عامل اساسی انتقال نیرو و تنظیم سرعت در ماشین‌آلات صنعتی، گیربکس‌های صنعتی هستند. گیربکس صنعتی به عنوان قلب تجهیزات، توانایی انتقال، تبدیل نیرو و تنظیم سرعت را دارد. از صنایع سنگین گرفته تا پتروشیمی، معادن، صنایع فولاد، کارخانه‌های سیمان و جرثقیل‌ها و غیره، گیربکس‌های صنعتی در همه این زمینه‌ها بسیار حائز اهمیت هستند. از طرفی این گیربکس‌ها انواع مختلفی را شامل می‌شوند که انتخاب از میان آن‌ها نیاز به بررسی شیوه طراحی و خصوصیات هر کدام دارد؛ اما چه اجزایی گیربکس صنعتی را تشکیل می‌دهند و این اجزا چگونه کار می‌کنند؟ در این مقاله به طور جامع به معرفی و توضیح اجزا گیربکس صنعتی، کاربرد‌ها، نحوه عملکرد و انواع آن، از ابتدا تا انتها، می‌پردازیم.
گیربکس صنعتی چیست؟
یک گیربکس صنعتی ابزاری است که برای انتقال و تنظیم قدرت در دستگاه‌های صنعتی استفاده می‌شود. این ابزار می‌تواند قدرت موتور را کاهش یا افزایش داده و همچنین جهت دوران را نیز تغییر دهد. این قطعه وظیفه انتقال قدرت از موتور به دستگاه مصرف‌کننده را بر عهده دارد و اجزا گیربکس صنعتی شامل چرخ دنده‌ها، محور (شافت) و بدنه یا پوسته می‌شود. دو نوع اصلی از گیربکس با عملکرد متفاوت موجود هستند که یکی با کاهش سرعت، گشتاور را افزایش می‌دهد و دیگری با افزایش سرعت، سبب کاهش گشتاور خواهد شد.
اجزای تشکیل دهنده گیربکس صنعتی
گیربکس‌های صنعتی با توجه به نیازهای مختلف صنایع، در مدل‌های متنوعی طراحی می‌شوند. در زیر به بررسی دقیق‌‌‌تری از اجزا گیربکس صنعتی می‌پردازیم:
- چرخ‌دنده‌ها: این اجزا به عنوان یکی از اصلیترین بخش‌های گیربکس صنعتی هستند که آن را معمولاً از فولاد آبکاری و سنگ‌زده، با انواع ساده، حلزونی، خورشیدی، هلیکال یا مورب و مخروطی می‌سازند.
- پوسته گیربکس: پوسته، محفظه‌ای است که چرخ‌دنده‌ها در داخل آن قرار می‌گیرند. پوسته اغلب از جنس چدن یا آلومینیوم ساخته می‌شود تا با وزن بالا، از ارتعاش و لرزش گیربکس جلوگیری کند و در برابر ضربه و شرایط محیطی از خود مقاومت نشان دهد.
- شافت گیربکس: ورودی گیربکس را به موتور و خروجی را به دستگاه مصرف‌کننده وصل می‌کنند که معمولاً به صورت شافت، هالو شافت و یا فلنج طراحی می‌شوند. شافت‌های ورودی و خروجی گیربکس از جنس فولاد آبکاری شده هستند و مقاومت بالایی در برابر تنش دارند. این شافت‌ها با استفاده از بلبرینگ یاتاقان بندی می‌شوند و عموماً به صورت سیلندر یا استوانه‌‌ای بوده و برای اتصال به موتور و دستگاه مصرف‌کننده به کار می‌روند.
- کاسه نمد آب بند: برای جلوگیری از خروج روغن و ورود آلودگی و گرد و غبار به داخل گیربکس، از کاسه نمد استفاده می‌شود.
آشنایی با گیربکس افزاینده
گیربکس افزاینده، یکی از دسته‌های خاص و سفارشی گیربکس‌های صنعتی به شمار می‌آید. گیربکس‌های افزاینده در صنایعی که به سرعت دور بیشتری نیاز است، مانند صنایع بزرگی همچون پالایشگاه‌ها، استفاده می‌شوند. عملکرد این گیربکس‌ها به صورتی است که با افزایش دور و سرعت، گشتاور را کاهش می‌دهند. کاربردهای گیربکس‌های افزاینده بسیار خاص است و به صورت سفارشی تولید می‌شوند تا در زمینه‌هایی مثل توربین‌های بادی، گیربکس‌های پشت تراکتوری و سانتریفیوژ‌ها به کار روند.
بررسی گیربکس‌های کاهنده
گیربکس‌های کاهنده عملکردی عکس گیربکس‌های افزاینده دارند و در صنایعی که به سرعت دور کمتری نیاز است، مورد استفاده قرار می‌گیرند. گیربکس‌های کاهنده برای تولید گشتاور مورد نیاز بین محرک (موتور) و جسم متحرک قرار می‌گیرند تا سرعت دور موتور را کاهش داده و گشتاور خروجی را افزایش دهند. این مدل از مهم‌ترین و پرکاربردترین گیربکس‌های صنعتی است که با انواع مختلف اجزا گیربکس صنعتی مانند چرخ‌دنده‌های گوناگون و طراحی‌های متنوع، آن را در صنایع به کار می‌گیرند.
انواع گیربکس صنعتی کاهنده
با توجه به این که گیربکس صنعتی کاهنده بیشترین کاربرد را در صنایع مختلف دارد، به منظور استفاده بهتر در فعالیت‌های خاص، انواع آن به شرح زیر عرضه می‌شوند:
گیربکس‌های حلزونی، یکی از طراحی‌های پرکاربرد و با قیمت مناسب هستند که از چرخ‌دنده حلزونی استفاده می‌کنند و در انواع VF، کتابی و MVF طراحی می‌شوند. این گیربکس‌ها به دلیل سبکی و ساختار کوچکشان، در کاربردهایی با فضاهای کم موثر خواهند بود. یکی از کاربردهای آن‌ها، در گیربکس‌های بالابر است؛ چرا که استفاده از چرخ‌دنده‌های حلزونی به لحاظ اقتصادی، هزینه کمتری دارد.
گیربکس هلیکال:
این گیربکس‌ها به دلیل قدرت بالا و کارایی فوق‌العاده، در دنیای صنعت محبوب هستند. چرخ‌دنده‌های هلیکالی که در این گیربکس‌ها قرار دارند، باعث کاهش لرزش و صدا در حین کار می‌شوند. آن‌ها به صورت محور مستقیم و موازی تولید شده و به دلیل استحکام بالا و انتقال گشتاور عالی، از محبوب‌ترین گزینه‌ها در صنایع به شمار می‌آیند.
این گیربکس‌ها با قدرت بالا، تنوع زیاد و راندمانی بیش از 90 درصد، مورد توجه صنایع قرار می‌گیرند. آن‌ها توانایی تولید گشتاور بالا را دارند و از چرخ‌دنده‌های خورشیدی استفاده می‌کنند. این گیربکس‌ها به صورت چند طبقه برای کاربردهای مختلف و نسبت تبدیل‌های بزرگ تولید می‌شوند.
گیربکس کرانویل پینیون:
این گیربکس‌ها یکی از پرکاربردترین انواع گیربکس‌ها در صنعت و سیستم‌های انتقال قدرت هستند و برای انتقال قدرت و یا تقسیم قدرت یک نیروی محرکه دوار که با یک زاویه مشخص (معمولاً 90 درجه) عمل می‌کند، استفاده می‌شوند. چرخ‌دنده‌هایی به نام‌های کرانویل و پینیون، اصلیترین اجزا گیربکس صنعتی در این مدل بوده که با شکل مخروطی، محوری 90 درجه با یکدیگر می‌سازند.
گیربکس آویز:
گیربکس‌های آویز توانایی ایجاد نسبت‌های تبدیل و گشتاورهای بالا را به دلیل قابلیت چند محور بودن، ارائه می‌دهند. این ویژگی‌ها باعث می‌شود که در دستگاه‌های میکسر و سیستم‌های محرک خطی در جرثقیل‌های سقفی چند کاره که نیاز به گشتاورهای بالا و کارکرد پایدار است، به کار روند. حجم بالای روغن موجود در این گیربکس‌ها باعث افزایش ظرفیت حرارتی آن‌ها می‌شود و در نتیجه عمر مفید را افزایش می‌دهد و از تخریب زود هنگام دنده‌ها جلوگیری می‌کند.
نوع طراحی گیربکس و چرخ دنده‌ها
حال علاوه بر بررسی اجزا گیربکس صنعتی، لازم است تا نوع و چگونگی طراحی گیربکس را نیز بررسی کنیم. توجه به موارد زیر برای طراحی گیربکس ضرورت دارد:
- نسبت تبدیل: هر گیربکس بسته به تعداد و اندازه چرخ‌دنده‌ها، مقدار مشخصی از دور را کاهش یا افزایش می‌دهد که بر اساس نسبت تبدیل گیربکس می‌توان آن را به دست آورد. در حالتی که یک گیربکس با چرخ دنده‌‌ای 100 داریم که به یک موتور 3000 دور وصل می‌شود، دور خروجی آن معادل 30 دور در دقیقه است.
- گشتاور: برای انتقال قدرت، نیاز به مقدار نیروی گشتاور است که توسط شافت و چرخ‌دنده‌ها تولید می‌شود. گشتاور یکی از عوامل مهم در انتخاب و استفاده از گیربکس صنعتی است.
- شافت و قطر شافت: شافت یکی از مهم‌ترین اجزا گیربکس صنعتی است که نقش اصلی در انتقال گشتاور و دوران داشته و قطر آن در مقاومت و استحکام کلی گیربکس تأثیر دارد.
- نوع ورودی و خروجی: ورودی گیربکس به موتور و خروجی به دستگاه مصرف‌کننده متصل می‌شود. طراحی مناسب این قسمت‌ها بر اساس نوع و مشخصات منبع محرک و دستگاه مصرف‌کننده بسیار حائز اهمیت است.
- جنس بدنه یا پوسته: بدنه یا پوسته گیربکس معمولاً از آلومینیوم یا چدن ساخته می‌شود تا در مقابل شرایط مختلف مقاومت کند. انتخاب مواد ساخت بدنه باید بر اساس شرایط کاربری و توان مورد نیاز گیربکس صورت گیرد.
- کوپلینگ: اتصال گیربکس به موتور بخش مهم دیگری است که در موتور خروجی فلنج و گیربکس فلنج، اتصال به صورت مستقیم و در حالت گیربکس با ورودی شافت، با کمک تسمه و پولی آن را به موتور وصل می‌کنند.
عملکرد گیربکس صنعتی
گیربکس صنعتی به تنهایی قادر به تولید گشتاور یا تنظیم سرعت نیست و برای این کار به یک منبع تولید انرژی نیاز دارد که از طریق انواع الکتروموتور، هیدروموتور یا سروو موتورها تأمین می‌شود. گیربکس‌های صنعتی باید به موتوری متناسب با نوع و ورودی آن‌ها اتصال یابند. اگر این کار را به درستی انجام ندهید، با ورود فشار زیاد به گیربکس، ممکن است لرزش، لقی، ساییدگی و در نتیجه کاهش راندمان را به همراه آورد. با انجام اتصال، توان و انرژی موتور از طریق شافت گیربکس به چرخ دنده‌ها منتقل می‌شود تا چرخ دنده‌ها شروع به چرخش کنند و با توجه به نسبت تبدیل و دور موتور، مقدار مشخصی دور و گشتاور را به شافت خروجی انتقال دهند.
انواع گیربکس‌های صنعتی
انواع مختلفی از گیربکس‌های صنعتی متناسب با نوع کارکرد و ویژگی آن‌ها موجود است که این انواع از نظر قیمت نیز با یکدیگر متفاوت خواهند بود. دسته‌بندی‌های مختلفی که می‌توان برای انواع گیربکس صنعتی بیان کرد را به شرح زیر عنوان کرده‌ایم:
از نظر نوع عملکرد:
- گیربکس‌های کاهنده
- گیربکس‌های افزاینده
از نظر نحوه قرارگیری شافت ورودی و خروجی گیربکس:
- گیربکس خورشیدی
- گیربکس شافت موازی
- گیربکس نود درجه
از نظر نسبت تبدیل:
- گیربکس دو محور
- گیربکس سه محور
- گیربکس چهار محور
از نظر نوع چرخ‌دنده به عنوان یکی از اصلیترین اجزا گیربکس صنعتی:
- چرخ دنده ساده: رایج‌ترین نوع چرخ‌دنده در گیربکس‌های صنعتی، برای انتقال نیرو با گشتاور بالا بوده که دارای ارتباط مستقیم بین دنده‌ها است.
- چرخ دنده مخروطی: برای مکان‌هایی با بار ضربه‌ای و محور چرخ‌دنده‌های متنافر با یکدیگر، دارای زاویه با محور دورانی که از بیرینگ‌های مخروطی و بشکه‌ای استفاده می‌کند.
- چرخ دنده جناغی: در مواقع نیاز به نیروی محوری بالا، با قرارگیری دو مجموعه دنده به صورت V، نیروی محوری در جهت پایدار به مرکز دنده هدایت می‌شود.
انتخاب نوع مناسب گیربکس صنعتی بر اساس کاربردهای مختلف، نیاز به محاسبات دقیق و ارزیابی توسط مهندسان مکانیک دارد تا قدرت خروجی، نسبت تبدیل و دیگر عوامل مورد نیاز را مشخص کنند.
گیربکس صنعتی در چه صنایعی کاربرد دارد؟
با توجه به ویژگی‌های متعدد گیربکس صنعتی همچون چرخ‌دنده‌های درشت و بزرگ‌‌‌ترین قطر شافت در بین سایر گیربکس‌ها، استفاده از آن را در صنایع مختلفی، مثل کاربری سنگین با نیاز به تحمل توان بالا در ورودی و گشتاور زیاد در خروجی، می‌بینیم؛ به همین ترتیب می‌توان از انواع گیربکس صنعتی در صنایع زیر استفاده برد:
- فولاد
- سیمان
- نئوپان سازی
- روی و مس
- پتروشیمی
- دفاعی
- غذایی
- شیمیایی
- نورد فولاد
- معادن
- کوره‌های ذوب
- پرس‌های سنگین
- جرثقیل‌های بزرگ
- آسیاب‌های بالمیل
- کاشی و سرامیک
کاربرد گیربکس‌های صنعتی
به طور کل می‌توان گفت که هدف از استفاده گیربکس صنعتی در زمینه‌های مختلف برای تنظیم سرعت، تأمین گشتاور، تبدیل نیرو و حفاظت از تجهیزات است که برای ماشین‌آلات صنعتی، جرثقیل‌ها، پمپ‌ها، ماشین‌آلات معدنی و سایر تجهیزات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
جمع بندی
گیربکس صنعتی به عنوان وسیله‌‌ای برای انتقال و تنظیم قدرت در دستگاه‌ها، با کنار هم قرار گرفتن اجزا گیربکس صنعتی مانند چرخ‌دنده‌ها، شافت و غیره، وظیفه کنترل سرعت و تأمین گشتاور را بر عهده می‌گیرد. همچنین کاربردهای متنوعی از گیربکس صنعتی در صنایع مختلف مانند سیمان، فولاد، پتروشیمی، معادن و آسیاب‌های بالمیل دیده می‌شود. از طرفی این قطعه انواع مختلفی دارد که با توجه به خصوصیات آن‌ها می‌توان در زمینه‌های متنوع استفاده برد. شما می توانید با مشاوره از کارشناسان متخصص آریا گشتاور مانا برای خرید گیربکس صنعتی مناسب اقدام کنید.
سوالات متداول
- چرا گیربکس صنعتی اهمیت دارد؟
گیربکس صنعتی به عنوان یکی از اجزای اساسی ماشین‌آلات صنعتی، برای انتقال نیرو و تنظیم سرعت و تأمین گشتاور حائز اهمیت است.
- اجزای اصلی گیربکس صنعتی چیست؟
اجزا گیربکس صنعتی شامل چرخ‌دنده‌ها، کاسه نمد آب بند، شافت و بدنه می‌شود.
- پرکاربردترین نوع از گیربکس‌های صنعتی کدام است؟
از میان دو نوع کاهنده و افزاینده، مدل کاهنده بیشترین کاربرد را دارد و خود شامل انواع مختلفی برای نیازهای گوناگون می‌شود.
- چه انواع چرخ دنده‌هایی در گیربکس صنعتی به کار می‌روند؟
انواع چرخ‌دنده‌هایی که در گیربکس صنعتی استفاده می‌شوند شامل چرخ‌دنده ساده، مخروطی و جناغی هستند.