انواع دنده ها از نظر ساختار مكانيكي

دنده موجب انتقال نيرو و حرکت از يک شفت دوار به جزيي ديگر، از طريق درگير‌شدن دنده ها با يکديگر مي شود. دنده هاي کوچکتر را پينيون مي گويند (شکل 1). دنده ها از نظر ساختار مکانيکي انواع مختلفي دارند که در زير توضيح داده شده‌است.

شکل 1: دنده و پينيون آن

دنده هاي ساده
دنده هاي ساده، رايج ترين و اصلی‌ترين نوع دنده هستند. از آنجا که دندانه هاي آنها موازي هستند، براي انتقال قدرت در شفت هاي موازي به‌کار برده مي‏شوند. اين دنده ها در حين کار و در سرعت‌هاي متوسط سر ‌و‌ صداي کمي دارند ولي در سرعت هاي بالا اين سر و صدا اذيت کننده و زياد مي شود. در اين نوع دنده‌ها، دندانه‌ها باعث انتقال ناگهانی بارها از يک دندانه به دندانه‌ی بعدی شده و در نتيجه توليد صدا و ارتعاش می‌کنند. تماس دندانه ها در دنده هاي ساده بيشتر غلتشي است و تنها در شروع و پايان درگير‌شدن به‌صورت لغزشي است
در دنده های ساده معمولاً از روانکارهايي با روغن‌پايه معدني و حاوي بازدارنده هاي اکسيداسيون و ضدزنگ ها استفاده مي شود. روانکارهاي با گرانروي پايين در دنده هاي با سرعت بالا و بار کم استفاده مي شود. (شکل 2).

شکل 2: دنده‌ی ساده

دنده هاي مارپيچ
اين دنده‌ها، دندانه‌های کجی نسبت به محور دوران چرخ‌دنده دارند. در دنده هاي مارپيچي، دندانه ها با يک زاويه مرکز دوران را قطع مي‏کنند. اين عمل باعث انتقال آرام بار در طول يک دندانه به دندانه بعدي (درگيری تدريجی دندانه‌‌ها در هم) و در نتيجه به ميزان زيادي باعث کاهش سروصدا مي شود. اين دنده ها نسبت به دنده هاي ساده سروصدا و ارتعاش کمتري دارند.
مقدار بار موجود بر دنده هاي مارپيچ بين چندين دندانه پخش مي شود و در نتيجه سايش کاهش مي يابد. برش زاويه اي دنده هاي مارپيچي باعث مي شود که فشار ناشي از درگير‌‌شدن دندانه هاي اين دنده ها به‌صورت فشار محوري در طول محور دنده ظاهر شود. چنين کارکردي نيازمند آن است که ياتاقان محوري، فشار محوري وارده را جذب کند و باعث شود که راستاي دنده ثابت باقي بماند.
کاربرد دنده‌‌ی مارپيچ همانند دنده‌ی ساده است. اين دنده‌ها گاهی برای انتقال حرکت بين دو محور ناموازی به‌کار می‌روند.
در اين دنده‌ها همانند دنده های ساده معمولاً از روغن‌‌دنده‌های ‌پايه معدني و حاوي بازدارنده هاي اکسيداسيون و ضدزنگ ها استفاده مي شود. روانکارهاي با گرانروي پايين در دنده هاي با سرعت بالا و بار کم استفاده مي شود (شکل 3).

شکل 3: دنده‌‌ی مارپيچ

دنده هاي مخروطي
در مواقعي که شفت ها موازي نباشند، معمولي ترين نوع دنده به‌کار رفته، دنده مخروطي است (شکل 7-4، الف). اين دنده ها براي انتقال حرکت بين محورهايي که به‌صورت متقاطع نسبت به هم قرار دارند، مورد استفاده قرار می‌گيرند. زاويه متقاطع اين محورها معمولاً °C 90 است ولي ممکن است تا °C 180 نيز افزايش يابد. وقتي چرخ‌دنده هاي درگير داراي ابعاد يکسان هستند و محورهاي آنها در زاويه‏ي °C 90 نسبت به يکديگر قرار دارند، از آنها به‌عنوان دنده هاي فارسي استفاده مي‏شود (شکل 4، ب).

شکل 4 الف) دنده‌ی مخروطی ب) دنده‏ي فارسي

دنده‏هاي مخروطي مارپيچ
اگر دندانه‏هاي دنده‏ي مارپيچ به‌صورت انحنادار برش داده شده باشند، مخروطي مارپيچ ناميده مي‏شوند. اين نوع دنده‌ها عملکردي روان‌تر و سريع‌تر نسبت به دنده‏هاي مخروطي با برش‌هاي مستقيم دارند. در اين نوع دنده‌، دندانه‌ها به‌صورت کمان دايره (مارپيچ) هستند. اين دنده‏ها باعث کاهش سروصدا و ارتعاش مي‏شوند. (شکل 5).

شکل 5: دنده‌ی مخروطی ‌مارپيچ

دنده‏هاي هيپوئيد
يک دنده‌ي هيپوئيد، مشابه دنده‏هاي مخروطي مارپيچ است، به استثناي اين‌که مرکز‌ دوران محورها با يکديگر تقاطع ندارند و محور پينيون نمي‏تواند محور دنده‏هاي بزرگ را قطع کند. اين نوع دنده‏ها بيشتر در ديفرانسيل اتومبيل مورد استفاده قرار مي‏گيرند.
دنده‏هاي هيپوئيد ترکيبي از حرکات غلتشي با فشار دندانه‏اي بالاي دنده‏هاي مخروطي مارپيچ و حرکات لغزشي دنده‏هاي حلزوني هستند. روانکار مورد استفاده در اين دنده‌ها حاوي افزودني‏های روانساز و ضدجوش‌‌خوردگی هستند تا بتوانند فشارهاي زياد دندانه‏ها و سرعت مالشي بالاي آنها را تحمل کنند (شکل 6).
تحت شرايط سخت عملکرد (حرکات غلتشي توام با لغزش و فشار دندانه‌ای بالا) و بارهاي سنگين، اين دنده‏ها به علت شکل خاص خود باعث يک لغزش اضافي بين دنده‏ها و در نتيجه اصطکاک زياد و سرعت لغزشي بالا مي‏شوند. بنابراين دنده‏های هيپوئيد به‌طور جدی در معرض خراشيدگي و فشار هستند، به همين دليل در اين نوع دنده‏ها نياز به استفاده از روغن‏هاي حاوی مقادير زيادی افزودنی‌های فشارپذير و مقاوم در برابر خراشيدگی است.

شکل 6: دنده‌ی هيپوئيد

دنده‏هاي حلزوني
يک دنده‏ي حلزوني شامل يک پيچ يا شيار مارپيچي است که عليه يک چرخ‏دنده حرکت مي‏کند. طرز کار اين دنده‏ها مشابه کار يک پيچ است. حرکت نسبي بين اين دنده‏ها بيشتر لغزشي است.
اين دنده‏ها به‌دليل بيشتر بودن حرکت لغزشي بين چرخ و چرخ حلزون، نسبت به حرکت غلتشي، از ساير دنده‏ها متمايز هستند. حرکت لغزشي اين دنده اجازه‏ي تشکيل لايه‏ي روانکار را بر روي سطوح مي‏دهد. توزيع يکنواخت فشار روي دندانه‏هاي دنده‏هاي حلزوني و استفاده از فلزاتي مانند برنز با ضريب اصطکاک خيلي پايين براي ساخت چرخ‌دنده‏ها همراه با دنده‏هاي حلزوني استيل سخت‌شده مناسب خواهد بود.
در اين دنده‏ها چون در هنگام انتقال بار، حرکت لغزشي زيادي وجود دارد، بايد از روغن‏هاي ترکيب‏شده‌ی سنگين و يا روغن‏هايي با خاصيت فشارپذيري استفاده شود. اين دنده‏ها به منظور ايجاد روانکاري موثر به يک لايه‏ي کامل روانکار و روغن‏هاي ترکيب‏شده‌ی سنگين نياز دارند تا با افزايش روانکاري و قدرت لايه‏ي روانکار از تماس فلز- فلز ممانعت کنند. روانکاری در اين دنده‌ها را می‌توان با افزودن افزودنی‌های روانساز بهبود بخشيد (شکل 7).

دنده‏هاي جناغي
دنده‏هاي جناغي از کنار هم قرار‌گرفتن دو دنده‏ي مارپيچ که جهت دندانه‏هايشان برعکس هم است (در خلاف جهت) به‌وجود مي‏آيد. اين دنده‏ها طوري طراحي‌‌شده‏اند که بارهاي محوري را حذف مي‏کنند (جهت‏گيري دنده‏ها در راستاي يکديگر براي اطمينان از درگيرشدن درست دندانه‏ها با يکديگر الزامي است) (شکل 8).

شکل 7: دنده‌ی حلزونی

شکل 8: دنده‌ی جناغی

دنده‏هاي حلقوي
در دنده‏هاي حلقوي، شکل دندانه‏ها مشابه دندانه‏هاي مارپيچ و ساده است، ولي برخلاف اين دنده‏ها، در دنده‏هاي حلقوي، دندانه‏ها در درون سيستم دنده قرار دارند (شکل 9). نحوه‌ی عملکرد دندانه‌ها و نوع روانکار مورد نياز برای اين دنده‌ها مشابه دنده‌های مارپيچ و ساده است.

شکل 9: دنده‏ي حلقوي

ويژگي روغن‌دنده‏ها
تشکيل يک لايه‌ی روغن بر روي سطوح تماس دندانه‏هاي دنده باعث به حداقل‌رسيدن و يا جلوگيري از تماس خشک فلز- فلز مي‏شود.
همه‌ي روغن‌دنده‏ها بايد داراي ويژگي‏هايي مانند فشارپذيري بالا، سازگاري با کاسه‏نمدها، خاصيت جلوگيري از زنگ‏زدگي، تعويض راحت دنده، خاصيت انتقال نيرو و روانکاري باشند.