गिअरचे माेजमापन (भाग 1)

Dhatukam - Udyam Prakashan    12-Feb-2021   
Total Views |
गिअरचा  वापर प्रामुख्याने गतीच्या पारेषणासाठी होतो. यासाठी गिअरच्या दातांना दिलेला विशिष्ट अंतर्वलित (इन्व्होल्यूट) आकार फार महत्त्वाची भूमिका बजावतो. या लेखामध्ये स्पर गिअर ( Gear ) च्या मोजमापनाबद्दल तसेच अंतर्वलित वळणासंबंधी माहिती, फायदे आदींची माहिती वाचावयास मिळेल.
 
गिअरमध्ये अनेक प्रकार आहेत. गिअरच्या प्रकारानुसार त्याच्या मोजमापन प्रक्रियेमध्येसुद्धा फरक असतो. सर्व गिअरच्या मोजमापांसंबंधी माहिती देणे हे एकावेळी शक्य नसल्यामुळे तसेच स्पर गिअर ( Gear ) जास्त प्रमाणात वापरला जात असल्यामुळे त्याच्या मोजमापनाबद्दल या लेखात माहिती दिली आहे.
गिअरचा वापर प्रामुख्याने गतीच्या पारेषणासाठी होतो. यासाठी गिअर ( Gear ) च्या दातांना दिलेला विशिष्ट अंतर्वलित (इन्व्होल्यूट) आकार फार महत्त्वाची भूमिका बजावतो. प्रथम अंतर्वलित म्हणजे काय आणि त्याचे फायदे काय असतात ते पाहू.
इन्व्होल्यूट वळणासंबंधी माहिती
जर आपण पुली आणि पट्टा यांच्या साहाय्याने गती घेण्याचा प्रयत्न केला तर त्यामध्ये पट्टा, पुलीवरून सरकू (स्लाइड) शकतो, पुलीची गती पूर्णपणे मिळत नाही. तसेच यामध्ये आवाज आणि कंपने (व्हायब्रेशन) तयार होतात. म्हणून गिअर ( Gear ) वापरून गती घेणे सोईस्कर होते. याचे कारण म्हणजे गिअर ( Gear ) च्या दातांना अंतर्वलित वळण दिलेले असते, ज्यामुळे अनेक फायदे मिळतात.

1_1  H x W: 0 x
चित्र क्र. 1 अ आणि 1 ब मध्ये दाखविल्याप्रमाणे एखादी दोरी सिलिंडरवर जर गुंडाळली आणि पुन्हा दोरीचे टोक हातात धरून ती दोरी सिलिंडरवरून काढू लागलो तर दोरीचे टोक ज्या मार्गाने जाते त्यास अंतर्वलित वळण म्हणतात. यावेळी ज्या सिलिंडरच्या पृष्ठभागावरून ती दोरी काढून घेतली जाते त्या सिलिंडरच्या वर्तुळाला बेस वर्तुळ असे म्हणतात.
चित्र क्र. 2 मध्ये दाखविल्याप्रमाणे, दोन्ही गिअरचे टेकणारे बिंदू P1, P2, P3 बेस सर्कलवर स्पर्शिका (टँजन्ट) रेषेवर टेकून पुढे जातात.

2_1  H x W: 0 x
चित्र क्र. 3 मध्ये दाखविल्याप्रमाणे दोन पुलीवरील पट्ट्यावर असलेला बिंदू P पुलीवरून प्रवास करतो. अंतर्वलित वळणामुळे वर्तुळाकार गती सुटसुटीतपणे मिळते. फक्त अंतर्वलित प्रोफाइलमध्येच शक्तीच्या हस्तांतरणासाठी महत्त्वाचा असलेला स्थिर प्रेशर कोन मिळतो.

3_1  H x W: 0 x
इन्व्होल्यूट वळणाचे फायदे
• कोनीय गती (अँग्युलर व्हेलॉसिटी) एकसारखी मिळते.
• Gear एकमेकांवर घासत नाहीत तर ते एकमेकांवर रोल होतात.
• गिअरची झीज कमी होते.
• गिअर ( Gear ) फिरविताना दोन्ही गिअरना जोडणारा समान बिंदू c असतो. त्या बिंदूमधून ab या स्पर्शिका (टँजन्ट लाइन) म्हणजेच अॅक्शन लाइन अथवा प्रेशर लाइन जातात. गिअर ( Gear ) चा दाब ab लाइनवर पडत असतो. यामध्ये दबाव कोन (प्रेशर अँगल) समान (चित्र क्र. 4, 5) असतो.

4_1  H x W: 0 x

5_1  H x W: 0 x
चित्र क्र. 6 मध्ये, गिअरमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या संज्ञा दिलेल्या आहेत.

6_1  H x W: 0 x

गिअर ( Gear ) प्रोफाइल तपासणी पद्धत
चित्र क्र. 7 मध्ये गिअर ( Gear ) प्रोफाइल तपासण्याची पद्धत दाखविली आहे.

7_1  H x W: 0 x
• गिअर ( Gear ) (4) आणि बेस वर्तुळाकार चकती (3) एकत्र मँड्रेल (1) वर नट (2) च्या साहाय्याने पकडले जातात.
• स्ट्रेट एज (5) बेस वर्तुळाकार चकतीवर टेकवून ठेवलेली असते आणि दाब (F) दिला जातो, जेणेकरून स्ट्रेट एज बेस वर्तुळाकार चकतीवर रोल होताना गिअर ( Gear ) आणि बेस वर्तुळाकार चकतीच्या गोलाकार हालचालीप्रमाणे पुढे आणि पाठीमागे हालते. यात रोलिंग हालचालीमुळे स्ट्रेट एज वर्तुळाकार चकतीवरून अजिबात घसरत नाही.
• स्ट्रेट एज फक्त रोल व्हावी आणि घसरू नये म्हणून साइड गार्ड (6) सह अॅसेम्ब्लीमध्ये स्ट्रेट एज फक्त एकाच दिशेने पुढे-मागे रोल होईल अशी व्यवस्था केलेली असते.
• स्ट्रेट एजवर डायल इंडिकेटर (7) लावलेला असतो आणि त्याचा पॉइंटर गिअर ( Gear ) प्रोफाइलवर टेकविलेला असतो आणि डायल रीडिंग झिरो केले जाते. गिअर, बेस वर्तुळाकार चकतीसह ज्यावेळेस स्वतःभोवती हालचाल करतो तेव्हा स्ट्रेट एज, रोलिंगमुळे पुढे-पाठीमागे हालचाल करते आणि डायल इंडिकेटरचा पॉइंटर दाताच्या (8) प्रोफाइलवर फिरतो आणि प्रोफाइलचे मोजमापन करतो.
• वरीलप्रमाणे मास्टर गिअर ( Gear ) ची प्रोफाइल तपासून तुलना केली जाते.
गिअर ( Gear ) लीड
प्रथम आपण हेलिक्स गिअर ( Gear ) म्हणजे काय हे पाहू. चित्र क्र. 8 मध्ये दाखविल्याप्रमाणे, हेलिक्स कोन हा एक लघुकोन असतो आणि तो हेलिक्सशी असलेल्या स्पर्शिका (टँजन्ट) आणि गिअर ( Gear ) अक्ष यांच्यामधील कोन असतो. तसेच लीड कोन हासुद्धा एक लघुकोन असतो आणि तो हेलिक्सशी असलेल्या स्पर्शरेषा आणि Gear अक्षाला लंब असलेल्या प्रतलामधील कोन असतो.

8_1  H x W: 0 x
लीड म्हणजे, एक असे अंतर असते की ज्यात हेलिक्स गिअरचे दात त्याच्या अक्षाच्या दिशेने गिअर ( Gear ) चे एक वर्तुळ पूर्ण केल्याने मिळते.

9_1  H x W: 0 x
स्पर गिअरमध्ये दातांची दिशा गिअर ( Gear ) च्या अक्षाला समांतर असते. त्यामुळे अक्षीय प्रतल आणि दातांची दिशा एकाच दिशेत असल्यामुळे समांतर असतात. पण हेलिक्स गिअरमध्ये तसे नसते. ते चित्र क्र. 9 मध्ये दाखविल्याप्रमाणे असते. या चित्रात लीड कसा तयार होतो हे दाखविलेले आहे. यामध्ये गिअर ( Gear ) च्या दातांची जाडी b आहे आणि गिअरच्या व्यासावरून त्याचा परीघ (सर्कम्फरन्स) काढला तर हेलिक्समुळे, झाडाला वेली जशी गुंडाळलेली असते, त्याप्रमाणे गिअर ( Gear ) चे एक वर्तुळ पूर्ण झाल्यावर गिअरच्या अक्षीय दिशेने लीड तयार होतो.
गिअर ( Gear ) लीड तपासणी करणाऱ्या मशीनचे रेखाचित्र चित्र क्र. 10 मध्ये दाखविले आहे. त्याचे कार्य पुढे दिल्याप्रमाणे चालते.

10_1  H x W: 0
गिअरच्या स्वतःभोवती फिरण्याच्या समप्रमाणात, डायल इंडिकेटर ज्या स्लाइडवर असते ती गिअर ( Gear ) च्या अक्षाला समांतर पुढे-मागे होते. त्यामुळे डायल इंडिकेटरचा प्रोब गिअरच्या दाताच्या पृष्ठभागावरून पुढे-मागे होत असतो.
 : हेलिक्स कोन
 : लीड कोन
• हेलिक्स गिअर ( Gear ) मँड्रेलवर बसवून सेंटरमध्ये धरलेला असतो.
• हेलिक्स गिअर ( Gear ) स्वतःभोवती फिरविता येतो.
• डायल इंडिकेटर एका स्लाइडवर घट्ट बसविलेला असतो आणि ही स्लाइड, Gearच्या अक्षीय दिशेने समांतरपणे
पुढे-मागे, गिअरच्या स्वतःभोवती फिरण्याच्या समप्रमाणात जाते. त्यामुळे डायल इंडिकेटर त्याप्रमाणे पुढे-मागे जातो.
• डायल इंडिकेटरचा प्रोब 'अ' बिंदूवर गिअर ( Gear ) च्या दातावरच्या पृष्ठभागावर टेकविलेला असतो. डायल रीडिंग झिरो केले जाते.
• गिअर ( Gear ) फिरविल्यावर स्लाइड हलते आणि डायल प्रोब दाताच्या पृष्ठभागावर पुढे-मागे हलतो.
• अ आणि ब बिंदूवर कुठेही आपण रीडिंग पाहू शकतो.
 अबक मध्ये आपणास बक अंतर डायलच्या रीडिंगमुळे मिळते.
tan  = बक  अक
हेलिक्स कोन = tan-1 (बक अक)
लीड कोन  = (90 - )
यावरून लीड कोन  काढला जातो, तो किती फरकात आहे हे पाहून, लीड किती आहे ते काढले जाते.
tan  = लीड परिमिती = लीड (d)
लीड = d X tan
वरील गणितावरून पाहिजे असलेले कोन ,  आणि लीड हे अंतर यांची अपेक्षित मूल्ये आणि प्रत्यक्ष मू्ल्ये यांची तुलना केली जाते.
बॅकलॅश तपासणी
एक गिअर ( Gear ) दुसऱ्या गिअरला फिरवित असतो, तेव्हा फिरविणारा गिअर ( Gear ) फिरत असला तरी दुसरा गिअर ( Gear ) काही क्षणापर्यंत फिरत नाही, कारण त्यांचे फ्लॅँक एकमेकांना टेकत नाहीत. या वेळेच्या अंतराला बॅकलॅश (चित्र क्र. 11) असे म्हणतात. बॅकलॅश हा पिच सर्कलवर ज्या ठिकाणी दोन्ही गिअर ( Gear ) फ्लॅँकवर टेकल्यामुळे घट्ट होतात त्या बिंदूवर मोजला जातो. बॅकलॅश दोन प्रकारचे असतात.

11_1  H x W: 0
अ. परिमितीय बॅकलॅश (सर्क्युलर बॅकलॅश)
ब. सर्वसाधारण बॅकलॅश
बॅकलॅश मोजण्यासाठी दोन्हींपैकी एक गिअर ( Gear ) लॉक करून स्थिर केला जातो तर, दुसरा गिअर ( Gear ) दोन्ही बाजूस (पुढे-मागे) फिरण्यास मोकळा असतो. कंपॅरेटरचा स्टायलस रेफरन्स सिलिंडरजवळ (पिच सर्कल डायमीटर) लॉक केला जातो आणि त्याच्या स्पर्शिकेवर जे रीडिंग मिळते त्यास वर्तुळाकार (सर्क्युलर) बॅकलॅश असे म्हणतात. दोन गिअरच्या फ्लॅँकमधील अंतर कॅलिपरच्या साहाय्याने मोजले जाते. यातून जे अंतर मिळते त्यास सर्वसाधारण बॅकलॅश असे म्हणतात.
पुढील भागात आपण गिअर ( Gear ) च्या दातांची जाडी आणि एकरेखीयता मोजण्याच्या विविध पद्धतींची माहिती घेणार आहोत.