ऑटोमोटिव ऑटोमैटिक ट्रांसमिशन के लिए एपिसाइक्लिक गियर ट्रेनों का संश्लेषण

इस लेख में हम ऑटोमोटिव ऑटोमैटिक ट्रांसमिशन के लिए एपिसाइक्लिक गियर ट्रेनों के संश्लेषण, उनके अनुप्रयोगों और लागत पर चर्चा करेंगे। लेख पढ़ने के बाद, आप स्वयं इस तकनीक पर कुछ शोध करना चाहेंगे। इस विषय पर अधिक जानकारी के लिए यहां कुछ लिंक दिए गए हैं। इनमें हाइब्रिड वाहनों के ट्रांसमिशन में एक अनुप्रयोग भी शामिल है। आइए एपिसाइक्लिक गियर ट्रेनों की मूल अवधारणाओं को देखें। ये अत्यधिक कुशल हैं और पारंपरिक गियरिंग प्रणालियों का एक आशाजनक विकल्प हैं।

ऑटोमोटिव स्वचालित ट्रांसमिशन के लिए एपिसाइक्लिक गियर ट्रेनों का संश्लेषण

ऑटोमोबाइल स्वचालित ट्रांसमिशन का मुख्य उद्देश्य इंजन और ड्राइव व्हील के बीच संतुलन बनाए रखना है। एपिसाइक्लिक गियर ट्रेनों (ईजीटी) की गतिज संरचना इन गियर ट्रेनों के ग्राफ निरूपण से प्राप्त की जाती है। संश्लेषण प्रक्रिया एक एल्गोरिदम पर आधारित है जो दस लिंक तक की स्वीकार्य एपिसाइक्लिक गियर ट्रेनों को उत्पन्न करती है। यह एल्गोरिदम डिजाइनरों को उच्च प्रदर्शन और बेहतर इंजन-ड्राइव व्हील संतुलन वाली ऑटो गियर ट्रेनों को डिजाइन करने में सक्षम बनाता है।
इस शोधपत्र में, हम एपिसाइक्लिक ट्रांसमिशन तंत्रों के गियर अनुपात निर्धारित करने के लिए MATLAB अनुकूलन तकनीक प्रस्तुत करते हैं। हम सभी गियरों के दांतों की संख्या भी ज्ञात करते हैं। इसके बाद, हम प्राप्त EGT के समग्र वेग अनुपात का अनुमान लगाते हैं। फिर, हम प्रस्तावित एपिसाइक्लिक गियर श्रृंखलाओं की संरचनात्मक विशेषताओं की तुलना करके ऑटोमोटिव स्वचालित ट्रांसमिशन के लिए उनकी व्यवहार्यता का विश्लेषण करते हैं।
नीचे दिए गए कार्यात्मक आरेख में छह लिंक वाली एपिसाइक्लिक गियर ट्रेन को दर्शाया गया है। प्रत्येक लिंक को एक डबल-बाइकलर ग्राफ द्वारा दर्शाया गया है। ग्राफ पर संख्याएँ संबंधित लिंक को दर्शाती हैं। प्रत्येक लिंक में कई जोड़ हैं। इससे उपयोगकर्ता प्रत्येक ईजीटी के लिए अलग-अलग कॉन्फ़िगरेशन बना सकता है। विभिन्न ग्राफों पर संख्याओं के अलग-अलग अर्थ हैं, और यही बात डबल-बाइकलर आकृति पर भी लागू होती है।
इस लेख के अगले अध्याय में, हम ऑटोमोटिव ऑटोमैटिक ट्रांसएक्सल के लिए एपिसाइक्लिक गियर ट्रेनों के संश्लेषण पर चर्चा करेंगे। SAE इंटरनेशनल एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव में विशेषज्ञता रखने वाले इंजीनियरों और तकनीकी विशेषज्ञों का एक अंतरराष्ट्रीय संगठन है। इसकी धर्मार्थ शाखा, SAE फाउंडेशन, कई कार्यक्रमों और पहलों का समर्थन करती है। इनमें कॉलेजिएट डिज़ाइन सीरीज़ और ए वर्ल्ड इन मोशन® और SAE फाउंडेशन का ए वर्ल्ड इन मोशन® पुरस्कार शामिल हैं।

आवेदन

एपिसाइक्लिक गियर सिस्टम एक प्रकार का प्लेनेटरी गियर ट्रेन है। यह कम जगह में भी गति को काफी हद तक कम कर सकता है। कारों में, एपिसाइक्लिक गियर ट्रेन का उपयोग अक्सर ऑटोमैटिक ट्रांसमिशन के लिए किया जाता है। ये गियर ट्रेन होइस्ट और पुली ब्लॉक में भी उपयोगी होते हैं। यांत्रिक और विद्युत इंजीनियरिंग दोनों में इनके कई अनुप्रयोग हैं। इनका उपयोग उच्च गति संचरण के लिए किया जा सकता है और अन्य प्रकार के गियर ट्रेनों की तुलना में इन्हें कम जगह की आवश्यकता होती है।
एपिसाइक्लिक गियर ट्रेन के फायदों में इसकी कॉम्पैक्ट संरचना, कम वजन और उच्च शक्ति घनत्व शामिल हैं। हालांकि, इसके कुछ नुकसान भी हैं। एपिसाइक्लिक गियर ट्रेनों में गियर हानि गियर के दांतों की सतहों के बीच घर्षण, चिकनाई वाले तेल के मंथन और शाफ्ट सपोर्ट बियरिंग और स्प्रोकेट के बीच घर्षण के कारण होती है। शक्ति की इस हानि को गुप्त शक्ति कहा जाता है, और पिछले शोधों से पता चला है कि यह हानि बहुत अधिक होती है।
एपिसाइक्लिक गियर ट्रेन का उपयोग आमतौर पर उच्च गति संचरण के लिए किया जाता है, लेकिन यह आकार में छोटा होने के कारण विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है। इसका उपयोग स्पीड फ्रेम में डिफरेंशियल गियर के रूप में, बॉबिन को चलाने के लिए और करघों में रोपर पॉजिटिव लेट-ऑफ के लिए किया जाता है। इसके अलावा, इसका निर्माण आसान है, जो इसे विभिन्न औद्योगिक परिवेशों के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प बनाता है।
एपिसाइक्लिक गियर ट्रेन का एक अन्य उदाहरण प्लेनेटरी गियर ट्रेन है। इसमें मध्य में एक रिंग और बाहरी रिंग में सन गियर के साथ दो गियर होते हैं। प्रत्येक गियर इस प्रकार लगा होता है कि उसका केंद्र दूसरे गियर की रिंग के चारों ओर घूमता है। प्लेनेट गियर और सन गियर को इस प्रकार डिज़ाइन किया जाता है कि उनके पिच सर्कल फिसलते नहीं हैं और सिंक्रनाइज़ रहते हैं। प्लेनेट गियर के पिच सर्कल पर एक बिंदु होता है जो एपिसाइक्लॉइड वक्र का अनुसरण करता है।
यह गियर सिस्टम अन्य प्रकार के प्लेनेटरी गियरों की तुलना में कम MTTR प्रदान करता है। इन गियर सेटों का मुख्य नुकसान यह है कि इन्हें चलाने के लिए बड़ी संख्या में बियरिंग की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, प्लेनेटरी गियर समानांतर शाफ्ट गियरों की तुलना में अधिक रखरखाव की मांग करते हैं। इससे इनकी निगरानी और मरम्मत करना अधिक कठिन हो जाता है। समानांतर शाफ्ट गियरों की तुलना में इनका MTTR भी कम होता है। ये अपनी धुरी से थोड़ा हट भी सकते हैं, जिससे इनका संरेखण बिगड़ सकता है या इनकी कार्यक्षमता कम हो सकती है।
एपिसाइक्लिक गियर ट्रेन का एक और उदाहरण ऑटोमोबाइल का डिफरेंशियल गियर बॉक्स है। इन गियरों का उपयोग कलाई घड़ियों, खराद मशीनों और ऑटोमोबाइल में शक्ति संचारित करने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, इनका उपयोग विमानों सहित कई अन्य अनुप्रयोगों में भी होता है। ये शांत और टिकाऊ होते हैं, जो इन्हें कई अनुप्रयोगों के लिए एक उत्कृष्ट विकल्प बनाते हैं। इनका उपयोग ट्रांसमिशन, कपड़ा मशीनों और यहां तक ​​कि एयरोस्पेस में भी किया जाता है। पिच बिंदु गियर सेट में दो दांतों के बीच का पथ होता है। किसी गियर के अक्षीय पिच को उसके आधार वृत्त को बढ़ाकर बढ़ाया जा सकता है।
एपिसाइक्लिक गियर को इनवोल्यूट गियर भी कहा जाता है। प्रत्येक गियर में दांतों की संख्या उसकी घूर्णन गति निर्धारित करती है। 24 दांतों वाला सन गियर 3/2 के अनुपात वाला N दांतों वाला प्लैनेट गियर बनाता है। 24 दांतों वाला सन गियर -3/2 के प्लैनेट गियर अनुपात के बराबर होता है। परिणामस्वरूप, एपिसाइक्लिक गियर प्रणाली पहियों को चलाने के लिए उच्च टॉर्क प्रदान करती है। हालांकि, वाहनों में इस गियर प्रणाली का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया जाता है।

लागत

एपिसाइक्लिक गियरिंग की लागत तब कम होती है जब उन्हें सामान्य एन/सी मिलिंग मशीन पर बनाने के बजाय टूलिंग द्वारा तैयार किया जाता है। एपिसाइक्लिक कैरियर को कास्टिंग में निर्मित किया जाना चाहिए और एक ही उद्देश्य वाली मशीन का उपयोग करके टूलिंग की जानी चाहिए जिसमें सामग्री को एक साथ काटने के लिए कई कटर हों। यह तरीका औद्योगिक अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है और विशेष रूप से ऑटोमोटिव क्षेत्र में उपयोगी है। अच्छी तरह से निर्मित एपिसाइक्लिक गियर ट्रांसमिशन के अनेक लाभ हैं।
इसका एक उदाहरण ग्रहों की वह व्यवस्था है जिसमें ग्रह सूर्य की परिक्रमा करते हुए उसके शाफ्ट पर घूमते हैं। प्रत्येक गियर की गति दांतों की संख्या और वाहक की गति पर निर्भर करती है। एपिसाइक्लिक गियरों में सापेक्ष गति की गणना करना कठिन हो सकता है, क्योंकि इसमें सूर्य और ग्रह की सापेक्ष गति का पता लगाना आवश्यक होता है। स्थिर सूर्य, आपस में जुड़ने की स्थिति में शून्य आरपीएम पर नहीं होता है, इसलिए सापेक्ष गति की गणना करना आवश्यक है।
मेश पावर ट्रांसमिशन निर्धारित करने के लिए, एपिसाइक्लिक गियर को "फ्लोट" करने में सक्षम होना चाहिए। यदि स्पर्शरेखीय भार बहुत कम है, तो भार का बंटवारा कम होगा। एक एपिसाइक्लिक गियर में "फ्लोट" करने की क्षमता होनी चाहिए। साथ ही, इसमें कुछ स्पर्शरेखीय भार और पिच-लाइन वेग की भी अनुमति होनी चाहिए। ये कारक जितने अधिक होंगे, गियर सेट उतना ही अधिक कुशल होगा।
एक एपिसाइक्लिक गियर ट्रेन में दो या दो से अधिक स्पर गियर परिधि के चारों ओर व्यवस्थित होते हैं। ये गियर इस प्रकार व्यवस्थित होते हैं कि प्लेनेट गियर स्थिर बाहरी गियर रिंग के पिच सर्कल के अंदर घूमता है। इस वक्र को हाइपोसाइक्लॉइड कहा जाता है। एक एपिसाइक्लिक गियर ट्रेन जिसमें प्लेनेट गियर सन गियर से जुड़ा होता है, उसे प्लेनेटरी गियर ट्रेन कहा जाता है। सन गियर स्थिर होता है, जबकि प्लेनेट गियर संचालित होता है।
एक एपिसाइक्लिक गियर ट्रेन में कई मेश होते हैं। प्रत्येक गियर में मेशों की संख्या अलग-अलग होती है, जो RPM में परिवर्तित होती है। एपिसाइक्लिक गियर इनपुट टॉर्क को मेशों में स्थानांतरित करके लोड लगाने की आवृत्ति को बढ़ा सकता है। एपिसाइक्लिक गियर ट्रेन में 3 गियर होते हैं: सन, प्लैनेट और रिंग। सन गियर केंद्र में स्थित होता है, जबकि प्लैनेट गियर सन के चारों ओर परिक्रमा करते हैं। रिंग गियर में कई दांत होते हैं, जिससे गियर की गति बढ़ जाती है।
एपिसाइक्लिक गियर का एक अन्य प्रकार प्लेनेटरी गियरबॉक्स है। इस गियरबॉक्स में कई दांतेदार पहिए एक केंद्रीय शाफ्ट के चारों ओर घूमते हैं। इसका छोटा आकार इसे सीमित स्थान वाले अनुप्रयोगों के लिए एक लोकप्रिय विकल्प बनाता है। इस प्रकार के गियरबॉक्स का उपयोग स्वचालित ट्रांसमिशन में किया जाता है। इसके अलावा, इसका उपयोग इलेक्ट्रिक गियर मोटर्स से जुड़े कई औद्योगिक अनुप्रयोगों में भी होता है। आप जिस प्रकार के गियरबॉक्स का उपयोग करेंगे, वह इनपुट और आउटपुट शाफ्ट की गति और टॉर्क पर निर्भर करेगा।

संपादक: सीजेएच 2023-01-07