ความแตกต่างระหว่างเกียร์แบบเกลียว (Helical Gear) กับเกียร์แบบไฮปอยด์ (Hypoid Gear) คืออะไร

เกียร์แบบเฮลิคัลและเกียร์แบบไฮพอิดเป็นเกียร์ประเภทหนึ่งที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในเรดิวเซอร์ แต่มีความแตกต่างกันในหลายด้าน

1. เกียร์แบบเฮลิคัลคืออะไร

เกียร์แบบเฮลิคัลคือเกียร์ทรงกระบอกที่ฟันของเกียร์ทำมุมบางมุมกับแกนหมุนของเกียร์ รูปแบบการออกแบบฟันประเภทนี้ช่วยให้การสัมผัสกันระหว่างฟันของเกียร์มีระดับความสัมพันธ์สูงขึ้น ส่งผลให้การทำงานของเรดิวเซอร์มีความเสถียรมากยิ่งขึ้น

2. เกียร์แบบไฮพอิดคืออะไร

เกียร์ไฮพอิดเป็นเกียร์บีเวลแบบเกลียวชนิดหนึ่งที่ใช้ถ่ายทอดกำลังระหว่างเพลาที่ไม่ตัดกันและไม่ขนานกัน เมื่อเปรียบเทียบกับเกียร์เฮลิคัล เกียร์ไฮพอิดมีการออกแบบฟันเกียร์ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น โดยเฟืองเล็ก (pinion) ถูกจัดให้เยื้องออกจากแกนกลางของเฟืองใหญ่ การเยื้องนี้ทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางของเฟืองเล็กสามารถทำได้เล็กลง ส่งผลให้ชุดเกียร์มีความแข็งแรงมากยิ่งขึ้น

3. ความแตกต่างระหว่างเกียร์เฮลิคัลกับเกียร์ไฮพอิด

• ทิศทางของเพลา

เกียร์เฮลิคัลใช้ถ่ายทอดกำลังระหว่างเพลาที่ขนานกันหรือตัดกัน ในขณะที่เกียร์ไฮพอิดใช้ถ่ายทอดกำลังระหว่างเพลาที่ไม่ตัดกันและไม่ขนานกัน

• การออกแบบฟันเกียร์

พื้นผิวฟันของเกียร์เฮลิคัลทำมุมบางอย่างกับแกนหมุนของเกียร์ ซึ่งส่งผลให้การเข้าฟันระหว่างฟันมีประสิทธิภาพดีขึ้น ขณะที่รูปร่างของฟันเกียร์ไฮพอิดมีความซับซ้อนมากกว่า โดยมีลักษณะโค้ง และระยะห่างระหว่างฟัน (tooth pitch) รวมทั้งความลึกของฟัน (tooth depth) เปลี่ยนแปลงไปตามพื้นผิวฟัน

• ภาระและโมเมนต์บิด

เนื่องจากมีพื้นที่สัมผัสที่กว้างขึ้นและระดับการเข้าฟัน (meshing degree) ที่ดีกว่าระหว่างฟันเกียร์ ฟันเกียร์แบบเกลียว (helical gears) จึงสามารถส่งถ่ายโหลดได้สูงกว่าเกียร์แบบฟันตรง (spur gears) และรูปทรงฟันแบบเกลียวยังช่วยกระจายโหลดได้อย่างสม่ำเสมอมากขึ้นอีกด้วย ส่วนเกียร์แบบไฮพอิด (hypoid gears) สามารถส่งถ่ายโหลดได้สูงยิ่งขึ้น และรูปทรงฟันที่ซับซ้อนของมันก็ช่วยให้กระจายโหลดได้อย่างมีประสิทธิภาพเช่นกัน

• ประสิทธิภาพ

แรงเสียดทานแบบเลื่อนไถลระหว่างฟันของเกียร์แบบเกลียวมีค่าค่อนข้างต่ำ และระดับการเข้าฟันที่สูงยังทำให้มันส่งถ่ายกำลังได้มีประสิทธิภาพมากขึ้นอีกด้วย อย่างไรก็ตาม แรงเสียดทานแบบเลื่อนไถลของเกียร์แบบไฮพอิดมีค่าค่อนข้างสูง เนื่องจากการเยื้อง (offset) ระหว่างชุดเกียร์ของมัน จึงส่งผลให้ประสิทธิภาพโดยรวมต่ำกว่าเกียร์แบบเกลียว

• เสียงรบกวนและการสั่นสะเทือน

เนื่องจากการเยื้องระหว่างชุดเกียร์ แรงเสียดทานแบบเลื่อนไถลของเกียร์แบบไฮพอิดจึงมีค่าค่อนข้างสูง จึงทำให้เกิดเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนมากกว่าเกียร์แบบเกลียว ในทางกลับกัน เกียร์แบบเกลียวมีระดับการเข้าฟันที่สูงกว่า จึงส่งผลให้เกิดเสียงรบกวนและการสั่นสะเทือนค่อนข้างต่ำ

• แรงดันตามแนวแกน

เนื่องจากลักษณะรูปทรงฟันของเกียร์แบบเกลียว นอกเหนือจากโหลดแบบรัศมีแล้ว ยังก่อให้เกิดแรงดันตามแนวแกนขึ้นด้วย แรงดันตามแนวแกนนี้จำเป็นต้องถูกรองรับโดยตลับลูกปืนหรือโครงสร้างรองรับอื่นๆ ในระบบเกียร์

4. ปัจจัยที่พิจารณาเมื่อเลือกชนิดของเกียร์

เมื่อเลือกเกียร์แบบเกลียวและเกียร์แบบไฮพอิดสำหรับการใช้งานเฉพาะ จำเป็นต้องพิจารณาหลายปัจจัยเพื่อให้มั่นใจว่าจะได้ประสิทธิภาพ ความน่าเชื่อถือ และความคุ้มค่าด้านต้นทุนสูงสุด

• ความต้องการด้านทอร์กและโหลด

เกียร์แบบเกลียวเหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการทอร์กและโหลดระดับปานกลางถึงสูง เนื่องจากอัตราส่วนการสัมผัสที่มากกว่าและการเข้าฟันอย่างเรียบเนียน ทำให้เกียร์แบบเกลียวสามารถส่งผ่านโหลดได้สูงกว่าเกียร์แบบฟันตรง (spur gears) ที่มีขนาดเท่ากัน ส่วนเกียร์แบบไฮพอิดเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ต้องการทอร์กและโหลดสูง โดยการออกแบบเพลาขับ (pinion) ที่มีการเลื่อนศูนย์กลาง (offset) ช่วยให้สามารถใช้เส้นผ่านศูนย์กลางของเพลาขับที่ใหญ่ขึ้น ซึ่งส่งผลให้ชุดเกียร์มีความแข็งแรงและทนทานยิ่งขึ้น

• ทิศทางของเพลาและข้อจำกัดด้านพื้นที่

เกียร์แบบเกลียวใช้ในระบบเพลาที่ขนานกันหรือตัดกัน ขณะที่เกียร์แบบไฮพอิดเหมาะสำหรับระบบเพลาที่ไม่ตัดกันและไม่ขนานกัน โดยมีความเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับเพลาหลังของรถยนต์

• เสียงรบกวนและการสั่นสะเทือน

เนื่องจากการเข้าสัมผัสกันของเกียร์แบบเกลียวค่อนข้างเรียบและอัตราส่วนการสัมผัสมีค่าสูงกว่า จึงทำให้เกียร์แบบเกลียวโดยทั่วไปสร้างเสียงรบกวนและแรงสั่นสะเทือนน้อยกว่าเกียร์แบบฟันตรง จึงเหมาะสำหรับระบบเกียร์รถยนต์และเครื่องจักรอุตสาหกรรมมากกว่า แม้ว่าการเข้าสัมผัสกันของเกียร์แบบไฮพอิดจะมีประสิทธิภาพต่ำกว่าเล็กน้อย แต่ก็ยังสร้างเสียงรบกวนและแรงสั่นสะเทือนน้อยกว่าเกียร์แบบฟันตรง

•ประสิทธิภาพเป้าหมาย

เนื่องจากเกียร์แบบเกลียวมีประสิทธิภาพสูงกว่า จึงเหมาะสำหรับระบบส่งกำลังและเครื่องจักรอุตสาหกรรมมากกว่า แม้ประสิทธิภาพของเกียร์แบบไฮพอิดจะต่ำกว่าเกียร์แบบเกลียวเล็กน้อย แต่เกียร์แบบไฮพอิดมีความสามารถในการรับภาระได้ดีกว่า