درس ۱۲: آشنایی با مکانیزم چرخ ژنو
آشنایی با مکانیزم چرخ ژنو
در دروس قبلی آشنایی با علم طراحی مکانیزم‌ها، مکانیزم‌های مختلفی را بررسی کردیم که می‌توانید آن‌ها را در سری مقالات [ علم طراحی مکانیزم‌ها ] مطالعه کنید. در این قسمت قصد داریم تا شما را با مکانیزم چرخ ژنو (ژنوا) آشنا کنیم.
مکانیزم چرخ ژنو یا به انگلیسی Geneva Mechanisim، زیر مجموعه و نوعی از مکانیزم‌های گردش پله‌ایی است اما چون بحث آن بسیار مفصل است ترجیح دادیم در درسی جداگانه به آن بپردازیم و توصیه می‌کنم قبل از مطالعه ادامه این درس مقاله [ درس ۱۱: مکانیزم‌های گردش پله‌ایی ] را مطالعه فرمایید.
مکانیزم چرخ ژنو، قادر است حرکت‌های گردشی پله‌ایی سریع با نیروی شتابی کم را تولید کند. این حرکت معمولاً سریع و بدون تکان است و برای استفاده در صنایع و کارخانه‌جاتی که جابجایی در قسمت‌های تولیدی و مونتاژ به صورت مرتب تکرار می‌شود مناسب است. یکی از نمونه‌های کاربرد مکانیزم چرخ ژنو در کارگاه‌هایی است که قطعات در یک پروسه ماشینکاری مانند سوراخکاری، برقوزنی، فرزکاری و غیره تولید می‌شوند است. یک نمونه ساده از مکانیزم چرخ ژنو را در ویدئو زیر مشاهده می‌کنید.
نام‌گذاری مکانیزم چرخ ژنو به این نام این است که منشأء پیدایش آن به شهر ژنو در سوئیس بر می‌گردد و اولین استفاده از آن در ساعت‌های مکانیکی سوئیسی بود.
طرز کار مکانیزم چرخ ژنو
طرز کار این مکانیزم به این صورت است که یک چرخ به طور پیوسته در حال حرکت است و چرخ ژنو زمانی که یکی از زائده‌های چرخ با شیار‌های چرخ ژنو درگیر شود شروع به حرکت می‌نماید. به تعداد تقارنی که می‌توانید روی چرخ ژنو ترسیم کنید ما می‌توانیم توقف داشته باشیم در شکل زیر شما مکانیزم چرخ ژنوا با ۳ و ۴ توقف را مشاهده می‌کنید.
در تمام مکانیزم‌های چرخ ژنو حرکت کامل پله‌ایی به دو مرحله شتاب‌گیری و کاهش شتاب تقسیم‌بندی می‌شود. به عبارت دیگر قسمتی از زمان صرف شتاب‌گیری می‌شود و قسمت دیگر صرف کاستن شتاب و رسیدن به سکون می‌شود که این دو مرحله تشکیل یک مرحله از انجام چرخش چرخ ژنو را می‌دهد. در شکل زیر این مفهوم نشان داده شده است.
همانطور که در شکل زیر مشاهده می‌کنید پین C سبب شتاب دادن به چرخ می‌شود و سپس هنگامی که پین C، از موقعیت تقارن خارج می‌شود شتاب دادن مثبت تمام می‌شود و با درگیری چرخ با پین D شتاب دهی منفی آغاز می‌شود تا کاستن شتاب و رسیدن به سکون شروع شود.
آشنایی با انواع مکانیزم‌های چرخ ژنو
مکانیزم شماره ۱
مکانیزم شماره ۱، یکی از ساده‌ترین مکانیزم‌های چرخ ژنو است که نسبت چرخش به دوره سکون (The ratio of motion period to dwell period) در آن ۱/۵ است. زاویه هر چرخش رانده شده ۱۲۰ درجه است.
در مکانیزم ژنو، نسبت چرخش به دوره سکون به ارتباط بین زمانی که مکانیزم در حالت سکون قرار دارد (دوره توقف) و زمانی که در حال حرکت است (دوره حرکت) اشاره دارد. وقتی نسبت ۱/۵ باشد، به این معنی است که مکانیزم یک پنجم از زمان کل چرخه را در فاز توقف و چهار پنجم باقی‌مانده زمان را در فاز حرکت سپری می‌کند. این نسبت زمانبندی و هماهنگی حرکت چرخشی مکانیزم ژنوا را تعیین می‌کند که معمولاً در برنامه‌هایی مانند سیستم‌های ایندکس‌کردن یا حرکت‌های وقفه‌ای استفاده می‌شود.
مکانیزم شماره ۲
در مکانیزم شماره ۲، زاویه بین سه پایه ۱۲۰ درجه است و هر بار چرخش محور سبب می‌شود ۳ بار چرخ ژنو رانده شود و زاویه هر چرخش رانده شده ۱۲۰ درجه است.
مکانیزم شماره ۳
در مکانیزم شماره ۳، زاویه هر چرخش رانده شده ۹۰ درجه است و نسبت چرخش به دوره سکون در آن ۱/۳ است.
مکانیزم شماره ۴
در مکانیزم شماره ۴، زاویه بین دو پایه ۱۸۰ درجه است. هر بار چرخش محور سبب می‌شود ۲ بار چرخ ژنو رانده شود و زاویه هر چرخش رانده شده ۹۰ درجه است.
مکانیزم شماره ۵
در مکانیزم شماره ۵، نسبت چرخش به دوره سکون در آن ۱/۵ است و زاویه هر چرخش رانده شده ۶۰ درجه است.
مکانیزم شماره ۶
در مکانیزم شماره ۶، چرخ‌های ژنو یکی پس از دیگری رانده می‌شوند و نسبت چرخش به دوره سکون در آن ۱/۵ است. در این مکانیزم زاویه هر چرخش رانده شده ۱۲۰ درجه است.
مکانیزم شماره ۷
در مکانیزم شماره ۷، دو پایه با اختلاف زاویه نصب شده‌اند که همین باعث می‌شود در هر چرخش، چرخ ژنو به صورت یکی در میان ۵۰ و ۷۰ درجه رانده شود.
مکانیزم شماره ۸
در مکانیزم شماره ۸، در این مکانیزم دو چرخ دو قلو ژنو استفاده شده است که هر بار چرخش چرخش سبب رانده شدن چرخ ژنو زرد می‌شود و با فاصله زمانی ۳ چرخش چرخ ژنو سبز رانده می‌شود.
مکانیزم چرخ ژنو اصلاح شده
مکانیزم چرخ ژنو ساده دارای محدودیت‌هایی است که مهندسان را بر آن داشته تا با برخی از اصلاحات، عیوب و محدودیت‌های مکانیزم چرخ ژنو را برطرف کنند که برخی از این اصلاحیه‌ها موفق بوده است. مکانیزم چرخ ژنو دو محدودیت اصلی دارد که شکل‌گیری مکانیزم چرخ ژنو اصلاح شده بر اساس بر طرف کردن این دو محدودیت بوده است.
۱) شتاب غیر یکنواخت در چرخش
۲) امکان برگشت یا فلش بک (Flash-Back) چرخش
در ویدئو زیر یک مکانیزم چرخ ژنو اصلاح شده مشاهده می‌کنید که با کمک فنز و اهرام جلوی امکان برگشت یا فلش بک (Flash-Back) بعد از چرخش، چرخ ژنو گرفته شده است.
مکانیزم چرخ ژنو اسپیشال (Spatial)
مکانیزم چرخ ژنو اسپیشال (Spatial)، نوع دیگر از مکانیزم مکانیزم چرخ ژنو است که دارای دو جزء رینگ حلقوی و چرخ ژنو اسپشال است. مزیت اصلی مکانیزم چرخ ژنو اسپیشال انتقال روان و آرام چرخ است به طوری که تقریباً چرخش با یک شیب ثابت انجام می‌شود. در ویدئو زیر یک مکانیزم چرخ ژنو اسپیشال را مشاهده می‌کنید که حرکت پیوسته دورانی را به حرکت گسسته و منقطع دورانی با فاصله هر چرخش ۹۰ درجه ایجاد می‌کند.
چرخ ژنو ستاره‌ایی
چرخ ژنو ستاره‌ایی برای اولین بار توسط مارتین زوگل (Martin Zugel) در کلیولند اوهایو ( ایالات متحده آمریکا ) اختراع شد. مزیت اصلی چرخ ژنو ستاره‌ایی نسبت به مکانیزم چرخ ژنو ساده، انتقال روان و آرام چرخ با ایجاد نیروی اینرسی کمتر است. چرخ ژنو ستاره‌ایی قابلیت ایجاد حرکت انتقالی ۱۸۰ درجه را دارد که این مورد در مکانیزم چرخ ژنو ساده قابلیت انجام ندارد.
این مقاله در تاریخ ۱۶ مرداد ۱۴۰۲ آپدیت شده است.
این صفحه را با دیگران به اشتراک بگذارید و امتیاز بگیرید
برای نوشتن دیدگاه باید وارد بشوید.