गियर कैसे काम करता है
गियर का उपयोग यांत्रिक उपकरणों की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जाता है। वे कई महत्वपूर्ण कार्य करते हैं, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि वे मोटर चालित उपकरणों के लिए गियर कमी प्रदान करते हैं। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि आम तौर पर, छोटे मोटर जो बहुत तेजी से घूमते हैं, डिवाइस के लिए पर्याप्त शक्ति प्रदान कर सकते हैं, लेकिन पर्याप्त टोक़ नहीं। उदाहरण के लिए, एक इलेक्ट्रिक स्क्रूड्राइवर का गियर रिडक्शन बहुत बड़ा होता है क्योंकि इसमें स्क्रू को घुमाने के लिए बहुत अधिक टॉर्क की आवश्यकता होती है, लेकिन मोटर उच्च गति पर बहुत कम टॉर्क पैदा करता है। गियर को कम करके, टॉर्क को बढ़ाते हुए आउटपुट स्पीड को कम किया जा सकता है।
एक और चीज जो गियर करता है वह है रोटेशन की दिशा को समायोजित करना। कार के पिछले पहियों के बीच अंतर में, उदाहरण के लिए, कार के केंद्र के साथ चलने वाले शाफ्ट के माध्यम से बिजली का संचार होता है, और अंतर को पहियों पर लागू करने के लिए 90 डिग्री की शक्ति को घुमाना चाहिए।
विभिन्न प्रकार के गियर के साथ कई पेचीदगियां हैं। इस लेख में, हम सीखेंगे कि गियर पर दांत कैसे काम करते हैं, और हम विभिन्न प्रकार के गियर पर चर्चा करेंगे जो आपको विभिन्न यांत्रिक उपकरणों में मिलते हैं।
किसी भी गियर पर, अनुपात गियर के केंद्र से संपर्क के बिंदु तक की दूरी से निर्धारित होता है। उदाहरण के लिए, दो गियर वाले उपकरण में, यदि एक दूसरे के व्यास से दोगुना है, तो अनुपात 2:1 है।
सबसे आदिम प्रकार के गियर में से एक जिसे हम देख सकते हैं वह एक पहिया है जिसमें लकड़ी की स्पाइक चिपकी हुई है।
इन गियर्स के साथ समस्या यह है कि जैसे-जैसे वे घूमते हैं, प्रत्येक गियर के केंद्र से संपर्क बिंदु तक की दूरी बदल जाती है। इसका मतलब है कि गियर के बदलते ही गियर अनुपात बदल जाता है, जिसका अर्थ है कि आउटपुट की गति भी बदल जाएगी। यदि आप कार में इस तरह के गियर का उपयोग करते हैं, तो एक स्थिर गति बनाए रखना असंभव है -- आप लगातार गति बढ़ा रहे हैं और धीमा कर रहे हैं।
कई आधुनिक गियर विशेष दांतों के आकार का उपयोग करते हैं जिन्हें इनवोल्यूट्स कहा जाता है। प्रोफ़ाइल में दो गियर के बीच निरंतर गति अनुपात बनाए रखने की बहुत महत्वपूर्ण संपत्ति है। ऊपर कील के पहिये की तरह, संपर्क बिंदु चलता है; लेकिन उलझे हुए दांतों का आकार इस गति की भरपाई करता है। अधिक जानकारी के लिए यह खंड देखें।
अब आइए कुछ भिन्न प्रकार के गियर्स को देखें।
स्पर गियर सबसे आम प्रकार के गियर हैं। उनके सीधे दांत होते हैं और समानांतर कुल्हाड़ियों पर लगे होते हैं। कभी-कभी, बहुत बड़े गियर कमी उत्पन्न करने के लिए एक ही समय में कई स्पर गियर का उपयोग किया जाता है।
HowStuffWorks में हर जगह पाए जाने वाले कई उपकरणों में स्पर गियर का उपयोग किया जाता है, जैसे कि इलेक्ट्रिक स्क्रूड्राइवर्स, डांसिंग मॉन्स्टर्स, स्विंगिंग स्प्रिंकलर, विंड-अप अलार्म क्लॉक, वाशिंग मशीन और ड्रायर। लेकिन आपको अपनी कार में कई नहीं मिलेंगे।
ऐसा इसलिए है क्योंकि स्पर गियर्स बहुत तेज़ हो सकते हैं। हर बार जब कोई गियर वाला दांत दूसरे गियर के दांत से जुड़ा होता है, तो ये दांत आपस में टकराएंगे और यह टक्कर शोर पैदा करेगी। यह गियर के दांतों पर तनाव भी बढ़ाता है।
कारों में शोर और दबाव को कम करने के लिए अधिकांश गियर पेचदार होते हैं।
पेचदार गियर पर दांत गियर की सतह के कोण पर होते हैं। जब एक पेचदार गियर सिस्टम पर दो दांत जुड़ते हैं, तो संपर्क दांत के एक छोर से शुरू होता है और धीरे-धीरे फैलता है क्योंकि गियर तब तक घूमता है जब तक कि दो दांत पूरी तरह से जुड़ नहीं जाते।
यह प्रगतिशील जुड़ाव पेचदार गियर्स को स्पर गियर्स की तुलना में अधिक सुचारू रूप से और चुपचाप चलाने की अनुमति देता है। इसलिए, लगभग सभी ऑटोमोबाइल ट्रांसमिशन पेचदार गियर का उपयोग करते हैं।
पेचदार गियर पर दांतों के कोण के कारण, लगे होने पर वे गियर पर जोर भार उत्पन्न करते हैं। उपकरण जो पेचदार गियर का उपयोग करते हैं उनमें बीयरिंग होते हैं जो इस जोर भार का समर्थन कर सकते हैं।
पेचदार गियर के बारे में दिलचस्प चीजों में से एक यह है कि यदि गियर के दांतों को सही ढंग से कोण दिया जाता है, तो रोटेशन कोण को 90 डिग्री पर समायोजित करने के लिए उन्हें ऊर्ध्वाधर अक्ष पर रखा जा सकता है।
शाफ्ट के रोटेशन की दिशा बदलने के लिए आवश्यक होने पर बेवल गियर उपयोगी होते हैं। वे आमतौर पर शाफ्ट पर 90 डिग्री से अलग होते हैं, लेकिन अन्य कोणों पर काम करने के लिए भी डिज़ाइन किए जा सकते हैं।
बेवल गियर पर दांत सीधे, पेचदार या हाइपोइड हो सकते हैं। स्पर बेवल गियर दांतों में वास्तव में स्पर गियर दांत जैसी ही समस्या होती है -- जब प्रत्येक दांत जाल करता है, तो यह एक ही समय में संबंधित दांत से टकराता है।
स्पर गियर्स की तरह ही इस समस्या का समाधान गियर के दांतों को मोड़ना है। ये पेचदार दांत पेचदार दांतों की तरह ही संलग्न होते हैं: संपर्क गियर के एक छोर से शुरू होता है और धीरे-धीरे पूरे दांत तक फैल जाता है।
स्पर और स्पाइरल बेवल गियर्स में, शाफ्ट एक-दूसरे के लंबवत होने चाहिए, लेकिन उन्हें एक ही प्लेन में भी होना चाहिए। यदि आप दो शाफ्ट को गियर से बाहर निकालते हैं, तो वे प्रतिच्छेद करेंगे। दूसरी ओर, हाइपोइड गियर विभिन्न विमानों में शाफ्ट संलग्न कर सकते हैं।
इस सुविधा का उपयोग कई ऑटोमोटिव डिफरेंशियल में किया जाता है। अंतर के गियर रिंग और इनपुट पिनियन हाइपोइड हैं। यह इनपुट पिनियन को रिंग एक्सिस के नीचे माउंट करने की अनुमति देता है। चूंकि कार का ड्राइव शाफ्ट इनपुट पिनियन से जुड़ा है, यह ड्राइव शाफ्ट को भी कम करता है। इसका मतलब है कि ड्राइव शाफ्ट कार के यात्री डिब्बे में बहुत अधिक घुसपैठ नहीं करता है, जिससे लोगों और कार्गो के लिए अधिक जगह खाली हो जाती है।
रोटेशन को रैखिक गति में बदलने के लिए रैक और पिनियन का उपयोग किया जाता है। कई कारों में स्टीयरिंग सिस्टम एक अच्छा उदाहरण है। स्टीयरिंग व्हील रैक को संलग्न करने वाले गियर को घुमाता है। जैसे ही गियर मुड़ता है, यह रैक को दाईं या बाईं ओर स्लाइड करता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि आप पहिया कैसे घुमाते हैं।
कुछ तराजू एक डायल को चालू करने के लिए रैक और पिनियन का भी उपयोग करते हैं जो आपका वजन दिखाता है।
ग्रहों के गियरसेट और गियर अनुपात
किसी भी ग्रहीय गियरसेट में तीन मुख्य घटक होते हैं:
सूर्य गियर
ग्रहीय गियर और ग्रहीय गियर रैक
रिंग गियर
इन तीन घटकों में से प्रत्येक इनपुट, आउटपुट या स्थिर हो सकता है। कौन सा भाग खेलने के लिए चुना जाता है जो गियर सेट के गियर अनुपात को निर्धारित करता है। आइए अलग-अलग ग्रहीय गियर सेट देखें।
हमारे ट्रांसमिशन में एक ग्रहीय गियर सेट में 72 टूथ रिंग और 30 टूथ सन व्हील है। हम इस गियर सेट से कई अलग-अलग गियर अनुपात प्राप्त कर सकते हैं।
इसके अलावा, तीन में से किन्हीं दो घटकों को एक साथ लॉक करने से पूरा उपकरण 1:1 गियर की कमी पर लॉक हो जाता है। ध्यान दें कि ऊपर सूचीबद्ध पहला गियर अनुपात एक मंदी है -- आउटपुट गति इनपुट गति से धीमी है। दूसरा ओवरड्राइव है -- आउटपुट इनपुट से तेज है। और फिर अंत में यह फिर से नीचे चला जाता है, लेकिन आउटपुट विपरीत दिशा में जाता है। इस ग्रहीय गियर सेट के लिए कई अन्य अनुपात हैं, लेकिन ये हमारे स्वचालित प्रसारण से जुड़े अनुपात हैं। आप इन्हें नीचे दिए गए एनिमेशन में आज़मा सकते हैं:
इस प्रकार, गियर का यह सेट किसी भी अन्य गियर को उलझाए या बंद किए बिना इन सभी विभिन्न गियर अनुपातों का उत्पादन कर सकता है। ऐसे दो गियर सेट का लगातार उपयोग करके, हम ट्रांसमिशन के लिए आवश्यक चार फॉरवर्ड और एक रिवर्स गियर प्राप्त कर सकते हैं। हम अगले भाग में गियर के दो सेटों को एक साथ रखेंगे।
