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हाइपोइड बेवल बनाम स्ट्रेट स्पाइरल बेवल – क्या अंतर है?

स्पाइरल गियर कई प्रकार के होते हैं, लेकिन हाइपॉइड बेवल गियर और स्ट्रेट स्पाइरल बेवल गियर में मूलभूत अंतर होता है। यह लेख इन दोनों प्रकार के गियरों के बीच के अंतरों का वर्णन करेगा और उनके उपयोग पर चर्चा करेगा। चाहे इन गियरों का उपयोग औद्योगिक अनुप्रयोगों में हो या घर में, प्रत्येक प्रकार के गियर के कार्य और उसके महत्व को समझना अत्यंत आवश्यक है। अंततः, आपका अंतिम उत्पाद इन्हीं अंतरों पर निर्भर करेगा।

हाइपॉइड बेवल गियर

ऑटोमोबाइल में, हाइपॉइड बेवल गियर का उपयोग डिफरेंशियल में किया जाता है, जो वाहन के नियंत्रण को बनाए रखते हुए पहियों को अलग-अलग गति से घूमने की अनुमति देता है। इस गियरबॉक्स असेंबली में एक रिंग गियर और पिनियन होता है जो अन्य बेवल गियर के साथ एक कैरियर पर लगे होते हैं। इन गियर का उपयोग भारी उपकरणों, सहायक इकाइयों और विमानन उद्योग में भी व्यापक रूप से किया जाता है। नीचे हाइपॉइड बेवल गियर के कुछ सामान्य अनुप्रयोग दिए गए हैं।
ऑटोमोबाइल अनुप्रयोगों में, हाइपॉइड गियर आमतौर पर रियर एक्सल में उपयोग किए जाते हैं, विशेष रूप से बड़े ट्रकों में। इनकी विशिष्ट आकृति ड्राइवशाफ्ट को वाहन के भीतर गहराई में स्थित होने देती है, जिससे गुरुत्वाकर्षण का केंद्र नीचे हो जाता है और आंतरिक व्यवधान कम से कम होता है। यह डिज़ाइन हाइपॉइड गियरसेट को बाज़ार में उपलब्ध सबसे कुशल गियरबॉक्स में से एक बनाता है। अपनी उत्कृष्ट दक्षता के अलावा, हाइपॉइड गियर का रखरखाव बहुत आसान होता है, क्योंकि इनका मेश स्लाइडिंग क्रिया पर आधारित होता है।
फेस-हॉब्ड हाइपॉइड गियर में उनकी अनुदैर्ध्य अक्ष के अनुदिश एक विशिष्ट एपिसाइक्लोइडल लीड वक्र होता है। हाइपॉइड गियर के लिए सबसे आम ग्राइंडिंग विधि सेमी-कंप्लीटिंग प्रक्रिया है, जिसमें कप के आकार के ग्राइंडिंग व्हील का उपयोग करके लीड वक्र को एक वृत्ताकार चाप से प्रतिस्थापित किया जाता है। हालांकि, इस विधि की एक महत्वपूर्ण कमी यह है कि इससे असमान स्टॉक रिमूवल होता है। इसके अलावा, ग्राइंडिंग व्हील दांत की पूरी सतह को फिनिश नहीं कर पाता है।
स्पाइरल बेवल गियर की तुलना में हाइपॉइड गियर के कई फायदे हैं, जिनमें उच्च संपर्क अनुपात और उच्च संचरण टॉर्क शामिल हैं। ये गियर मुख्य रूप से ऑटोमोबाइल ड्राइव सिस्टम में उपयोग किए जाते हैं, जहां हाइपॉइड गियर के एक जोड़े का अनुपात सबसे अधिक होता है। हाइपॉइड गियर को ऊष्मा-उपचारित करके इसकी मजबूती बढ़ाई जा सकती है और घर्षण कम किया जा सकता है, जिससे यह उन अनुप्रयोगों के लिए आदर्श विकल्प बन जाता है जहां गति और दक्षता महत्वपूर्ण होती हैं।
स्पाइरल बेवल गियर में प्रयुक्त तकनीक का उपयोग हाइपॉइड बेवल गियर के लिए भी किया जा सकता है। इस मशीनिंग तकनीक में दो कट वाली रफिंग और उसके बाद एक कट वाली फिनिशिंग शामिल है। हाइपॉइड गियर का पिच व्यास 2500 मिमी तक होता है। रफिंग और फिनिशिंग प्रक्रियाओं को एक ही कटर का उपयोग करके संयोजित करना संभव है, लेकिन हाइपॉइड गियर के लिए दो कट वाली मशीनिंग प्रक्रिया की अनुशंसा की जाती है।
स्पाइरल बेवल गियर की तुलना में हाइपॉइड गियर के फायदे मुख्य रूप से सटीकता पर आधारित हैं। केवल तीन आर्क मिनट के बैकलैश वाले हाइपॉइड गियर का उपयोग छह आर्क मिनट के बैकलैश वाले स्पाइरल बेवल गियर की तुलना में अधिक कुशल होता है। यही कारण है कि मोशन कंट्रोल बाजार में हाइपॉइड गियर एक अधिक उपयुक्त विकल्प हैं। हालांकि, कुछ लोगों का तर्क है कि हाइपॉइड गियर ऑटोमोबाइल असेंबली के लिए व्यावहारिक नहीं हैं।
हाइपॉइड गियर की आकृति अद्वितीय होती है – एक शंकु के आकार की, जिसके दांत समानांतर नहीं होते। इसकी पिच सतह दो सतहों से मिलकर बनी होती है – एक शंक्वाकार सतह और एक घूर्णन-संपर्क सतह। हाइपॉइड बेवल गियर की रेखा-संपर्क सतह के स्थान पर एक अंतर्निहित शंकु का प्रयोग किया जाता है, जिसमें रेखाओं के स्थान पर बिंदु संपर्क होते हैं। 1920 के दशक की शुरुआत में विकसित हाइपॉइड बेवल गियर आज भी भारी ट्रक ड्राइव ट्रेनों में उपयोग किए जाते हैं। इनकी लोकप्रियता बढ़ने के साथ-साथ औद्योगिक विद्युत पारेषण और गति नियंत्रण उद्योगों में भी इनका उपयोग बढ़ता जा रहा है।

सीधे सर्पिल बेवल गियर

स्पाइरल बेवल गियर और पारंपरिक, नॉन-स्पाइरल प्रकार के गियर में कई अंतर होते हैं। स्पाइरल बेवल गियर हमेशा क्राउन आकार के होते हैं और कभी भी संयुग्मित नहीं होते, जिससे संपर्क तनाव का वितरण सीमित हो जाता है। बेवल गियर का हेलिकल आकार भी डिजाइन का एक महत्वपूर्ण कारक है, साथ ही इसकी लंबाई भी। हेलिकल आकार के कई फायदे हैं। नीचे उनमें से कुछ दिए गए हैं।
स्पाइरल बेवल गियर आमतौर पर 1.5 से 2500 मिमी तक की पिच में उपलब्ध होते हैं। ये अत्यधिक कुशल होते हैं और दांतों और मॉड्यूल के विभिन्न संयोजनों में भी उपलब्ध हैं। स्पाइरल बेवल गियर बेहद सटीक और टिकाऊ होते हैं, और इनका हेलिक्स कोण कम होता है। इन गुणों के कारण ये सटीक अनुप्रयोगों के लिए उत्कृष्ट होते हैं। हालांकि, कुछ गियर सभी अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं होते हैं। इसलिए, खरीदने से पहले आपको अपनी आवश्यकता के अनुसार बेवल गियर के प्रकार पर विचार करना चाहिए।
हेलिकल गियर की तुलना में स्ट्रेट बेवल गियर का निर्माण आसान होता है। इन गियरों के निर्माण की सबसे पुरानी विधि इंडेक्सिंग हेड वाले प्लानर का उपयोग थी। हालांकि, रेवासाइकिल और कोनिफ्लेक्स सिस्टम जैसी आधुनिक निर्माण प्रक्रियाओं के विकास के साथ, निर्माता इन गियरों का अधिक कुशलता से उत्पादन करने में सक्षम हो गए हैं। इनमें से कुछ गियर वाइंडअप अलार्म घड़ियों, वाशिंग मशीनों और स्क्रूड्राइवरों में उपयोग किए जाते हैं। हालांकि, ये काफी शोर करते हैं और ऑटोमोबाइल में उपयोग के लिए उपयुक्त नहीं हैं।
स्ट्रेट बेवल गियर सबसे आम प्रकार का बेवल गियर होता है, जबकि स्पाइरल बेवल गियर में अवतल दांत होते हैं। यह घुमावदार डिज़ाइन स्ट्रेट बेवल गियर की तुलना में अधिक टॉर्क और अक्षीय बल उत्पन्न करता है। सीधे दांतों से उपकरण के टूटने और ज़्यादा गरम होने का खतरा बढ़ जाता है और ये आसानी से टूट जाते हैं। स्पाइरल बेवल गियर हेलिकल गियर की तुलना में अधिक टिकाऊ होते हैं और लंबे समय तक चलते हैं।
स्पाइरल और हाइपॉइड बेवल गियर का उपयोग उच्च परिधीय गति वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है और इनमें घर्षण का स्तर बहुत कम होता है। ये उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं जहाँ शोर का स्तर महत्वपूर्ण होता है। हाइपॉइड गियर उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त हैं जहाँ वे उच्च टॉर्क संचारित कर सकते हैं, हालाँकि हेलिकल-स्पाइरल डिज़ाइन ब्रेकिंग के लिए कम प्रभावी होता है। इसी कारण से, स्पाइरल बेवल गियर और हाइपॉइड गियर आमतौर पर अधिक महंगे होते हैं। यदि आप नया गियर खरीदने की योजना बना रहे हैं, तो यह जानना महत्वपूर्ण है कि आपके अनुप्रयोग के लिए कौन सा गियर उपयुक्त होगा।
स्पाइरल बेवल गियर, स्टैंडर्ड बेवल गियर की तुलना में अधिक महंगे होते हैं और इनका डिज़ाइन भी स्पाइरल बेवल गियर की तुलना में अधिक जटिल होता है। हालांकि, इनका लाभ यह है कि इन्हें बनाना आसान होता है और इनसे शोर और कंपन कम होता है। इनमें घिसने वाले दांत भी कम होते हैं, जिसका अर्थ है कि ये स्पाइरल बेवल गियर की तुलना में कम शोर करते हैं। इस डिज़ाइन का मुख्य लाभ इसकी सरलता है, क्योंकि इन्हें जोड़े में बनाया जा सकता है, जिससे पैसे और समय की बचत होती है।
अधिकांश अनुप्रयोगों में, सर्पिल बेवल गियर अपने सीधे समकक्षों की तुलना में अधिक लाभदायक होते हैं। ये दांतों पर भार का अधिक समान वितरण करते हैं और सतह की थकान के बिना अधिक भार वहन कर सकते हैं। दांतों का सर्पिल कोण भी थ्रस्ट लोडिंग को प्रभावित करता है। दो हेलिकल अक्षों वाला सीधा सर्पिल बेवल गियर बनाना संभव है, लेकिन अंतर प्रत्येक दांत पर लगने वाले थ्रस्ट की मात्रा में होता है। अधिक मजबूत होने के साथ-साथ, सर्पिल कोण सीधे सर्पिल गियर के समान ही दक्षता प्रदान करता है।

हाइपॉइड गियर

हाइपॉइड गियरबॉक्स का मुख्य उपयोग ऑटोमोबाइल उद्योग में होता है। ये आमतौर पर यात्री कारों के पिछले एक्सल पर पाए जाते हैं। इनका नाम पिनियन के बाएँ-कोणीय सर्पिल कोण और क्राउन के दाएँ-कोणीय सर्पिल कोण से लिया गया है। हाइपॉइड गियर का एक और लाभ यह है कि इनका गुरुत्वाकर्षण केंद्र ऑफसेट होता है, जिससे कारों का आंतरिक स्थान कम हो जाता है। हाइपॉइड गियर का उपयोग भारी ट्रकों और बसों में भी किया जाता है, जहाँ ये ईंधन दक्षता में सुधार कर सकते हैं।
हाइपॉइड और स्पाइरल बेवल गियर को फेस-हॉबिंग प्रक्रिया द्वारा निर्मित किया जा सकता है, जिससे अत्यधिक सटीक और चिकनी सतह वाले पुर्जे प्राप्त होते हैं। यह प्रक्रिया सटीक पार्श्व सतहों और पूर्व-डिज़ाइन किए गए ईज़-ऑफ टोपोग्राफी को संभव बनाती है। ये प्रक्रियाएं गियर के यांत्रिक प्रतिरोध को 15 से 20% तक बढ़ाती हैं। इसके अतिरिक्त, ये शोर को कम करती हैं और यांत्रिक दक्षता में सुधार करती हैं। व्यावसायिक अनुप्रयोगों में, हाइपॉइड गियर शांत संचालन सुनिश्चित करने के लिए आदर्श हैं।
संयुग्मित डिज़ाइन लंबाई या प्रोफ़ाइल क्राउनिंग वाले हाइपॉइड गियरसेट के उत्पादन को संभव बनाता है। इसकी विशेषता गियरसेट को गियर हाउसिंग में अशुद्धियों और लोड विक्षेपणों के प्रति असंवेदनशील बनाती है। इसके अलावा, क्राउनिंग निर्माता को वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए परिचालन विस्थापन को समायोजित करने की अनुमति देता है। ये लाभ हाइपॉइड गियरसेट को कई उद्योगों के लिए एक वांछनीय विकल्प बनाते हैं। तो, सर्पिल गियर में हाइपॉइड गियर के क्या लाभ हैं?
हाइपॉइड गियर का डिज़ाइन पारंपरिक बेवल गियर के समान होता है। इसकी पिच सतहें शंक्वाकार होने के बजाय अतिपरवलयिक होती हैं, और इसके दांत कुंडलाकार होते हैं। यह संरचना पिनियन को समतुल्य बेवल पिनियन से बड़ा होने की अनुमति भी देती है। हाइपॉइड गियर का समग्र डिज़ाइन बड़े व्यास वाले शाफ्ट और बड़े पिनियन के लिए उपयुक्त है। इसे बेवल गियर और वर्म ड्राइव का मिश्रित रूप माना जा सकता है।
यात्री वाहनों में हाइपॉइड गियर लगभग सर्वव्यापी हैं। इनका सुचारू संचालन, पिनियन की बढ़ी हुई मजबूती और कम वजन इन्हें कई वाहन अनुप्रयोगों के लिए एक पसंदीदा विकल्प बनाते हैं। साथ ही, वाहन का निचला ढांचा भी हाइपॉइड ड्राइव एक्सल की ऊंचाई को कम करता है। इन्हीं फायदों के कारण सभी प्रमुख कार निर्माताओं ने हाइपॉइड ड्राइव एक्सल का उपयोग करना शुरू कर दिया है। यह ध्यान देने योग्य है कि ये बेवल गियर की तुलना में कम कुशल होते हैं।
हाइपॉइड गियर की सबसे बुनियादी डिज़ाइन विशेषता यह है कि यह अपने संपूर्ण संपर्क क्षेत्र में सीधी रेखा में घूमता है। दूसरे शब्दों में, यदि एक पिनियन और एक रिंग गियर कोणीय वृद्धि के साथ घूमते हैं, तो उनके संपूर्ण संपर्क क्षेत्र में सीधी रेखा में घूमना बना रहता है। परिणामस्वरूप संचरण अनुपात पिनियन और रिंग गियर की कोणीय वृद्धि के बराबर होता है। इसलिए, हाइपॉइड गियर को हेलिकल गियर भी कहा जाता है।

संपादक द्वारा Cx2023-07-07