Helical Gear Force Analysis कैसे होता है? | Helical Gear Design in Hindi

Helical gears mechanical drives में सबसे ज्यादा उपयोग किए जाने वाले gears हैं क्योंकि ये smooth, quiet और efficient power transmission प्रदान करते हैं। Helical gear force analysis का उद्देश्य gear teeth पर लगने वाले forces का calculation करना है ताकि सही gear design और safety factor maintain किया जा सके।

Helical Gear की विशेषताएँ

• Teeth axis के साथ एक helix angle पर cut किए जाते हैं।
• Smooth और noiseless operation।
• High-speed और heavy-load applications के लिए suitable।
• Parallel या cross shafts के बीच power transmission।

Helical Gear में Forces के Types

Helical gears में तीन मुख्य प्रकार के forces लगते हैं:

• Tangential Force (Ft): Power transmission के लिए जिम्मेदार।
• Radial Force (Fr): Gear tooth को shaft की तरफ धकेलता है।
• Axial Force (Fa): Helix angle की वजह से shaft की दिशा में force उत्पन्न होता है।

Helical Gear Force Analysis के लिए Required Parameters

• Transmitted power (P) — kW में।
• Gear pitch diameter (d) — mm में।
• Gear speed (N) — rpm।
• Pressure angle (φ) — degrees में।
• Helix angle (β) — degrees में।
• Module (m) — gear size के लिए।

Step 1 — Tangential Force (Ft) Calculation

Helical gear में tangential force का formula:

Ft = (1000 × P) / V

जहाँ:

• P = transmitted power (kW)
• V = pitch line velocity (m/s)

Pitch line velocity:

V = (π × d × N) / (60 × 1000)

Step 2 — Axial Force (Fa) Calculation

Helix angle β के कारण axial force develop होता है:

Fa = Ft × tan(β)

Step 3 — Radial Force (Fr) Calculation

Radial force का formula:

Fr = Ft × tan(φ) / cos(β)

Step 4 — Resultant Force (F) Calculation

Helical gear tooth पर total resultant force:

F = √(Ft² + Fr² + Fa²)

Step 5 — Example Calculation

मान लीजिए:

• P = 10 kW
• d = 200 mm
• N = 500 rpm
• φ = 20°
• β = 15°

V = (π × 200 × 500) / (60 × 1000) ≈ 5.23 m/s

Ft = (1000 × 10) / 5.23 ≈ 1911 N

Fa = 1911 × tan(15°) ≈ 512 N

Fr = 1911 × tan(20°) / cos(15°) ≈ 707 N

F = √(1911² + 707² + 512²) ≈ 2123 N

इस example में helical gear tooth पर लगभग 2123 N का resultant force लगता है।

Helical Gear Force Analysis के फायदे

• Gear tooth strength का सही calculation।
• Helix angle की वजह से smooth operation।
• High-speed applications में vibration कम होती है।
• Gear durability और efficiency improve होती है।

निष्कर्ष

Helical gear force analysis से हम tangential, radial और axial forces को calculate करके बेहतर और सुरक्षित gear design तैयार कर सकते हैं। यह high-speed और heavy-duty applications के लिए बहुत जरूरी है।