شما در حال مطالعه نسخه آفلاین یکی از مطالب «مجله فرادرس» هستید. لطفاً توجه داشته باشید، ممکن است برخی از قابلیتهای تعاملی مطالب، مانند امکان پاسخ به پرسشهای چهار گزینهای و مشاهده جواب صحیح آنها، نمایش نتیجه آزمونها، پاسخ تشریحی سوالات، پخش فایلهای صوتی و تصویری و غیره، در این نسخه در دسترس نباشند. برای دسترسی به نسخه آنلاین مطلب، استفاده از کلیه امکانات آن و داشتن تجربه کاربری بهتر اینجا کلیک کنید.
چرخ ژنو نوعی مکانیزم چرخ دنده‌ای به حساب می‌آید که حرکت چرخشی پیوسته را به حرکت چرخشی گسسته و متناوب تبدیل می‌کند. چرخ ژنو به نام‌های صلیب مالتی (Maltese cross) یا مکانیزم مالتی هم معروف است. در این مکانیزم معمولاً چرخ محرک (drive wheel) به یک عدد پین (pin) مجهز است که درون شیار چرخ متحرک (driven wheel) حرکت می‌کند و موجب ایجاد حرکت مقطعی می‌شود. تصویر متحرک زیر، شماتیک حرکت چرخ ژنو را نشان می‌دهد. دیسک مسدودکننده در چرخ اصلی وظیفه ایجاد توقف در حرکت چرخ متحرک را دارد.
نام چرخ ژنو برگرفته از کاربرد اولیه این مکانیزم در ساخت ساعت‌های مکانیکی است. زیرا تمام تلاش‌ها برای اختراع چنین مکانیزمی، از سوی ساعت‌سازان شهر ژنو انجام گرفت. در بیشتر انواع این مکانیزم، چرخ متحرک دارای چهار شیار است و بنابراین، در هر مرحله که چرخ اصلی یک دور کامل می‌زند، چرخ متحرک 90 درجه پیش می‌رود.
به طور کلی، اگر چرخ متحرک دارای n شیار باشد، مقدار پیش‌روی آن در هر مرحله برابر با ۳۶۰ تقسیم بر n درجه خواهد بود. شکل زیر، یک مرحله از پیش‌روی چرخ متحرک را نشان می‌دهد.
چرخ ژنو داخلی را شکل زیر در نظر بگیرید. در حالت قبل که چرخ ژنو خارجی بود، چرخ محرک برای اینکه چرخ متحرک را یک گام به جلو ببرد، باید بیش از ۱۸۰ درجه بچرخد. ولی در مکانیزم داخلی، این زاویه همیشه کوچکتر از ۱۸۰ درجه است. مکانیزم خارجی کاربرد بیشتری دارد. زیرا می‌توان آن را به اندازه کوچکتر و برای تحمل تنش‌های مکانیکی بیشتری ساخت. محرک ژنو داخلی فقط می‌تواند در یک سمت، یاتاقان داشته باشد؛ که این موضوع نیز ضعف مکانیزم داخلی را نشان می‌دهد.
به دلیل اینکه چرخ متحرک همیشه تحت کنترل چرخ محرک است، احتمال وقوع ضربه (impact) بالاست. برای کم کردن این ضربه، می‌توان پین را طوری طراحی کرد که با کمترین سرعت ممکن با چرخ متحرک درگیر شود. هر دو نوع این مکانیزم را می‌توان برای کاربردهای سبک و سنگین به کار برد. شکل زیر، نوع دیگری از این مکانیزم را نشان می‌دهد. در این وضعیت، حرکت چرخشی در چرخ محرک به حرکت خطی در چرخ متحرک تبدیل می شود. به عنوان مثالی از کاربرد این مکانیزم می‌توان به بسته‌بندی و مونتاژ اشاره کرد.
کاربردهای چرخ ژنو
یکی دیگر از کاربردهای مهم چرخ ژنو در پروژکتورهای قدیمی فیلم و دوربین‌های فیلم‌برداری است. در این کاربرد، فیلم به صورت فریم به فریم جلو می‌رود. در حالی که هر فریم به اندازه مدت زمان مشخصی در مقابل لنز ثابت می‌ماند. سپس بلافاصه حرکت می‌کند و نوبت به فریم بعدی می‌رسد. این حرکت منقطع، به دلیل استفاده از چرخ ژنو امکان‌پذیر شده است.
اولین کاربردهای چرخ ژنو در پروژکتورهای فیلم به سال 1896، در اولین سال‌های سینما و توسط «اسکار مستر» (Oscar Messter)، مخترع آلمانی، برمی‌گردد. پروژکتورهای قبلی از مکانیزم‌های دیگری برای ایجاد حرکت منقطع استفاده می‌کردند. شماتیک این مکانیزم به شکل زیر است.
مکانیزم چرخ ژنو، کاربرد دیگری هم در ساعت‌های مکانیکی داشت؛ اما نه به عنوان چرخ محرک. بلکه هدف از آن، محدود کردن کشش فنر بود. به این ترتیب، فنر فقط در محدوده الاستیک و به صورت تقریباً خطی رفتار می‌کند. اگر یکی از شیارهای چرخ متحرک مسدود باشد، تعداد چرخش‌های چرخ محرک محدود می‌شود. در ساعت‌ها چرخ محرک، فنر را جمع می‌کند. در این حالت، چرخ ژنو با ۴ یا ۵ شیار و به همراه داشت یک شیار مسدود می‌تواند از جمع شدن کامل فنر جلوگیری کند. چنین مکانیزمی در ابتدا به عنوان توقفِ ژنو (Geneva stop) معرفی شد و مخترع آن هم ساعت‌سازان قرن هفدهم میلادی بودند. در واقع، این اولین و اصلی‌ترین کاربرد چرخ ژنو بود.
از کاربردهای دیگر این مکانیزم، می‌توان به تعویض قلم در دستگاه پلاتر، ماشین شمارش اسکناس، دستگاه‌های CNC و مکانیزم پُرکُن بطری در خطوط تولید اشاره کرد. در صورت علاقه‌مندی به مباحث مرتبط در زمینه مهندسی مکانیک، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:
۱ دیدگاه برای «چرخ ژنو (Geneva Drive) – به زبان ساده»
ناصر
سلام و وقت بخیر
دنبال مطلبی هستم که فقط با کمک چرخ دندها بشه نیروی گردشی ایجاد کرد که تداوم داشته باشه
مثلا با چرخوندن یک چرخ دنده بقیه چرخدنده ها براحتی و بدون نیاز به نیروی دیگه ای ساعت ها نیروی گردشی داشته باشه
ممنون میشم کمکم کنید
شما در حال مطالعه نسخه آفلاین یکی از مطالب «مجله فرادرس» هستید. لطفاً توجه داشته باشید، ممکن است برخی از قابلیتهای تعاملی مطالب، مانند امکان پاسخ به پرسشهای چهار گزینهای و مشاهده جواب صحیح آنها، نمایش نتیجه آزمونها، پاسخ تشریحی سوالات، پخش فایلهای صوتی و تصویری و غیره، در این نسخه در دسترس نباشند. برای دسترسی به نسخه آنلاین مطلب، استفاده از کلیه امکانات آن و داشتن تجربه کاربری بهتر اینجا کلیک کنید.
سلام و وقت بخیر
دنبال مطلبی هستم که فقط با کمک چرخ دندها بشه نیروی گردشی ایجاد کرد که تداوم داشته باشه
مثلا با چرخوندن یک چرخ دنده بقیه چرخدنده ها براحتی و بدون نیاز به نیروی دیگه ای ساعت ها نیروی گردشی داشته باشه
ممنون میشم کمکم کنید