الکتروگالوانیزاسیون

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت ومدیریت-گروه مهندسی مواد

الکتروگالوانیزاسیون فرایندی است که در آن یک لایه فلز روی به سطح فولاد متصل می‌شود تا از خوردگی آن محافظت کند. این فرایند جز فرایندهای آبکاری محسوب می‌شود، استفاده از یک جریان الکتریسیته در یک محلول نمکی روی با آند روی و کاتد فولادی منجر به این فرایند می‌شود. آبکاری روی دارای موقعیت غالب در میان سایر گزینه‌های فرایند آبکاری الکتریکی، بر اساس تناژ آبکاری در سال است. پرکاربردترین فولاد نورد سرد گالوانبزه، فولاد SECC است. در مقایسه با گالوانیزه گرم آبکاری روی با مزایای قابل توجهی ارائه می‌شود:

• رسوب با ضخامت کم برای دستیابی به عملکرد مشابه
• در دسترس بودن پوشش بیشتر برای افزایش کارایی و رنگ
• رسوب روشن‌تر و زیباتر

فرایند الکتروگالوانیزاسیون

حفاظت در برابر خوردگی که توسط لایه الکترودی از روی ایجاد می‌شود، عمدتاً به دلیل اختلاف پتانسیل الکترودی روی در برابر آهن (و یا سطح زیرلایه) است. روی به عنوان محافظ از آهن (فولاد) عمل می‌کند. در حالی که پتانسیل کاهشی فولاد نزدیک به E _SCE = -400 mV است (پتانسیل مربوط به جدول استاندارد پتانسیل کاهشی (SCE)است)، بسته به ترکیب آلیاژ، پتانسیل کاهشی روی در حدود E _SCE = -980 mV است. در این فرایند فولاد تحت حفاظت کاتدی قرار می‌گیرد. پوشش‌های تبدیلی (کروم شش ظرفیتی (CrVI) یا کروم سه ظرفیتی (CrIII) بسته به نیاز OEM) برای افزایش شدید محافظت از خوردگی با ایجاد یک لایه مهارکننده ای از کروم و هیدروکسید روی استفاده می‌شوند. بازه ضخامت این فیلم‌های اکسیدی از 10nm برای باریک‌ترین تا ۴μm برای ضخیم‌ترین کروماتهای سیاه می‌باشد.

علاوه بر این، پوشش روی ممکن است توسط یک پوشش فوقانی برای افزایش مقاومت خوردگی و عملکرد اصطکاک تقویت شود.

الکترولیت‌های سیانیدی

این الکترولیت‌ها حاوی سولفات سدیم و هیدروکسید سدیم (NaOH) هستند. همه آن‌ها از عوامل روشن‌کننده اختصاصی استفاده می‌کنند. روی به عنوان یک ترکیب سیانیدی Na₂Zn(CN)₄ و همچنین یک ترکیب زینکاته Na₂Zn([[[:en:Hydroxide|OH]]])₄ محلول است. کنترل کیفیت این الکترولیتها نیاز به تجزیه و تحلیل منظم Zn, NaOH و NaCN دارد. NaCN: روی می‌تواند بین سطح ۲ تا ۳، بسته به درجه حرارت حمام و میزان روشنایی مورد انتظار باشد. 

الکترولیتهای قلیایی غیر سیانیدی

این الکترولیت‌ها حاوی هیدروکسید روی و سدیم است. در اکثر آن‌ها عوامل افزودنی اختصاصی روشن‌کننده سطح مشابه با حمام‌های سیانید استفاده می‌شوند. اضافه کردن افزودنی‌های آمینی، به بهبود توزیع فلز بین مناطق با شدت جریان بالا و پایین کمک می‌کند. با توجه به کارایی مورد نظر، آبکار می‌تواند بیشترین میزان روی را برای افزایش بهره‌وری یا کمترین میزان روی برای انتقال قدرت بهتر (در مناطق تراکم جریان پایین) انتخاب کند. برای توزیع ایده‌آل فلز، غلظت فلز روی بین 6-14 g/L و سدیم هیدروکسید در 120 g/L باید باشد. اما برای بالاترین بهره‌وری، غلظت فلز روی بین 14-25 g/L و سدیم هیدروکسید120 g/L باید باشد. فرایندهای قلیایی غیر سیانیدی می‌تواند شامل غلظت‌های کم یا زیاد از روی باشند، غلظت‌های زیاد می‌توانند توزیع یکنواخت بهتری مستقل از کم یا زیاد بودن شدت جریان در مقایسه با محلول‌های اسیدی بدهند.

الکترولیت‌های با سرعت بالا

توجه به سرعت بالا در کاربردهایی که در آن کوتاهترین زمان آبکاری بحرانی است هایز اهمیت می‌باشد (به عنوان مثال کویل فولادی). حمام حاوی سولفات روی و کلرید تا حداکثر میزان حلالیت است. اسید بوریک ممکن است به عنوان یک بافر pH یا برای کاهش اثر سوختگی در تراکم‌های جاری بالا استفاده شود. این حمام‌ها حاوی تعداد کمی از یکنواخت کننده‌های دانه می‌باشند. اگر یک مورد استفاده شود، ممکن است سدیم ساخارین باشد.

الکترولیت‌های سنتی

این الکترولیت‌های بر اساس آمونیوم کلرید، گزینه‌های امروز شامل آمونیم، پتاسیم یا الکترولیت‌های آمونیوم پتاسیم مخلوط می‌شوند. غلظت روی بالا باعث افزایش کارایی حمام می‌شود (سرعت آبکاری)، در حالی که سطوح پایین‌تر غلظت توانایی حمام را برای استفاده با شدت جریان پایین بهبود می‌بخشد. به‌طور معمول، غلظت فلز روی بین ۲۰ تا ۵۰ گرم در لیتر (۲٫۷–۶٫۷ اونس / گال) متغیر است. pH بین ۴٫۸ و ۵٫۸ متغیر است. 

گالوانیزه کردن

پردیس فناوری کیش-طرح متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهندسی مواد

گالوانیزه کردن یک فرآیند تخصصی برای حفاظت از فولاد است. در صنایع بسیاری به فولاد مقاوم نیاز داریم. به همین علت در صنایع تولید و شکل دادن فولاد از فرآنید گالوانیزه استفاده می شود. گالوانیزه به معنای خلق یک لایه بسیار نازک بروی سطح رویی یک فولاد می باشد. این لایه نازک، به عنوان پوست و محافظ این فولاد عمل خواهد کرد. این محافظت جلوگیری از خوردگی فولاد می باشد. 

 

گالوانیزه کردن به روش های مختلفی انجام می شود:

• گالوانیزه گرم

•  گالوانیزه سرد

گالوانیزه گرم

گالوانیزه گرم یک روش بسیار مناسب برای گالوانیزه کردن فولاد می باشد. در این روش از مذاب استفاده می شود. این روش به این صورت انجام می شود که قطعه فولاد مورد نظر را در یک مذاب شناور و غوطه ور خواهیم کرد. این غوطه ور سازی فولاد باعث می شود یک پوسته از جنس روی به قطعه مورد نظر اضافه شود و در این صورت خوردگی فلز کنترل خواهد شد.

روش گالوانیزه گرم البته به این سادگی ها هم انجام نمی شود. برای اینکه این پوسته روی به فولاد اضافه شود، مراحل زیادی انجام خواهند شد. تمیز کاری و آماده سازی فولاد و روی خود دو الی سه مرحله از این فرآیند می باشند. این تمیز کردن بسیار مهم و حیاتی می باشد. در این صورت پوشش روی اعمالی بهتر وظیفه خود را انجام خواهد داد . پس از این مراحل گالوانیزه گرم شروع خواهد شد. پس از اتمام این مراحل و غوطه کردن فولاد و نیز اضافه شدن روی به فولاد حالا نوبت به سرد کردن و کار های نهایی خواهد رسید. این اعمال جهت کارکرد بهتر و چسبیدن روی به فولاد انجام می شوند. دقت داشته باشید تمامی این مراحل تک به تک بررسی می شوند و بسیار مهم می باشند.

حتی برای بررسی این فرآیند ها استاندارد هایی تعیین شده است. این استاندارد ها تحت عنوان ASTM شناخته می شوند. این استاندارد ها بین المللی بوده و برای گالوانیزه کردن بسیار مهم شمار می شوند. اگر یکی از این مراحل نیز به درستی انجام نشود، این پوشش روی به درستی از فولاد محافظت نخواهد کرد. روش گالوانیزه کردن از اقتصادی ترین روش های محافظت از فولاد است. 

گالوانیزه سرد

بر خلاف گالوانیزه گرم که شامل چند فرآیند سخت و پیچیده بود، گالوانیزه سرد عملی ساده می باشد. این تفاوت گالوانیزه سرد و گرم است. پیچیدگی گالوانیزه گرم به خاطر استفاده از دستگاه های مخصوص و استفاده و به کارگیری از قسمت های خاص یک کارخانه می باشد. مهم ترین تفاوت گالوانیزه سرد و گرم این می باشد. در گالوانیزه سرد برخلاف گالوانیزه گرم نیازی به دستگاه های پیشرفته نیست و یک قلم مو کافی است. سادگی این فرآیند بسیار بالا می باشد و نتیجه کار یک فولاد با مقاومت نسبتا خوب در برابر خوردگی می باشد. پوششی که بر روی فولاد مربوطه قرار خواهد گرفت، یک پوشش تک جزئی می باشد. یکی از ویژگی های این مایع این است که ویسکوزیته این مایع بسیار بالا می باشد. یک تفاوت گالوانیزه گرم و سرد این است که در ترکیب مایعات و مذاب وسایل به کار رونده متفاوت است. در گالوانیزه سرد نیازی به میکسر های قوی نخواهیم داشت و یک میله هم برای هم زدن این مایع کافی خواهد بود. زمانی که تمیز کاری انجام شد با قلم مو این مایع که قبلا هم زده شده است، را روی سطح فولاد می زنیم. به این ترتیب پوشش فولاد اضافه می شود.

فولادی که توسط گالوانیزه سرد، مقاومت آن بالا برده می شود چند ویژگی بسیار مهم و اختصاصی خواهد داشت. در این روش تولید فولاد زنگ نزن، مایع چسبندگی قوی به سطح خواهد داشت و مایع در تمامی نقاط هم سطح می باشد. همچنین مایع روی فولاد انعطاف بالایی دارد که در برابر تحرکات فیزیکی و تنش های ایجاد شده، می تواند منعطف شود. همچنین از فولاد این چنینی می توان در مکان هایی با رطوبت بسیار بالا نیز استفاده ک

انواع کرنش سنج

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهندسی مکانیک

سه نوع ترکیب بندی برای کرنش سنج ها میتوان تعریف کرد که عبارتند از :

• quarter
• half
•  full-bridge

این نوع ترکیب بندی ها بر اساس تعداد کرنش سنج های فعال بر روی پل هایف پل وتستون بدست می ایند.  در ادامه سه نوع ترکیب بندی ذکر شده به صورت خلاصه مورد مطالعه قرار خواهد گرفت:

Quarter-Bridge Strain Gage

این نوع ترکیب بندی دارای ویژگی های زیر می باشد:

•  توانایی اندازه گیری کرنش در جهت های محوری و خمشی
• نیاز به یک مقاومت با مقاومتی برابر با مقاومت کرنش سنج ( مقاومت دامی نامیده میشود) .
• نیاز به دومقاومت دیگر به منظور تکمیل پل وتستون.

نوع دوم:

ویژگی های نوع دوم را میتوان به صورت خلاصه شرح داد:

• تنها قابلیت اندازه گیری کرنش در اثر نیروی خمشی وجود دارد
• دو مقاومت به منظور تکمیل پل وتستون برای این نوع لازم می باشد.
• R4  یک کرنش سنج فعال به منظور اندازه گیری کرنش در حالت کششی است
• R3 یک کرنش سنج فعال به منظور اندازه گیری کرنش در حالت فشاری است.

Full-Bridge Strain Gage

این نوع ترکیب بندی دارای چهار کرنش سنج فعال در هریک از پایه های پل وتستون می باشد و به سه نوع ترکیب بندی در دسترس است.نوع اول و دوم آن قابلیت اندازه گیری کرنش در اثر نیروی خمشی را دارند و این در حالی است که نوع سوم اندازه گیری کرنش را در اثر نیروی محوری انجام میدهد. از طرفی تنها نوع دوم و سوم قابلیت  اندازه گیری کرنش در اثر ضریب پوانسون هستند. اما گفتن این نکته ضروری است که در هر سه نوع، تغییرات دما نمیتواند بر روی نتایج تاثیر بگذارد.

کرنش سنج

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهندسی مکانیک

کرنش سنج ( Strain Gauge ) یک سنسور الکترونیکی است که برای اندازه گیری کرنش یا تغییرات نسبی طول یک جسم به کار گرفته می شود. کرنش برابر است با نسبت تغییرات طول یک ماده به حالت اولیه آن . کرنش میتواند مثبت یا منفی باشد. به صورتی که اگر ماده در حالت کشش باشد، کرنش مثبت و در صورتی که در حالت فشرده باشد، کرنش منفی می باشد.رابطه کرنش معمولا به صورت  in/in  یا  mm/mm بیان میگردد که یک عبارت بدون بعد میباشد و مقدار ان را استرین مینامند.اندازه گیری کرنش به وسیله کرنش سنج ها با استفاده از پل تستون انجام میگردد.

پل وتستون از چهار پایه تشکیل شده است که کرنش سنج به عنوان مقاومت مجهول به عنوان یکی از این پل ها در نظر گرفته می شود. این در حالیست که بر روی سه پل دیگر سه مقاومت با مقادیر ثابت در نظر گرفته میشود و در صورتی تغییر مقدار کرنش استرین گیج، تعادل پل وتستون به هم خرده و باعث ایجاد تغییر ولتاژ در خروجی ان می شود که معادل تغییر کرنش در استرین گیج مورد نظر است. 

کرنش سنج ها میتوانند برای چهار گروه کلی به کار برده شوند که شامل:

•  محوری
• برشی
• خمشی
• پیچشی 

با این وجود نوع محوری و خمشی متداول ترین نوع استرین گیج ها است . در نوع محوری کرنش ایجاد شده در ماده بر اساس نیروی محوری ایجاد شده است که میتواند کششی یا فشاری باشد، اندازه گیری میشود. 

چگونگی اندازه گیری کرنش با استفاده از کرنش سنج

 روش های گوناگونی به منظور اندازه گیری کرنش وجود دارد که متداول ترین ان استفاده از کرنش سنج ها می باشد.تغییرات مقاومت دراسترین گیج متناسب است بر تغییر کرنش در یک ماده. 

با توجه به شکل بالا ولتاژ خروجی پل وتستون به شرح زیر محاسبه میگردد:

دینامومتر

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهندسی مکانیک

دینامومتر وسیله ای برای اندازه گیری توان، گشتاور و نیرو می باشد. دینامومترها برای کاربردهای بسیاری مورد استفاده قرار میگیرند. شاید بتوان مهمترین کاربرد دینامومترها را در تعیین توان انواع موتورها به وسیله انوع بارگذاری بر روی آنها دانست. 

مبنای کاری دینامومتر جذب توان با استفاده از بارگذاری بر روی موتور می باشد که توان هدر رفت به صورت گرما از سیستم دفع میگردد. در واقع میزان بارگذاری انجام شده همان توان موتور می باشد.  معمولا به منظور تولید یک بارگذاری ثابت بر روی سیستم به وسیله دینامومتر، از یک کنترل کننده (چه خودکار و چه دستی) استفاده میشود که باعث میشود که سرعت و میزان بارگذاری در طول تست ثابت بماند. این عمل باعث میگردد که بتوان میزان توان سیستم متصل شده به دینامومتر را به صورت غیر مستقیم و با استفاده از ضرب سرعت در گشتاور محاسبه نمود. 

 

 

 

 

انواع دینامومترها :

دینامومترها را میتوان از طریق گوناگونی تقسیم بندی نمود. به طور مثال دینامومترهایی که مستقیم با موتور کوپل میشوند معروف به دینامومتر موتور هستند. یا دینامومترهایی که اقدام به اندازه گیری توان و گشتاور چرخ های وسایل نقلیه اعم از ماشین ها و موتورها  می کنند معروف به دیناموترهای شاسی هستند. 

دینامومترها را میتوان بر اساس نوع روش واحد جذب نیز گروه بندی کرد:

• -ادی کارنت (Eddy current)  که تنها عمل جذب انجام میدهد.
• ترمز پودر مغناطیسی (magnetic powder brake) که تنها عمل جذب انجام میدهد. 
• ترمز پسماند ( Hysteresis brake)  که تنها عمل جذب انجام میدهد.
• موتور الکتریکی- جنراتور (  Electric motor/generator) که عمل جذب و دراوینگ را انجام میدهد.
• ترمز فن (Fan brake) که تنها عمل جذب انجام میدهد.
• ترمز هیدرولیکی (Hydrulic brake)  که تنها عمل جذب انجام میدهد. 
• نیروی ترمزی روغن یا ترمز اصطحکاک برشی روغن (Force lubricated, oil shear friction brake)   که تنها عمل جذب انجام میدهد.
• ترمز آبی (Water brake)  که تنها عمل جذب انجام میدهد. 

ترمز پسماند ( Hysteresis brake) 

دینامومتر نوع ترمز پسماند از یک روتور مغناطیسی تشکیل شده است که معمولا از جنس AINiCo است.  این روتور به وسیله جریان تولید شده به وسیله قطب های مغناطیسی حرکت میکند. شایان ذکر است که نحوه کار نوع پسماند نیز مانند نوع ادی کارنت می باشد. و هر دو برای توان های زیر 150 کیلوات یکی از مناسبترین گزینها برای دینامومتر میباشد. 

موتور الکتریکی- جنراتور (  Electric motor/generator) 

این نوع دینامومتر در واقع نوعی از یک درایور با قابلیت تنظیم سرعت است که به وسیله واحد کنترل انجام میپذیرد.ازطرفی درنوع دینامومتر الکتریکی واحد ترمز میتواند هم از جریان DC و هم AC استفاده میشود. این نوع دینامومتر همچنین میتواند به عنوان جنراتور نیز استفاده گردد، به صورتی که واحد کنترل قدرت تولید به وسیله وسیله تحت تست را به موتور منتقل میکند

ترمز فن (Fan brake)

دینامومتر نوع فن با ایجاد دمیدن به وسیله فن ها میتواند ایجاد بار بر روی وسیله تحت تست کند.  تغییر گشتاور در این نوع دنیامومتر به منظور ایجاد گشتاورهای گوناگون (بارهای متغییر) با استفاده از دنده ها یا خود فن و همچنین تغییر میزان جریان دمیده شده انجام میپذیرد. شایان ذکر است که به علت ناچیز بودن ویسکوزیته هوا، در این نوع دینامومتر تغییر گشتاور قابل کنترل دارای محدودیت خواهد بود.

نیروی ترمزی روغن یا ترمز اصطحکاک برشی روغن (Force lubricated, oil shear friction brake)

دینامومتر ترمزی روغنی از نوع دیسک های اصطحکاکی و صفحات فولادی میباشد که کارکرد آن ها بسیار شبیه به صفحه کلاچ ها در اتوموبیل ها می باشد.شفتی که دیسک اصطحکاک را  حمل میکند به وسیله یک سیسم کوپلینگ به منشا بار متصل میشود. در واقع گشتاور ایجاد شده به وسیله  فشار پیستون بر دیسک اصطحکاک و صفحات فلزی باعث ایجاد نیروی برشی در لایه روغن بین انها خواهد شد و در نتیجه  گشتاور تولید میشود. در این نوع دینامومتر میتوان گشتاور را با روش های هیدرولیکی و پنوماتیکی کنترل و تنظیم نمود. شایان ذکر است که روغن موجود بین دیسک اصطحکاک و صفحات فلزی باعث میشود که تماس مستقیم بین آن ها و در نتیجه کاهش خرابی این نوع دینامومتر شود.

ترمز هیدرولیکی (Hydrulic brake)

دینامومتر نوع هیدورلیکی تشکیل شده از یک پمپ هیدورولیکی و یک مخزن  که به وسیله لوله ها به هم تصل شده اند. در این نوع دینامومتر کنترل جریان به وسیله شیرهایی که در مسیر پمپ قرار داده شده است، انجام میپذیرد. این کارباعث ایجاد بار بر روی سیستم تحت تست خواهد شد. به همین منظور میتوان توان را برای این نوع دینامومتر با استفاده از ویژگی های پمپ نظیر جریان حجمی، فشار هیدرولیکی و RPM محاسبه نمود. 

پردیس فناوری کیش-طرح مشاوره متخصص صنعت و مدیریت-گروه مهندسی مکانیک

چرخ دنده ها

چرخ دنده‌ها قطعاتی هستند که برای انتقال یا تغییر جهت نیرو بین دو محور به کار می‌روند. روی محیط چرخ دنده، دندانه‌هایی با فاصله مساوی ایجاد شده است. این دندانه‌ها پس از درگیر شدن با دندانه‌های چرخ دنده مجاور، نیرو را بین یکدیگر منتقل می‌کنند. چرخ‌دنده‌ها (Gears)‌ را می‌توان به صورت‌های مختلف دسته‌بندی کرد. انواع انواع چرخدنده براساس شکل ظاهری:

• گستران (Involute)
• سیکلوئیدی (Cycloidal) 
• تروکوئیدی (Trochoidal) تقسیم می‌شوند.

و از نظر موقعیت محور (Shaft)، می‌توان آنها را در دسته‌های زیر تقسیم می شود:

• محور موازی
• محور متقاطع
• محور غیرموازی 
• محور غیرمتقاطع 

 

ساختار

داخلی‌ترین قسمت چرخ‌دنده‌ها توپی است که به محور محرک متصل است. بیرونی‌ترین قسمت در جهت شعاعی، محیط چرخ‌دنده است که دندانه‌های چرخ‌دنده در این قسمت قرار می‌گیرند. این بخش از چرخ‌دنده منبع اصلی ایجاد صدا است.

مهم‌ترین اصطلاحاتی که در طراحی چرخ‌دنده بکار می‌روند عبارت‌اند از:

مدول:نسبت قطر دایره گام به تعداد دندانه‌ها. دیمانسیون آن طول است و میلی‌متر واحد کمیت آن معمولاً است. مطابق اصول:دو چرخدنده در گیر باید «هم مدول» باشند تا جفت شوند.

دایره گام: دایره‌ای فرضی که تمامی‌محاسبات بر اساس آن انجام می‌گیرد. دایره گام دو چرخ‌دنده درگیر برهم مماس هستند.

گام محیطی: طول کمانی از دایره گام که بین دو نقطه متناظر از دو دندانه مجاور قرار گرفته‌است.

ارتفاع سردنده: فاصله بین بالای دندانه تا دایره گام.

ارتفاع ته‌دنده: فاصله بین ته دندانه تا دایره گام.

لقی محیطی: مقداری که فضای خالی بین دو دندانه یک چرخ‌دنده از ضخامت دندانه‌های چرخ‌دنده درگیر با آن در امتداد دایره گام بیشتر است.

انواع چرخ دنده

چرخ دنده ساده

چرخ دنده‌ ساده، یکی از پرکاربردترین انواع چرخ دنده و از نوع استوانه‌ای به حساب می‌آید. دندانه‌های مستقیم دارد و روی محورهای موازی سوار می‌شود. در برخی طراحی‌ها، از تعداد زیادی از این چرخ دنده‌ برای کاهش توان استفاده می‌شود. هنگامی که دو چرخ‌دنده ساده در کنار هم به کار رود، چرخ دنده کوچکتر که تعداد دندانه کمتری دارد، پینیون نامیده می‌شود. چرخ دنده بزرگتر نیز که تعداد دندانه بیشتری دارد، چرخ دنده یا چرخ نامیده می‌شود. یکی از مشخصه‌های این نوع چرخ دنده، صدای زیاد آن است. به محض اینکه دو دندانه با یکدیگر درگیر شوند، با نیروی زیادی به هم ضربه می‌زنند. این ضربه، موجب تولید صدا و تمرکز تنش روی دندانه‌ها می‌شود. دندانه‌های این چرخ دنده، پروفایل گستران دارند و در هر لحظه فقط یکی از دندانه‌ها به طور کامل درگیر می‌شود. 

 

چرخ دنده مارپیچ

یکی از موارد مصرف چرخ دنده‌های مارپیچ، در محورهای موازی است. خطوط دندانه‌ها در این چرخ دنده‌های استوانه‌ای، به صورت مارپیچ هستند. این نوع چرخ دنده در مقایسه با نوع ساده، قادر به انتقال نیروی بیشتری است و صدای کمتری تولید می‌کند. کمتر بودن صدا به خصوص در سرعت‌های متوسط و بالا به چشم می‌آید. از طرف دیگر، همواره بیش از یک دندانه از هر چرخ دنده درگیر است. در نتیجه نیروی وارد به هر دندانه کمتر می‌شود تا ظرفیت این نوع چرخ دنده بالاتر رود. به دلیل شکل مارپیچی دندانه‌ها، درگیر شدن چرخ‌دنده‌ها با تماس نقطه‌ای آغاز می‌شود و آرام آرام به تماس خطی می‌رسد. در نتیجه انتقال نیرو یکنواخت‌تر خواهد بود و ارتعاشات و سایش هم کمتر اتفاق می‌افتد. 

ویژگی‌هایی که تا اینجا برای چرخ دنده مارپیچ برشمردیم، اشکالاتی هم ایجاد می‌کند. زاویه‌دار بودن دندانه‌ها باعث سُر خوردن محل تماس می‌شود. در نتیجه این سُر خوردن، نیروی محرک محوری و گرما ایجاد می‌شود و راندمان هم کاهش می‌یابد. به منظور کم کردن اثر نیروی محوری باید از یاتاقان استفاده کرد. یکی از روش‌های جلوگیری از ایجاد این نیروی محرک، استفاده از چرخ‌دنده مارپیچ دوبل (Herringbone gear) است که در صنعت به عنوان چرخ‌دنده جناغی هم شناخته می‌شود. در این مدل، دو چرخ دنده مارپیچ با جهت مخالف، در کنار هم قرار می‌گیرند تا نیروی محرک ایجاد شده در راستای محور، خنثی شود. شکل زیر نمونه‌ای از چرخ‌دنده‌های جناغی را نشان می‌دهد. در کاربردهایی که چرخ دنده ساده برای آن مناسب باشد ولی محورها با یکدیگر موازی نباشند، انتخاب این چرخ دنده مارپیچی در اولویت است.

چرخ دنده مخروطی

این چرخ دنده‌ها ظاهری مخروط مانند دارند و برای محورهای متقاطع مناسب هستند. چرخ دنده‌های مخروطی در جاهایی که زاویه بین دو محور متقاطع، ۹۰ درجه است، بیشترین کاربرد را دارند. ولی در زاویه‌های دیگر نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. دندانه‌های این چرخدنده می‌تواند مستقیم، مارپیچ یا هیپوئیدی باشد. نوع مستقیم آن، همان مشکلات چرخدنده ساده را دارد و دندانه‌ها به یکباره با هم درگیر می‌شوند. در نتیجه تمرکز تنش روی دندانه‌ها بسیار بالا می‌رود. نوع مستقیم و مارپیچ، زمانی استفاده می‌شوند که دو محور عمود به هم و در یک صفحه باشند. در شرایطی که دو محور در دو صفحه جداگانه باشند، از نوع هیپوئیدی استفاده می‌شود. توجه کنید که در این حالت، دو محور هیچ نقطه تقاطعی نخواهند داشت و این حالتی استثنا برای تعریف این نوع چرخدنده ایجاد می‌کند. یکی از کاربردهای چرخ دنده مخروطی، در دیفرانسیل بسیاری از خودروهاست.

چرخ دنده حلزونی

هنگامی که نیاز به کاهش زیاد دنده باشد، از چرخ دنده‌های حلزونی استفاده می‌شود. چرخدنده حلزونی برای نسبت‌های کاهش 20:1 تا 300:1 به کار می‌رود. این چرخ دنده‌ها در نتیجه کاهش سرعت، گشتاور را نیز به مقدار زیادی افزایش می‌دهند. باید دقت کرد که نصب این سیستم و روغن‌کاری آن به درستی و منظم انجام شود. در این حالت، چرخدنده حلزونی یکی از نرم‌ترین و کم‌صداترین انواع چرخ‌دنده‌ها خواهد بود.  

ویژگی مهم این چرخ دنده‌ها این است که انتقال نیرو فقط از حلزون به چرخ حلزون انجام می‌شود. معمولاً بیشتر طراحی‌ها طوری انجام می‌شود که چرخ حلزون قادر به چرخاندن حلزون نباشد. این ویژگی به عنوان ویژگی خودترمزی شناخته می‌شود. هرچه زاویه پیشروی در حلزون کمتر باشد، این خاصیت بیشتر می‌شود. در مقابل هرچه زاویه پیشروی بزرگتر باشد، خاصیت خودترمزی کمتر خواهد بود. شکل زیر، این زاویه را در حلزون نشان می‌دهد. از خاصیت خودترمزی می‌توان برای جلوگیری از حرکت برعکس استفاده کرد. به عنوان مثال در سیستم نوار نقاله برای ترمز یا توقف اضطراری، از این چرخ دنده‌ها استفاده می‌شود.

چرخ دنده شانه‌ای

چرخ دنده شانه‌ای به منظور تبدیل حرکت دایره‌ای به حرکت خطی یا برعکس به کار می‌رود. معمولاً این چرخ دنده‌ها به همراه یک چرخ‌دنده ساده (پینیون) مورد استفاده قرار می‌گیرند. به همین دلیل به کل مجموعه، شانه و پینیون (Rack & Pinion) گفته می‌شود. دندانه‌های روی چرخ دنده می‌تواند مستقیم یا مارپیچ باشد. یکی از کاربردهای این نوع چرخ دنده‌ها در ترازوهای عقربه‌ای است.