مبدأ عمل المسننات الميكانيكية واستخداماتها

المسننات أو التروس هي أحد القطع الميكانيكية، ووظيفتها بكل ببساطة هي نقل الحركة من مسنن إلى مسنن آخر عن طريق الأسنان حيث يختلف حجم الترس ونصف قطره وعدد اسنانه، وهي أحد أهم الاختراعات التي غيرت العالم وجعلت الكثير من الصناعات ممكنة، وتوجد التروس في كثير من التطبيقات من السيارات إلى الطائرات حتى ساعة اليد الميكانيكية التي تعمل بالعقارب التروس مكونها الرئيسي.

تاريخ التروس

تعتبر التروس من أقدم المعدات التي عرفها البشر عبر التاريخ، يعود أصل التروس إلى عربة التروس الصينية التي تشير للجنوب، والتي تم اختراعها في القرن السابع والعشرين قبل الميلاد، عُرفت هذه العربة بأنها تشير إلى الجنوب بغض النظر عن كيفية دورانها.

يعود الفضل الى الفيلسوف اليوناني الشهير أرسطو في إعطاء أول وصف للتروس في القرن الرابع قبل الميلاد، وفقاً لتعريفه، يتم عكس اتجاه الدوران عندما يقود مسنن أو ترس مسنن آخر، تم استخدام التروس من قبل المخترعين اليونانيين في عجلات المياه والساعات، ويمكن العثور على رسومات لأنواع مختلفة من التروس في مذكرات واعمال الرسام الإيطالي دافنشي.

في القرن التاسع عشر تم استخدام التروس بشكل عملي أكثر، وكان ذلك في عام 1835 عندما حصل المخترع الإنجليزي “ويتوورث” على براءة اختراع أول عملية تروس، تبع ذلك العديد من براءات الاختراع الأخرى حتى عام 1897 ، عندما اخترع الألماني “هيرمان بفيوتر” أول آلة ميكانيكية قادرة على تصنيع التروس بمختلف أحجامها وأشكالها ومعاييرها.

مبدأ عمل التروس

تستخدم التروس في نقل الطاقة من جزء من آلة إلى جزء آخر، في الدراجة على سبيل المثال، تستمد التروس (بمساعدة سلسلة) الطاقة من الدواسات إلى العجلة الخلفية، وبالمثل في السيارة، تنقل التروس الطاقة من عمود الكرنك (المحور الدوار الذي يأخذ الطاقة من المحرك) إلى عمود الإدارة الذي يعمل تحت السيارة والذي يعمل في النهاية على تشغيل العجلات، يمكنك توصيل أي عدد من التروس معًا ويمكن أن تكون بأشكال وأحجام مختلفة، في كل مرة تقوم فيها بتمرير الطاقة من عجلة تروس إلى أخرى، يمكنك القيام بأحد الأشياء الثلاثة التالية.

1. زيادة السرعة

إذا قمت بتوصيل ترسين معًا وكان الأول يحتوي على أسنان أكثر من الثاني (يعني هذا عمومًا أنه ترس أكبر حجمًا)، يجب أن يدور الترس الثاني بشكل أسرع بكثير لمواكبة ذلك. يعني في هذا الترتيب أن العجلة الثانية تدور أسرع من الأولى ولكن بقوة أقل.

2. زيادة القوة

إذا كانت العجلة الثانية في زوج من التروس بها أسنان أكثر من الأولى (أي إذا كانت عجلة أكبر)، فإنها تتحول بشكل أبطأ من العجلة الأولى ولكن بقوة أكبر.

3. تغيير الاتجاه

عندما يتشابك الترسان معًا، فإن الثاني يتحول دائمًا في الاتجاه المعاكس، لذا إذا استدار الأول في اتجاه عقارب الساعة، فيجب أن يدور الثاني في عكس اتجاه عقارب الساعة، يمكنك أيضًا استخدام التروس المصممة خصيصًا لجعل قوة الآلة تدور بزاوية محددة.

استخدامات وتطبيقات المسننات

تستخدم المسننات أو التروس في مختلف أنواع الصناعات حيث تقريباً لا توجد صناعة أو آلية لا تدخل المسننات في تكوينها.

1. القطاع الزراعي

حيث تلعب المسننات فيه دورًا رئيسيًا في تنفيذ المهام الآلية، مثل البذر أو الحرث أو الري، وكذلك في الجرارات نفسها، حيث تعتمد الجرارات على مسننات سرعتها بطيئة ولكن قوتها أو عزم دورانها عالية.

2. قطاع النقل

تكون وظيفتها عادةً لنفل الحركة من مسنن لآخر وتنظيم السرعة، وذلك عن طريق جير بوكس حيث هنالك طريقتين الأولى ان يتحكم السائق بالمسننات (الجير العادي) او ان تتكفل السيارة أو الالية بذلك (الجير الاوتوماتيكي).

3. القطاع البحري

والنسبة للمركبات والزوارق البحرية، تعمل التروس على قوارب الصيد أو الغواصات أو زوارق العمل أو اليخوت.

4. توليد طاقة الرياح

إن الطاحونة الهوائية تدور بسرعة بطيئة للغاية وهذه السرعة لا تكفي لتوليد الكهرباء لذلك يتم وصل مسنن صغير بالطاحونة بحيث يزيد السرعة ويقلل العزم.

صناعة التروس

اعتبارًا من عام 2014، يتم إنتاج ما يقدر بـ 80 ٪ من جميع التروس المنتجة في جميع أنحاء العالم عن طريق قولبة الشكل الصافي، عادة ما تكون التروس المقولبة إما مسحوق معدني أو بلاستيكي، تنتهي عملية صناعة التروس عند مغادرة القالب (بما في ذلك البلاستيك المصبوب بالحقن والتروس المعدنية المصبوبة بالقالب). لكن التروس المعدنية المسحوقة تتطلب تلبيدًا وصبًا رمليًا.

يتم صناعة التروس أيضا عن طريق التفريز والتثقيب والطباعة ثلاثية الأبعاد كطريقة إنتاج سريعة، بالنسبة إلى التروس المعدنية في ناقل الحركة في السيارات والشاحنات، تتم معالجة الأسنان بالحرارة لجعلها أكثر صلابة ومقاومة للتآكل مع ترك اللب ناعمًا وصلبًا، بالنسبة للتروس الكبيرة المعرضة للالتواء، يتم استخدام مكبس إخماد(Quench press).

شاهد أيضاً

حماية الأعطال الأرضية للجزء الثابت للمولدات

أهمية وجود حماية للأعطال الأرضية للجزء الثابت للمولدات: من المتوقع أن تهتم المرافق كثيراً بشأن …

اترك تعليقاً