้องสองชุด ซึ่งกัดกร่อนข้อได้เปรียบด้านความยาวที่เป็นเหตุผลของการเลือก
สาม ความสามารถซ่อม แคริเออร์ดาวเคราะห์เป็นชุดประกอบความแม่นยำ: ดาวเคราะห์บนหมุด เข็มหรือบุช แหวนกันรุน บางครั้งมีพระอาทิตย์ลอย การประกอบใหม่ในโรงงานภาคสนามไม่สมจริง ขณะที่เกียร์เพลาขนานถอด ตรวจ และประกอบกลับได้ด้วยเครื่องมือถอดตลับลูกปืนมาตรฐาน สำหรับลูกค้าการเกษตรและเหมืองที่วัดเวลาหยุดเป็นวัน ข้อนี้อาจเกินน้ำหนักโทษ 20% ด้านขนาด
หากสถาปัตยกรรมเป็นดาวเคราะห์ แบบเฟืองเป็นเพียงส่วนเล็กของการซื้อ ห้าลักษณะตัดสินว่าชุดจะแบ่งภาระและเงียบหรือไม่ และทั้งห้าต้องอยู่ในข้อตกลงทางเทคนิค ไม่ใช่ในกระบวนการของผู้ส่ง:
เพิ่มเกณฑ์ยอมรับเสียงในเอกสารเดียวกัน ชุดสี่ประกบสร้างโครงสร้างแถบข้างหนาแน่นรอบความถี่ประกบ ดังนั้น ขีดจำกัดระดับเสียงรวมเป็นการทดสอบที่อ่อน ขีดจำกัดแอมพลิจูดที่ความถี่ประกบและแถบข้างแรกที่ความเร็วและภาระระบุ จะจับปัญหาการแบ่งภาระที่ระดับรวมซ่อนไว้
เลือกดาวเคราะห์เมื่อพื้นที่ติดตั้งถูกกำหนด ทอร์กสูง ปริมาณต่อปีคุ้มกับการควบคุมกระบวนการ และลูกค้ามีโรงงานที่จัดการชุดแคริเออร์ได้ เลือกเพลาขนานเมื่อปริมาณปานกลาง อัตราทดสูง แบบยังเปลี่ยน หรือการซ่อมภาคสนามสำคัญกว่าขนาด และไม่ว่าแบบใด กำหนดลักษณะที่ควบคุมการแบ่งภาระและเสียงจริง ไม่ใช่เพียงชั้นความแม่นยำของฟัน ซึ่งในชุดดาวเคราะห์ไม่เคยเป็นเรื่องทั้งหมด
