گیربکس های صنعتی جزء جدایی ناپذیر دستگاه ها و ماشین آلات و بسیاری از کاربردهای صنعتی دیگر هستند؛ اما با گسترش تقاضا برای انواع گیربکس صنعتی مدل های متنوع و گوناگونی از این تجهیزات تولید شده است که شاید انتخاب بهترین گیربکس برای یک کاربرد خاص را کمی دشوار سازد. به همین علت مقاله ذیل را به منظور مقایسه انواع گیربکس حلزونی، گیربکس هلیکال و گیربکس خورشیدی و آگاهی بیشتر شما عزیزان نسبت به ویژگی ها، مشخصات فنی، مزایا و معایب هریک از این گیربکس ها آماده کردیم.
دسته بندی کلی گیربکس صنعتی
گیربکس های صنعتی در انواع مختلفی طراحی و تولید می شوند که هریک برای کاربرد خاصی استفاده می شود؛ دسته بندی کلی گیربکس صنعتی شامل انواع زیر می شود:
- گیربکس حلزونی
- گیربکس هلیکال (در 4 نوع شافت مستقیم، آویز، بول هلیکال (پینیون کراونویل)، شافت موازی یا قورباغه ای)
- گیربکس خورشیدی
در جدول ذیل مهمترین ویژگی های انواع گیربکس باهم مقایسه شده اند:
| نوع گیربکس صنعتی |
حلزونی |
هلیکال |
خورشیدی |
| شافت مستقیم |
آویز |
بول هلیکال |
شافت موازی (قورباغه ای) |
| نوع دنده ها |
ماردون و چرخ حلزون |
ساده و مارپیچ |
ساده و مارپیچ |
مخروطی (پینیون و کراونویل) |
مارپیچ |
ساده (سیاره ای) |
| تعداد دنده درگیر در یک مرحله کاهش دور |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
5 |
| محدوده نسبت تبدیل |
7 ~ 100 |
2 ~ 250 |
3 ~ 280 |
4 ~ 180 |
8 ~ 120 |
3 ~ 1400 |
| محدوده توان (KW) |
0.09 ~ 75 |
0.09 ~ 160 |
0.12 ~ 160 |
0.12 ~ 200 |
2.2 ~ 200 |
0.55 ~ 45 |
| محدوده گشتاور (N.m) |
1.5 ~ 570 |
15 ~ 23000 |
15 ~ 21000 |
30 ~ 55000 |
250 ~ 16000 |
25 ~ 300000 |
| راستای محور ورودی و خروجی |
90 درجه |
هم راستا و هم جهت |
هم راستا و موازی (با فاصله عمودی) |
90 درجه |
هم راستا و موازی (با فاصله افقی) |
هم راستا و یا 90 درجه |
| میزان صدا |
نسبتا زیاد |
نسبتا کم صدا |
متوسط |
متوسط |
| محدوده بازده (%) |
30 ~ 65 |
80 ~ 95 |
80 ~ 95 |
85 ~ 95 |
90 ~ 98 |
85 ~ 9 |
نکات قابل توجه:
1) با کوپل کردن دو گیربکس (از یک نوع یا انواع مختلف) می توان به نسبت تبدیل های بالاتری نیز دست یافت.
به عنوان مثال کوپل کردن دو گیربکس حلزونی، دو گیربکس شافت مستقیم و یا یک گیربکس شافت مستقیم با یک گیربکس بول هلیکال، از ترکیب های رایج و پر کاربرد در صنعت می باشد. در همین راستا پیشنهاد می کنیم مقاله نسبت تبدیل گیربکس حلزونی را نیز مطالعه فرمایید.
2) گیربکس صنعتی می تواند به صورت سفارشی ساخته شود و در این صورت ممکن است پارامترهای درخواستی کاربر، خارج از محدوده جدول فوق باشد. در چنین شرایطی طراحی و محاسبات انجام می گیرد و بنا به سفارش مشتری کاملا شخصی سازی می شود.
3) صدای گیربکس صنعتی به نوع روغن دنده (واسکازین)، میزان روغن و کیفیت روغن، کیفیت تولید دنده (شامل آبکاری، عملیات حرارتی، سنگ زنی) بستگی دارد. لذا ممکن است برای گیربکس های مختلف میزان صدا خارج از حد تعیین شده نرمال باشد.
4) اساسا گیربکس های صنعتی برای اتصال با الکتروموتور صنعتی طراحی و تولید می شوند. اما امکان اتصال با سرووموتور یا استپ موتور نیز وجود دارد. در این صورت یا توسط کارخانه و یا به صورت دیگر باید ورودی گیربکس برای اتصال به سرووموتور تغییر یابد و سازگار شود.
5) اتصال الکتروموتور و گیربکس صنعتی به دو صورت امکان پذیر است:
- کوپل مستقیم با استفاده از انواع کوپلینگ
- استفاده از تجهیزات انتقال دور (مثل تسمه-پولی یا دنده-زنجیر)
6) قطعات یدکی گیربکس های حلزونی و گیربکس هلیکال معمولا به صورت موجودی در انبار کالا صنعتی و یا کارخانه تولیدکننده موجود می باشد. اما در بسیاری از موارد قطعات یدکی باید از طریق ثبت سفارش نزد تولیدکننده و یا واردات تامین گردد.
نکته بسیار مهم برای انتخاب گیربکس صنعتی
با توجه به تنوع گیربکس صنعتی ممکن است انتخاب گیربکس برای کاربر کار دشواری به نظر بیاید. کارشناسان کالا صنعتی با شناخت انواع گیربکس صنعتی و مزایا و معایب آنها، قیمت به روز قطعات، موجودی کارخانجات و کالاهای وارداتی می توانند با ارائه خدمات مشاوره تخصصی رایگان، بهترین و در دسترس ترین کارشناس فنی برای انتخاب بهترین گیربکس صنعتی باشند. در ادامه مطلب ویژگی های هریک از انواع گیربکس صنعتی به اختصار بیان می شود.
گیربکس حلزونی
در گیربکس حلزونی مکانیزم انتقال قدرت توسط یک ماردون فولادی و یک چرخ دنده حلزونی برنجی انجام می شود. این انتقال قدرت با تغییر زاویه 90 درجه نسبت به محور ورودی گیربکس همراه است. عدم برگشت پذیری گیربکس حلزونی در نسبت تبدیل های بالاتر از 1:40 مهمترین ویژگی استفاده از گیربکس حلزونی می باشد به همین دلیل برای بالابرها بسیار پرکاربرد می باشد. برای آشنایی بیشتر با این نوع از گیربکس ها، مقاله انتخاب گیربکس حلزونی را مطالعه فرمایید.
| گیربکس حلزونی |
| مزایا |
معایب |
| عدم برگشت پذیری (خود قفل شوندگی) در نسبت بالای 40 |
بازده پایین |
| نصب در همه جهات |
استهلاک بالا |
| امکان کوپل به صورت مرکب |
سروصدای نسبتا زیاد |
| تعمیرات و نگهداری آسان |
عمر نسبتا کوتاه |
| قیمت مناسب |
دامنه توان محدود |
گیربکس هلیکال
در گیربکس هلیکال مکانیزم انتقال قدرت از طریق درگیری چرخ دنده های مارپیچ ایجاد می شود. بر اساس نسبت تبدیل استیج (مرحله) های کاهش دور متفاوت است. دنده های فولادی آبکاری شده برای درگیری موثرتر دندانه ها از ویژگی های تولید گیربکس هلیکال است. در مدل های متنوع شافت مستقیم، آویز، بول هلیکال و شافت موازی تولید می شود و برای مصارف سبک و سنگین قابل استفاده است. فقط در مدل بول هلیکال (که به آن گیربکس شافت بغل یا پینیون کراونویل نیز گفته می شود) راستای انتقال قدرت در ورودی و خروجی 90 درجه اختلاف زاویه دارند. در بقیه مدل ها راستای ورودی و خروجی گیربکس هلیکال یکسان است.
| گیربکس هلیکال |
| مزایا |
معایب |
| دامنه نسبت تبدیل گسترده |
قیمت بالاتر نسبت به حلزونی |
| سر و صدای نسبتا کم |
برگشت پذیر بودن |
| بازده بالا |
- |
| سایز بندی متنوع |
- |
| استفاده از دنده مارپیچ |
- |
| امکان استفاده از تجهیزات جانبی مثل بک استاپ |
- |
شایان ذکر است که کارخانه های تولیدکننده گیربکس هلیکال در ایران، دنده های مارپیچ را عموما سنگ زنی نمی کنند لذا صدای گیربکس از حالت استاندارد تا حدی بالاتر است. گیربکس های خارجی عموما دنده های سنگ خورده دارند که تاثیر بسزایی در ایجاد صدای کم و همچنین روان بودن حرکت دنده ها خواهد داشت.
گیربکس خورشیدی
مکانیزم انتقال قدرت در یک گیربکس خورشیدی با انواع دیگر گیربکس صنعتی مقداری متفاوت است. یک دنده خورشیدی در مرکز و سه دنده سیاره ای در اطراف آن وجود دارد که روی یک دنده داخلی (Internal) حرکت می کند. در هر مرحله کاهش دور با نسبت 1:7 امکان پذیر است اما با افزایش مراحل کاهش دور به راحتی می توان نسبت تبدیل های بسیار بالا ایجاد نمود.
| گیربکس خورشیدی |
| مزایا |
معایب |
| لقی پایین |
قیمت نسبتا بالا |
| بازده بالا |
طراحی پیچیده |
| انواع خروجی مختلف |
نیاز به بررسی مداوم روغن |
| شوک پذیری مناسب |
- |
| امکان کوپل با سرووموتور |
- |
| امکان استفاده به صورت گیربکس افزاینده |
- |
تفاوت گیربکس های هلیکال، حلزونی و خورشیدی
| موضوع |
گیربکس هلیکال |
گیربکس حلزونی |
گیربکس خورشیدی |
| طراحی |
چرخ دنده هلیکال |
ماردون و چرخ دنده حلزونی |
سیستم چرخ دنده سیاره ای |
| بهره وری |
بسیار بالا (گیربکس های ایرانی تا 85% و در گیربکس های اروپایی تا 95%) |
کمترین (نهایتاً تا 65% در گیربکس های ایرانی) |
بالا (در بعضی موارد با گیربکس هلیکال برابری می کند) |
| نویز (سر و صدا) |
بسیار کم (به دلیل ساختار چرخ دنده ها) |
بیشترین |
کم |
| تحمل بار |
بسیار بالا |
کمترین |
بسیار بالا |
|
لقی (Backlash)
(بر حسب درجه و هر درجه 60 دقیقه است)
|
بسیار کم (در کمترین حالت 8 تا 12 دقیقه) |
زیاد (تا 2 درجه) |
بسیار کم (در کمترین حالت 8-12 دقیقه) |
| تعمیر و نگهداری (روغنکاری) |
نرمال |
بیشترین (به دلیل حرارت بالای گیربکس میزان بیشتری از روغن بخار می شود و نیاز به روغنکاری بیشتری دارد) |
بسیار مهم (حتی در بعضی موارد یک منبع روغن خارجی برای سیرکوله شدن روغن تعبیه شده است) |
| قیمت |
زیاد |
کم |
زیاد |
طراحی
گیربکس های هلیکال از چرخ دنده هلیکال استفاده می کنند که دندانه ها با زاویه مشخصی نسبت به محور چرخش قرار گرفته اند. این چرخ دنده ها موازی یا متمایل به شفت بوده و نیرو و گشتاور را به آرامی و بدون صدا انتقال می دهند. در مقابل گیربکس های حلزونی از یک ماردون و یک چرخ دنده حلزونی تشکیل شده اند؛ نیروی ورودی ابتدا به ماردون منتقل شده و با چرخش ماردون، با چرخ دنده درگیر شده و آن را به حرکت در می آورد. در گیربکس های خورشیدی از سیستم سیاره ای استفاده شده است؛ یک چرخ دنده خورشیدی در مرکز قرار گرفته و تعدادی چرخ دنده سیاره ای به نحوی در اطراف آن قرار گرفته اند که دندانه های آن ها با یکدیگر درگیر می شود. در نهایت کل سیستم درون یک تسمه دندانه قرار گرفته اند.
بهره وری
گیربکس های هلیکال به دلیل تماس مداوم دندانه ها با یکدیگر بازدهی بالاتری نسبت به سایر گیربکس ها دارند و میزان کمتری تلفات برق و گرما دارند. در مقابل گیربکس های حلزونی به دلیل اصطکاک لغزشی بین ماردون و چرخ دنده، بازدهی کمتری داشته و در نتیجه اصطکاک بسیار زیاد، تلفات توان و تولید حرارت در آن ها بیشتر است. گیربکس های خورشیدی نیز در مقایسه با گیربکس هلیکال و حلزونی، به دلیل درگیری دائم دندانه ها و کنترل مناسب روی حرکت آن ها، راندمان بالایی دارند.
صدای دستگاه
طراحی خاص دندانه های گیربکس هلیکال و سطح مقطع زیاد آن ها با یکدیگر به نحوی است که لرزش و صدای کمتری نسبت به سایر گیربکس ها در حین کار دارند. به طور کلی، گیربکس های حلزونی به دلیل حرکت لغزشی مداوم بین ماردون و چرخ دنده، بیشترین صدا و لرزش را در حین کار تولید می کنند.
تحمل بار
در گیربکس های هلیکال و خورشیدی، بار روی چندین دندانه توزیع می شود؛ در نتیجه این گیربکس ها ظرفیت گشتاور و تحمل بار بالاتری نسبت به گیربکس های حلزونی دارند. گیربکس های حلزونی گرچه اندازه کوچک تری دارند اما به دلیل محدود بودن سطح تماس ماردون و چرخ دنده، ظرفیت گشتاور کمتری دارند.
میزان لقی (Backlash)
به طور کلی هیچ گیربکس صنعتی را نمی توان یافت که لقی نداشته باشد. گیربکس های هلیکال کمترین میزان Backlash را دارند؛ منظور از میزان لقی یا Backlash، حرکت یا بازی خفیف بین دنده ها هنگام عملکرد دستگاه است. میزان لقی را بر حسب درجه اندازه گیری می کنند که هر درجه به 60 واحد کوچکتر به نام دقیقه تقسیم می شود. گیربکس های هلیکال و خورشیدی به دلیل ساختار چرخ دنده ها، کمترین میزان لقی را دارند و در بعضی موارد، تنها 8 تا 12 دقیقه لقی دارند که در مقیاس صنعتی عملاً برابر صفر است. اما گیربکس های حلزونی، گاه تا 2 درجه نیز لقی دارند و در بین انواع مختلف گیربکس های صنعتی، بیشترین میزان لقی مربوط به این نوع گیربکس است.
روانکاری
تمامی گیربکس های صنعتی از جمله هلیکال، خورشیدی و حلزونی برای عملکرد روان و طول عمر بالا نیاز به روغن کاری مناسب و دوره ای دارند. با این حال در گیربکس های حلزونی به دلیل گرمای زیادی که در حین کار تولید می شود، میزان تبخیر روغن بیشتر از بقیه بوده و نیاز به روغنکاری در فواصل زمانی کوتاه تری دارند.
در میان تمامی گیربکس های صنعتی، گیربکس های خورشیدی به دلیل ساختار خاص خود نسبت به روغن کاری از حساسیت بسیار زیادی برخوردارند؛ تا جایی که در بعضی از این گیربکس ها یک منبع جداگانه روغن روی گیربکس تعبیه می شود تا گردش روغن (سیرکوله شدن روغن) در تمامی حالات حفظ شود.
عدم برگشت پذیری
یکی از مزیت های ویژه گیربکس های حلزونی نسبت به سایر گیربکس ها، عدم برگشت پذیری در نسبت های بالای 40 است. به این معنی که اگر نیروی مکانیکی منبع (مثلاً الکتروموتور) قطع شود، امکان برگشتن چرخ دنده ها وجود ندارد. حال آنکه گیربکس های هلیکال و خورشیدی از این قابلیت بی بهره بوده و برای دستیابی به عدم برگشت پذیری باید از ترمز الکتروموتور استفاده نمایند.
هزینه و قیمت
طراحی پیچیده و دقت ساخت بالاتر چرخ دنده های هلیکال و خورشیدی منجر به هزینه بیشتر آن ها نسبت به گیربکس های حلزونی شده است. گیربکس حلزونی، به علت طراحی ساده تر خود مقرون به صرفه تر بوده و با قیمت کمتری نسبت به گیربکس های خورشیدی و هلیکال تولید و ارائه می شوند.
نتیجه گیری
گیربکس های صنعتی از اجزاء جدایی ناپذیر هر دستگاه صنعتی هستند ولی با توجه به گستردگی کاربردها و نیازهای منحصر به فرد آن ها، انواع گوناگونی از گیربکس ها تولید شده اند. امروزه اصلی ترین انواع گیربکس های صنعتی شامل گیربکس حلزونی، هلیکال، خورشیدی و ... می شوند. از آنجایی که برای انتخاب گیربکس متناسب با نیاز و کاربرد مورد نظر، پارامترهای مختلفی را باید در نظر بگیرید، پیشنهاد می کنیم با کارشناسان کالا صنعتی تماس گرفته تا از مشاوره تخصصی رایگان در زمینه انتخاب، خرید، نصب، راه اندازی و تعمیر و نگهداری انواع گیربکس بهره مند شوید.