گیربکس صنعتی بهمنظور تغییر سرعت، گشتاور و جهت نیروی ورودی از منبع محرکه در کاربردهای مختلف صنعتی استفاده میشود. معمولاً نیروی محرکه ورودی گیربکس توسط یک الکتروموتور تأمین میشود. باتوجهبه تنوع بالای موتور و گیربکس صنعتی، انتخاب این دو تجهیز از دغدغههای اصلی صاحبان صنایع است.
مهمترین عواملی که در محاسبات انتخاب موتور و گیربکس باید در نظر گرفت عبارتاند از:
- نوع موتور
- توان موتور
- دور خروجی موتور
- تعداد استارت و چرخه کاری موتور در روز
- نوع گیربکس
- سایز گیربکس
- نسبت تبدیل گیربکس
- دور خروجی گیربکس
- گشتاور خروجی گیربکس
- سرویس فاکتور یا ضریب کار گیربکس
- بازده گیربکس
- نحوه اتصال موتور و گیربکس
در این مقاله به بررسی هر یک از عوامل گفته شده پرداخته و نکات مهمی را درباره نحوه انتخاب موتور گیربکس بیان میکنیم؛ اما از آن جایی که انتخاب گیربکس در اغلب موارد باتوجهبه مشخصات موتور انجام میشود، ابتدا باید به محاسبات مربوط به انتخاب الکتروموتور مناسب بپردازیم.
انتخاب الکتروموتور
ازآنجاییکه الکتروموتور وظیفه تأمین نیروی مکانیکی اولیه گیربکس که موردنیاز سایر تجهیزات است را بر عهده دارد، باید توان آن را باتوجهبه گشتاور نهایی موردنیاز تجهیزات وابسته انتخاب نماییم.
برای این منظور باید گشتاور و دور خروجی موردنیاز کاربرد که همان گشتاور و دور خروجی گیربکس است را محاسبه نموده و باتوجهبه آن توان الکتروموتور مشخص شود. فرمول محاسبه توان عبارتاست از:
توان = گشتاور (نیوتون متر) x دور موتور (رادیان بر ثانیه)
علاوه بر این، باتوجهبه نوع کاربرد باید توان محاسبه شده را در ضریب ایمنی مشخصی (Safety Factor) ضرب نموده و توان نهایی را محاسبه کنیم. لازم به ذکر است که توان نهایی بهدستآمده را برای انتخاب موتور به بالا رند میکنیم؛ بهعنوانمثال، اگر توان نهایی محاسبه شده 7 کیلووات باشد، باید الکتروموتور 7.5 کیلوواتی انتخاب شود.
سرعت خروجی، گشتاور، توان خروجی و بازده موتور مقادیر ثابتی نبوده و محاسبه آنها بدون کمکگرفتن از سنسورها و ابزارهای دقیق اندازهگیری عملاً غیرممکن است. به همین علت، شرکتهای تولیدکننده الکتروموتور تمامی این مشخصات را بر روی صفحهای فلزی به نام پلاک یا Nameplate موتور درج نموده و به بدنه موتور متصل میکنند.
پس از بررسی مشخصات الکتریکی و مکانیکی موتور، نوبت به انتخاب گیربکس میرسد. برای این منظور ابتدا باید نوع گیربکس را مشخص کنید. انواع گیربکس صنعتی به دو دسته کاهنده دور و افزاینده تقسیم میشوند. همانطور که از نام این دو گیربکس بر میآید، گیربکسهای کاهنده بهمنظور کاهش دور الکتروموتور و گیربکسهای افزاینده بهمنظور افزایش دور خروجی از موتور به کار میروند.
گیربکسهای کاهنده تنوع بیشتری داشته و در کاربردهای بیشتری استفاده میشوند. این گیربکسها بر اساس نوع چرخدندهها به 4 گروه اصلی تقسیم میشوند:
- گیربکس حلزونی
- گیربکس هلیکال
- گیربکس خورشیدی
- گیربکس سایکلو
البته، در ساختار گیربکسهای سایکلو بهجای چرخدنده از بلبرینگهای گریزازمرکز و تعدادی پین برای انتقال قدرت استفاده شده است؛ اما بااینوجود، این تجهیزات نیز یکی از انواع گیربکس صنعتی به شمار میآیند. در ادامه با مزایا و معایب گیربکسهای صنعتی آشنا میشویم.
گیربکس حلزونی
| مزایا | معایب |
| عدم برگشتپذیری در نسبتهای بالای ۱:۴۶ | کمترین راندمان بین گیربکسهای صنعتی |
| کمترین قیمت بین گیربکسهای صنعتی | |
| شفتهای عمود بر هم | بیشترین میزان Backlash |
| تعمیر و نگهداری آسان | |
| ابعاد کوچک و فشرده | شوکپذیری پایین |
| قابلیت نصب در حالتهای مختلف | |
| بازه نسبت تبدیل گسترده |
گیربکس هلیکال
| مزایا | معایب |
| استفاده از دندههای مورب یا هلیکال | ابعاد نسبتاً بزرگ |
| زاویه شفتهای مختلف: مستقیم، ۹۰ درجه، موازی | |
| بیشترین راندمان | هزینه بالا |
| شوکپذیری بالا | |
| تحمل گشتاور بالا | |
| بازه نسبت تبدیل گسترده | تعمیر و نگهداری سخت |
| لقی بسیار کم | |
| میزان صدای پایین در حین کار |
گیربکس خورشیدی
| مزایا | معایب |
| زاویه شفتهای مختلف: مستقیم، ۹۰ درجه | ابعاد نسبتاً بزرگ |
| راندمان بالا | |
| شوکپذیری بالا | هزینه زیاد |
| تحمل گشتاور بالا | |
| بازه نسبت تبدیل گسترده | |
| لقی کم | تعمیر و نگهداری سخت |
| دقت بالا | |
| امکان کاهش سرعت تا کمتر از ۱ دور در دقیقه (چند استیج کاهنده) |
گیربکس سایکلو
| مزایا | معایب |
| راندمان بسیار بالا | قیمت بسیار بالا |
| بیشترین شوکپذیری | |
| کمترین لقی | دسترسی سخت به قطعات |
| بیشترین تحمل گشتاور | |
| استفاده از بلبرینگهای گریز از مرکز بهجای چرخدنده | محدودیت در زاویه شفتها |
| کمترین میزان صدا |
سایر مشخصات فنی گیربکسهای صنعتی که باید هنگام انتخاب آنها در نظر گرفت، عبارتاند از:
- سایز گیربکس: هر سایز گیربکس ظرفیت گشتاور مشخصی دارد و باید بر اساس توان موتور انتخاب شود.
- نسبت تبدیل گیربکس: نسبت تبدیل مشخصکننده میزان کاهش یا افزایش دور موتور در خروجی گیربکس است. در همین راستا مقاله محاسبه گشتاور و نسبت تبدیل در گیربکس صنعتی را مطالعه فرمایید.
- سرعت خروجی گیربکس: باتوجهبه سرعت موتور و نسبت تبدیل گیربکس، میتوان گیربکسی با سرعت خروجی مناسب کاربرد انتخاب کرد.
- گشتاور خروجی گیربکس: گشتاور خروجی واقعی، از حاصلضرب گشتاور نامی در بازده گیربکس به دست میآید.
- سرویس فاکتور: گشتاور خروجی بهتنهایی بیانگر قدرت یک گیربکس نیست؛ در واقعیت عوامل متعددی بر عملکرد گیربکس اثرگذار بوده و به آنها فاکتورهای اصلاحکننده یا فاکتور سرویس میگویند. از جمله این فاکتورها میتوان به شوک و ارتعاشات، مدتزمان کارکرد گیربکس، تعداد دفعات روشن/خاموششدن موتور و گیربکس، شرایط محیطی (دما، گردوغبار) و … اشاره کرد.
- راندمان: بازده گیربکس همیشه کمتر از 100% بوده و در گشتاور نامی گیربکس ضرب میشود تا گشتاور خروجی آن محاسبه شود.
- نحوه اتصال موتور و گیربکس: نحوه کوپل شدن موتور با گیربکس و گیربکس با تجهیز بعدی نیز از جمله مهمترین عوامل انتخاب گیربکس است. بهطورکلی موتور و گیربکس را میتوان بهصورت مستقیم، کوپلینگ، تسمه و پولی و دنده و زنجیر به هم متصل نمود.
مشخصات فنی هر گیربکس نیز مانند الکتروموتورها در پلاک یا کاتالوگ انتخاب گیربکس ثبت شده است. برای مطالعه بیشتر در این زمینه به مقاله پلاک خوانی گیربکس صنعتی مراجعه نمایید.
نتیجهگیری
انتخاب موتور گیربکس صنعتی مناسب برای یک کاربرد، فرایندی پیچیده بوده و به محاسبات دقیق و درنظرگرفتن عوامل مختلفی از جمله نوع موتور، توان، دور، گشتاور خروجی موتور، نوع گیربکس، سایز، نسبت تبدیل، دور خروجی، گشتاور، راندمان و … نیاز دارد.