گیربکس صنعتی

گیربکس صنعتی یک جعبه دنده است که وظیفه‌ی آن انتقال انرژی مکانیکی از موتور (تولیدکننده‌ی انرژی) به دستگاهی دیگر (مصرف کننده‌ی انرژی) در صنایع سبک و سنگین است.

وظیفه‌ی اصلی گیربکس صنعتی ایجاد تغییر در سرعت (دور) و گشتاور سیستم برای رسیدن به یک گشتاور مطلوب است. گیربکس‌ صنعتی معمولا برای افزایش گشتاور با کاهش سرعت و یا برعکس این روند استفاده می شود.

شما آن‌ها را بین محرک اصلی یعنی موتور ( ازنوع الکتریکی، گازی، دیزلی یا موتور بخار) و تجهیزات متحرک ازجمله نوار نقاله، آسیاب، ماشین آلات کاغذ، آسانسور، اکسترودر، همزن و غیره مشاهده می‌کنید.

در ادامه به تمام سوالات مربوط به گیربکس صنعتی پاسخ داده‌ایم:

• گیربکس صنعتی چیست؟
• چگونه کار می‌کند؟
• انواع مختلف آن کدامند؟
• چگونه گیربکس مناسب را انتخاب کنیم؟

گیربکس صنعتی چیست؟

گیربکس صنعتی یک سیستم کاربردی در صنایع مختلف است که وظیفه‌ی اصلی آن کنترل مقدار انرژی مکانیکی ورودی و انتقال مقدار مورد نظر این انرژی به واحد خروجی است.

این دستگاه سرعت و گشتاور موتور را تغییر داده و سپس به سیستم منتقل می‌کند. گیربکس‌ صنعتی معمولا برای افزایش گشتاور و کاهش سرعت و یا برعکس این فرآیند استفاده می شود. البته باید ذکر کنیم که گیربکس ها در دو دسته‌ی کلی تولید و روانه‌ی بازار می شوند:

1. گیربکس های کاهنده یا دور پایین: این نوع از گیربکس ها انرژی را از موتور دریافت کرده و با کاهش سرعت (دور) و افزایش گشتاور، گشتاور مورد نیاز سیستم را تامین می کند. اکثر گیربکس های صنعتی در این دسته قرار دارند.

2. گیربکس های افزاینده یا دور بالا: در مواردی هم‌چون توربین های بادی و همچنین در صنایع بالا دستی و پالایشگاهی نیاز به گیربکس های صنعتی افزاینده یا دور بالا برای افزایش سرعت و کاهش گشتاور سیستم وجود دارد.

برخلاف گیربکس های معمولی، گیربکس‌های صنعتی می‌توانند چندین وظیفه را با سرعت‌های بسیار بالا برای یک عمر طولانی انجام دهند و از طرفی این گیربکس ها، پایداری و ایمنی بالا برای حضور در اکثر صنایع را دارند. گیربکس‌های صنعتی در اشکال گوناگون برای برآوردن نیازهای کاربردی صنایع مختلف ازجمله صنعت معدن، صنعت پلیمر، صنعت کشاورزی و بسیاری از صنایع سبک و سنگین دیگر طراحی و تولید می‌شوند. گیربکس های حلزونی کاهنده، گیربکس های خورشیدی (سیاره‌ای) و گیربکس های هلیکال که شامل انواع گوناگون گیربکس هلیکال معمولی مستقیم و گیربکس هلیکال موازی است، گیربکس مخروطی Bevel و گیربکس هلیکال Skew از جمله گیربکس های صنعتی هستند که معمولا در صنعت استفاده می‌شوند.

در ادامه برخی از انواع مختلف گیربکس‌های صنعتی و موارد استفاده از آن‌ها را به طور کامل توضیح می‌دهیم.

اجزای اصلی سازنده‌ی گیربکس صنعتی

6 جز اصلی یک گیربکس صنعتی عبارتند از:

1. چرخ دنده ها: اصلی ترین جزء گیربکس صنعتی یا به عبارتی قلب تپنده‌ی گیربکس، چرخ دنده ها هستند که بسته به نوع گیربکس، طراحی، جنس و قیمت تمام شده‌ی آنها متفاوت است.
2. محور (شافت) ورودی و خروجی: شافت یا محورهای ورودی و خروجی از فولاد ضدزنگ ساخته می‌شوند و طراحی آن‌ها به گونه‌ای است که می تواند به صورت توخالی (Hollow) و یا شافت خارجی(Solid) باشند.
3. یاتاقان یا بیرینگ(Bearing) : قسمتی از گیربکس است که وظیفه اش کنترل حرکات شعاعی و محوری شافت های ورودی و خروجی گیربکس است.
4. پوسته: پوسته همان محفظه‌ای است که چرخ دنده ها درون آن قرار می گیرند. جنس پوسته معمولا از چدن ریخته‌گری با مقاومت بالا است.
5. نشت بند (Seal) یا کاسه نمد: بیرینگ‌ها اجزای حساس به عوامل خارجی مثل گرد و غبار هستند. برای حفاظت از آن‌ها و افزایش طول عمر گیربکس از نشت بند یا کاسه نمد استفاده می‌شود.
6. سیستم گردش روغن: وظیفه‌ی خنک سازی گیربکس و قطعات آن بر عهده‌ی سیستم گردش روغن است.

انواع گیربکس های صنعتی

با توجه به دور موتور و سطح توقع از این ماشین، انواع مختلفی از گیربکس‌های صنعتی طراحی و تولید می‌شوند. در ادامه‌ی این مقاله انواع گیربکس‌های صنعتی و موارد کاربرد آن‌ها را به شما معرفی می‌کنیم.

بنابراین، بهتر است تا پیش از انتخاب گیربکس مورد نظرتان با انواع آن آشنا شوید:

گیربکس خورشیدی (سیاره ای)

گیربکس خورشیدی که در زبان انگلیسی با عنوان گیربکس سیاره ای معروف است برای انتقال یک گشتاور بزرگ در کم ترین فضا و فشرده ترین حالت در صنایع مختلف استفاده می شود.

طراحی و حرکت چرخ دنده های این گیربکس مشابه حرکت سیاره ها به دور خورشید است و به همین دلیل با نام گیربکس خورشیدی (سیاره ای) مشهور است.

گیربکس خورشیدی به دلیل پایداری بالا، دقت و عملکرد منحصر به فردش به عنوان گیربکس ایده آل صنعتگران بسیار مورد توجه است. این نوع گیربکس طول عمر تجهیزات شما را افزایش می دهد و عملکرد سیستم شما را تا حد زیادی بهینه می‌کند. گیربکس خورشیدی در سه نوع اصلی چرخ محرک، خروجی شافت و خروجی فلنج طراحی و روانه ی بازار می شود.

گیربکس هلیکال

گیربکس هلیکال (مارپیچ) یک ماشین صنعتی پرکاربرد و از نظر انرژی کم مصرف است. گیربکس هلیکال یک نوع خاص از گیربکس‌های صنعتی است چرا که چرخ‌دنده هایش، بصورت زاویه دار روی هم سوار می‌شوند و همین طراحی خاص باعث درگیری دندانه‌های بیشتری شده و به این ترتیب با کاهش دور سیستم، باعث افزایش گشتاور خروجی می‌شود.

گیربکس هلیکال از این نظر منحصر به فرد است که بر اساس زاویه‌ای خاص طراحی می‌شود و به همین دلیل در هنگام حرکت، دندانه های بیشتری با یکدیگر تعامل دارند و این یک برگ برنده برای کنترل دقیق گشتاور سیستم است.

این گیربکس برای طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی استفاده می شود و البته نقش آن‌ها در عملیات‌های سنگین پررنگ‌ تر است. گیربکس هلیکال (مارپیچ) در صنایع پلاستیک، سیمان، لاستیک و سایر خطوط تولید صنایع سبک و سنگین محبوبیت دارد.

گیربکس مارپیچ (هلیکال) در 3 مدل با شافت مستقیم، شافت موازی و شافت 90درجه تولید و عرضه می‌شود که در ادامه هر3 مدل را به شما معرفی می‌کنیم.

گیربکس هلیکال (مارپیچ) با شافت مستقیم

در بین انواع مختلف گیربکس ‌های صنعتی، گیربکس هلیکال با شافت مستقیم توجه کارفرمایان و صنعتگران بیشتری را جلب کرده است. محبوبیت گیربکس مارپیچ شافت مستقیم در صنعت به دلیل طول عمر بالاتر آن ناشی از ساییدگی کم‌تر چرخ دنده‌ها است.

درکنار طول عمر مفید بیشتر این گیربکس‌، سایز و حجم کوچک، توان مصرفی و آلودگی صوتی پایین آن باعث ‌شده است که در رتبه‌ی بالاتری نسبت به دیگر گیربکس‌های صنعتی قرار بگیرد.

این نوع گیربکس برای مصارف صنعتی مختلفی کاربرد دارد اما بیشترین مورد استفاده‌ی آن برای کارهای سنگین است. استفاده از گیربکس مارپیچ با شافت مستقیم در صنایع مختلف ازجمله صنعت پلاستیک، لاستیک، سیمان و سایر کاربردهای صنعتی سنگین بسیار رایج است.

• صنعت پلاستیک
• صنعت لاستیک
• صنعت معدن
• صنعت سیمان

در مواردی مانند سنگ شکن ها، اکسترودرها، خنک کننده ها و نوار نقاله ها از این نوع گیربکس صنعتی استفاده می‌شود. این گیربکس‌ها با استانداردهای دقیق تولید می شوند و به شما این امکان را می دهند که سرعت (دور) و انتقال گشتاور را متناسب با سنگینی و شرایط عملیات خود تغییر دهید.

گیربکس Bevel  (دنده مخروطی)

یکی دیگر از انواع گیربکس‌های صنعتی، گیربکس Bevel یا دنده مخروطی است که چرخ‌دنده‌های آن به صورت مورب روی هم سوار شده اند. در این نوع گیربکس یک سری دندانه های مورب دارای انحنا که روی یک سطح مخروطی شکل قرار گرفته اند، با دندانه‌های ساده در یک شافت دیگر درگیر می‌شوند و به این ترتیب انتقال گشتاور با زاویه‌ی 90درجه یا دیگر زوایا صورت می‌گیرد. کاربرد رایج این گیربکس در صنعت معدن برای استخراج از معدن و در سیستم نوار نقاله‌ها است.

گیربکس هلیکال با شافت موازی

گیربکس هلیکال با شافت (محور) موازی به گیربکسی گفته می شود که در آن شافت‌های ورودی و خروجی هر دو در یک صفحه و به صورت موازی با یکدیگر قرار دارند. گیربکس های شافت موازی معمولاً برای کاربردهای با گشتاور بالا به کار می‌روند.

• سری آویزان
• سری H با شافت توخالی hollow

گیربکس حلزونی کاهنده

گیربکس حلزونی کاهنده برای کنترل سرعت(دور) و گشتاور در عملیات‌های سنگین استفاده می شود. در این نوع گیربکس صنعتی از یک چرخ‌ دنده‌ی حلزونی با قطر زیاد استفاده می‌شود. در مواردی که نیاز دارید سرعت سیستم خود را کاهش دهید استفاده از این نوع گیربکس چاره‌ی کار شماست.

گیربس کاهنده با چرخ دنده‌ی حلزونی یکی از انواع جعبه دنده های کاهنده است که از ورودی پینیون (Pinion) کرمی شکل و چرخ دنده حلزونی خروجی با قطر بزرگ‌تر تشکیل شده است. از این نوع گیربکس برای کاهش سرعت نامی موتور و تولید مقدار گشتاور بالاتر بر اساس یک نسبت مشخص استفاده می‌شود.

به عبارت دیگر علت محبوبیت زیاد این گیربکس این است که بیشترین کاهش سرعت را در کوچکترین بدنه به شما ارائه می‌دهد. با نسبت بالای کاهش سرعت موتور و ضریب مطلوب افزایش گشتاور خروجی، جای تعجب نیست که بسیاری از سیستم های انتقال قدرت صنعتی از یک گیربکس کاهنده حلزونی بهره می‌برند.

از رایج ترین کاربردهای گیربکس حلزونی کاهنده می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• آسانسورها
• دروازه های امنیتی
• تسمه نقاله‌ها
• تجهیزات تست پزشکی

گیربکس حلزونی Skew

گیربکس حلزونی Skew شکل ارتقا یافته‌ی گیربکس حلزونی با کلاس بالاتر است و متکی به چرخ دنده‌های مارپیچی و مخروطی است که به ‌صورت مورب روی هم مونتاژ شده‌اند و این طراحی خاص باعث شده است تا هم صرفه‌ی اقتصادی خوب (ویژگی معروف گیربکس های حلزونی) و هم بازده عملکرد بالا (ویژگی معروف گیربکس های مارپیچ) را باهم در یک گیربکس واحد جمع کرده و به شما ارائه کند. این بهترین نوع گیربکس حلزونی برای رسیدن به یک گشتاور بهینه با حفظ صرفه‌ی اقتصادی در سیستم است.

گیربس حلزونی مورب Skew در 3 اندازه‌ی مختلف طراحی می‌شود تا محدوده‌ی گشتاوری 100 الی 250 نیوتن متر را پوشش بدهد. این گیربکس صنعتی پس از نصب بر روی شافت خروجی موتور با توجه به تعداد دندانه ها و چرخ دنده ها گشتاور مورد نیاز شما را ارائه می‌کند.

گیربکس صنعتی در چه صنایعی کاربرد دارد؟

گیربکس صنعتی عضو جدانشدنی سیستم سنگ شکن ها، اکسترودرها، خنک کننده ها و نوار نقاله ها است. صنایع بزرگی که در آن‌ها از گیربکس صنعتی به طور گسترده استفاده می شود عبارتند از:

     صنعت کاغذ

گیربکس‌های ساخته شده از آلیاژهای آلومینیوم، فولاد و چدن برای عملکرد دقیق ماشین آلات در صنعت کاغذ استفاده می شوند.

صنعت سیمان

صنعت سیمان نیاز به گیربکس هایی با گشتاور بالا دارد. گیربکس Bevel مخروطی و گیربکس هلیکال شافت موازی برای مواردی مانند تقویت موتور یا کاهش سرعت در این صنعت استفاده می شوند.

صنعت قند

این صنعت یکی از بزرگترین صنایع با حضور ماشین های بسیار متنوع است که از گیربکس هایی مانند خورشیدی(سیاره‌ای)، هلیکال (مارپیچ) و غیره بهره می برد.

صنعت فولاد

ماشین آلات سنگین و محکم در صنعت فولاد نقش بسیار پر رنگی دارند. از گیربکس های خورشیدی (سیاره‌ای)، حلزونی کاهنده و انواع دیگر در این صنعت به فراوانی استفاده می شود.

صنعت پلیمر

گیربکس‌های صنعتی جزء جدانشدنی ماشین آلات فراورش و تولید در این صنعت هستند و شاهد حضور گسترده‌ی گیربکس‌های صنعتی از نوع شافت مستقیم، هلیکال، خورشیدی و … در صنایع لاستیک و پلاستیک هستیم.

نحوه‌ی عملکرد گیربکس صنعتی

نحوه عملکرد گیربکس صنعتی به این گونه است که توان مکانیکی را از منبع که معمولا یک موتور است دریافت می‌کند و پس از تغییر آن توسط چرخ دنده‌ها، گشتاور و سرعت دورانی مورد نظر را به مصرف کننده سیستم می رساند. گیربکس در واقع یک واسطه بین منبع توان و مصرف کننده‌ی توان می باشد که به ما انعطاف پذیری و امکان کنترل دقیق حرکت را می‌دهد.

گیربکس ها با کمک چرخ دنده‌هایی که دارند، میزان معینی از سرعت و قدرت را به مصرف کننده منتقل می‌کنند.

یک ماشین قابلیت آن را دارد که بدون تغییر در مقدار کار انجام شده، انجام آن را برای ما آسان می کند. به عبارت دیگر ماشین انسان را قادر می سازد که با صرف انرژی کمتری، اجسام سنگین تری را جابجا کند.

برخی از ماشین‌هایی که این وظیفه را برای ما انجام می‌دهند عبارتند از اهرم‌ها، قرقره‌ها، جرثقیل‌ها، چرخ دنده‌ها (گیربکس‌ها) و غیره.

کار (W):  هرگاه نقطه اثر نیرویی تغییر مکان پیدا کند گوییم کار انجام شده است. بنابراین برای انجام کار نیاز به دو عامل نیرو (F) و تغییر مکان (d) می باشد.

W = F × d   (کار)

نیرو (F): نیرو عاملی است که باعث حرکت یا تغییر فرم اجسام می گردد. ماشین آلات صنعتی ممکن است همزمان تحت تاثیر نیرو های مختلفی قرار گیرند که مقدار، جهت و نقطه اثر آنها با هم متفاوت باشد. در این گونه موارد از ترکیب آن ها نیروی معادلی بدست می آورند که به آن نیروی برآیند می گویند.

گشتاور  یا Torque (τ ): نیرویی که باعث چرخش یک جسم حول محور فرضی مشخصی از آن جسم می‌شود را گشتاور می‌گویند.

محاسبه گشتاور خروجی گیربکس صنعتی

برای انتخاب گیربکس صنعتی مناسب خود باید با استفاده از فرمول زیر و با در اختیار داشتن توان موتور و مقدار دور خروجی مطلوبتان اقدام به محاسبه‌ی گشتاور کنید:

τ= (P×9550)/ω

• τ: گشتاورخروجی (نیوتن متر)
• P: توان ورودی موتور (کیلو وات)
• ω: دور خروجی مطلوب سیستم (دور بر دقیقه)

برندهای گیربکس صنعتی

تولیدکننده های معتبر این محصول در ایران عزیزمان و دیگر کشورهای آسیایی و اروپایی عبارتند از:

برندهای سرشناس ایرانی:

• شهباز گیربکس پیشرو سپاهان
• سهند گیربکس
• پارس گرجی
• گیربکس رهنما

از برندهای معتبر گیربکس صنعتی ساخت کشور ایران هستند.

برندهای سرشناس خارجی:

• زیمنس فلندر ( Siemens flender )
• باور ( Bauer )
• نورد ( Nord )
• سوو (SEW)

که ساخت کشور آلمان هستند.

• هنسن پتنت ( Hansen patent ) بلژیک
• روسی ( Rossi ) و بروینی (Brevini ) ایتالیا
• ایلماز (Yilmaz) ترکیه

و چند کمپانی چینی و روسی از دیگر برندهای خارجی معروف گیربکس صنعتی در بازار ایران هستند.

 نکات مهم در انتخاب گیربکس صنعتی

انتخاب یک گیربکس صنعتی مناسب که هم کیفیت عملکردی بالا و هم صرفه‌ی اقتصادی مطلوبی دارد برای شما بسیار دارای اهمیت است. نکات مهمی که حین انتخاب این گیربکس باید در نظر بگیرید عبارتند از:

• گشتاور و یا توان مورد نیاز شما
• نسبت تبدیل مناسب
• بار محوری و شعاعی روی محور ورودی و خروجی
• ضریب اطمینان
• طول عمر مورد نیاز

علاوه بر موارد بالا، ابعاد فضای نصب و ساعات کاری گیربس در طول روز هم از نکات کلیدی هستند که باید در انتخاب یک گیربکس صنعتی مناسب در نظر بگیرید.

ویژگی‌ها (مزایا و معایب) گیربکس صنعتی

از مزایای استفاده از گیربکس صنعتی می توان به طول عمر و استحکام بالا و قابلیت استفاده از آن درعملیات سنگین اشاره کرد. دیگر مزایای این ماشین عبارتند از:

1. دقت بالا در انتقال قدرت
2. قابلیت استفاده برای سرعت های مختلف
3. قدرت بالای انتقال گشتاور
4. نیاز کم به تعمیر و نگهداری
5. سر و صدا (noise) پایین
6. قابلیت اتصال به موتورهای مختلف
7. طول عمر بالا

برخی معایب احنمالی در گیربکس صنعتی:

1. راندمان نسبتا پایین (مثلا در گیربکس حلزونی)
2. غیر قابل برگشتی بودن

عوامل موثر بر قیمت گیربکس صنعتی

4 عامل موثر بر قیمت گیربکس صنعتی عبارتند از:

• مواد بکار رفته در ساخت

نوع و ترکیب مواد به کار رفته در ساخت گیربکس صنعتی بر قیمت گذاری نهایی این محصول تاثیر به سزایی دارد. در ساخت این گیربکس ها از موادی مانند فولاد،‌ چدن، برنج و پودر آهن استفاده می شود. در ساخت برخی از گیربکس ها از پلاستیک هایی مانند پلی کربونات یا  پلیمر های تراکمی مانند نایلون هم استفاده می شود.

• اندازه گیربکس

بر اساس نیازهای صنایع گوناگون، گیربکس ها در اندازه های مختلف طراحی می‌شوند. این هم یک عامل تاثیرگذار بر قیمت نهایی آن‌هاست. مثلا در مقایسه‌ی دو گیربکس های خورشیدی یکسان،‌ آن مدل که اندازه‌ی بزرگ تری دارد،‌ قیمت بالاتری هم دارد.

• گشتاور خروجی گیربکس

هرچه گشتاور خروجی تولیدشده توسط گیربکس بر حسب نیوتن متر بیشتر باشد، قطعا آن گیربکس قیمت بالاتری دارد.

• نوع خروجی گیربکس

نوع خروجی گیربکس هم در قیمت تمام شده‌ی آن موثر است. به طور مثال گیربکس های حلزونی که با فلنج             خروجی عرضه می شوند در مقایسه با مدلی که فلنج خروجی ندارد قیمت بیشتری دارند.