نسبة التروس وسرعة الخرج: نسب مرحلتين وخسارة عامل الخدمة وسرعة الخرج الفعلية

يحدد عددان نقطة التشغيل لأي تطبيق لعلبة التروس: سرعة الدوران عند المدخل (من المحرك)، وسرعة الدوران عند المخرج (التي تتطلبها الآلة المدفوعة). وتوجد علبة التروس لربط أحدهما بالآخر عبر نسبة التخفيض، إلا أن الصيغة البسيطة في الكتب n_خارج = n_داخل / i لا تعطي إلا القيمة الاسمية. وللحصول على سرعة المخرج الفعلية لا بد من فهم ما تعنيه نسبة التخفيض حقًّا، وكيف تركّب الوحدات متعددة المراحل نسبها، وكيف يؤدي عامل الخدمة وفقد الانزلاق إلى خفض سرعة المخرج بنسبة 1 إلى 5 بالمئة عن القيمة المحسوبة.

نسبة التخفيض لمحلة واحدة

في وحدة ذات مرحلة واحدة (زوج واحد من التروس، وهو شائع في علب التروس المحورية الصغيرة وفي مرحلة المدخل في الوحدات الأكبر)، تُعرَّف نسبة التخفيض i بأنها النسبة بين عدد أسنان الترس القائد وعدد أسنان الترس المقود. وحدة فيها 20 سنًّا عند المدخل و60 سنًّا عند المخرج لها نسبة 60/20 = 3.00. وعند استخدام محرك رباعي الأقطاب بسرعة 1 450 لفة/دقيقة في المدخل، تكون السرعة الاسمية للمخرج 1 450 / 3.00 = 483 لفة/دقيقة.

نسب التخفيض للمرحلتين والثلاث مراحل

تركّب الوحدات متعددة المراحل نسب كل مرحلة ببعضها ضربًا. فوحدة بمرحلتين نسبتاهما 3.0 و5.0 يكون لها نسبة كلية 3.0 × 5.0 = 15.0. وعند سرعة مدخل 1 450 لفة/دقيقة، تكون سرعة المخرج 1 450 / 15.0 = 96.7 لفة/دقيقة. وينطبق المنطق نفسه على الوحدات ذات الثلاث مراحل. وتعرض أوراق البيانات النسب الكلية المتاحة لكل حجم من علبة التروس، وتكون أقرب نسبة قياسية هي التي توصي بها المصنعية.

لماذا نسب الكتالوج اسمية وليست دقيقة

نسب الكتالوج هي قيم اسمية مقرَّبة إلى عدد قليل من المراتب العشرية، لأن هندسة التروس تستلزم أعدادًا صحيحة من الأسنان تُقرِّب النسبة المطلوبة. فالوحدة بنسبة اسمية قدرها 15.0 قد تكون نسبتها الفعلية 14.97 أو 15.04 تبعًا لمجموعة التروس المُركَّبة. وبالنسبة إلى سرعة مخرج اسمية قدرها 96.7 لفة/دقيقة عند مدخل 1 450 لفة/دقيقة، قد تقع السرعة الفعلية بين 96.5 و96.9 لفة/دقيقة. والانحراف ضئيل بما يكفي لعدم التأثير على الاختيار في معظم التطبيقات، لكنه السبب في أن أوراق البيانات تعرض أحيانًا النسب بمرتبتين أو ثلاث مراتب عشرية (مثلًا 14.93 أو 15.07) حين يكون التطبيق حساسًا للسرعة الدقيقة عند المخرج.

عامل الخدمة وسرعة المخرج الفعلية

عامل الخدمة (SF) هو مُعامل يُطبَّق على الحمل للحصول على سعة العزم في الكتالوج. ومع زيادة SF تزداد أيضًا فقد الانزلاق في تلامس التروس، وتهبط سرعة المخرج قليلًا عن القيمة المحسوبة. فالوحدة التي تعمل عند SF = 1.0 (القيمة الاسمية في الكتالوج) يتراوح الانزلاق فيها عادةً بين 1 و2 بالمئة. والوحدة التي تعمل عند SF = 1.5 أو SF = 2.0 (تشغيل ثقيل أو أحمال صدمية) قد يصل الانزلاق فيها إلى 3–5 بالمئة. فبالنسبة إلى سرعة مخرج اسمية قدرها 96.7 لفة/دقيقة عند SF = 1.5، قد تتراوح السرعة الفعلية بين 92 و94 لفة/دقيقة.

ما يعنيه ذلك للآلة المدفوعة

الناقل أو الخلاط الذي يحتاج سرعة خرج قدرها 96 لفة/دقيقة بالضبط من محرك بسرعة 1 450 لفة/دقيقة لن يبلغ هذه القيمة بدقة. والخيارات المتاحة هي: اختيار نسبة كتالوج مختلفة قليلًا (مثلًا 14.8 بدلًا من 15.0 للحصول على سرعة اسمية قدرها 98 لفة/دقيقة)، أو تحديد محرك بعدد أقطاب مختلف قليلًا (مثلًا محرك سداسي الأقطاب بسرعة 950 لفة/دقيقة للحصول على سرعة خرج قدرها 63 لفة/دقيقة عند نسبة 15.0). وكلا التعديلين معتاد وتدعمهما المصنعية؛ إذ تعرض ورقة البيانات النسب المتاحة لكل حجم من علبة التروس، بحيث يُعثَر دائمًا على أقرب مطابقة للسرعة المستهدفة.

عدد الأقطاب وسرعة المحرك