گیربکس (جعبه‌دنده) یک وسیله مکانیکی است که بین الکتروموتور و دستگاه قرار می‌گیرد و با تغییر نسبت دور، سرعت خروجی را کم یا زیاد و گشتاور را متناسب با آن تنظیم می‌کند. شافت موتور به ورودی گیربکس وصل می‌شود و چرخ‌دنده‌های داخلی، دور و گشتاوری را که دستگاه نیاز دارد در شافت خروجی تحویل می‌دهند. در این صفحه انواع گیربکس صنعتی، اجزای اصلی، روش محاسبه گشتاور خروجی و عوامل مؤثر بر قیمت را مرور می‌کنیم.
گیربکس چیست و چرا به آن نیاز داریم؟
الکتروموتورها معمولاً با دور بالا (مثلاً ۱۵۰۰ یا ۳۰۰۰ دور در دقیقه) کار می‌کنند، اما بیشتر دستگاه‌های صنعتی مانند نوار نقاله، میکسر، بالابر و سنگ‌شکن به دور کم و گشتاور زیاد نیاز دارند. گیربکس این فاصله را پر می‌کند: دور موتور را به دور مورد نیاز دستگاه می‌رساند و گشتاور لازم برای راه‌اندازی و حرکت بار را فراهم می‌کند. به مجموعه موتور و گیربکسی که به هم کوپل شده‌اند موتور گیربکس یا الکتروگیربکس گفته می‌شود.
اجزای اصلی گیربکس
اجزای گیربکس از یک نوع به نوع دیگر و از یک سازنده به سازنده دیگر متفاوت است، اما قطعات زیر تقریباً در همه گیربکس‌ها وجود دارند:
- چرخ‌دنده‌ها: اصلی‌ترین جزء گیربکس. معمولاً از فولاد آلیاژی سخت‌کاری‌شده ساخته می‌شوند. در گیربکس حلزونی، چرخ حلزون غالباً از برنز است.
- پوسته (بدنه): محفظه نگهدارنده چرخ‌دنده‌ها و روغن. در گیربکس‌های صنعتی معمولاً از چدن و در سایزهای کوچک گاهی از آلومینیوم ساخته می‌شود.
- شافت‌های ورودی و خروجی: از جنس فولاد، برای اتصال گیربکس به موتور و دستگاه. شافت خروجی می‌تواند توپر یا توخالی باشد.
- بلبرینگ و رولبرینگ: نگهدارنده شافت‌ها و تحمل‌کننده بارهای شعاعی و محوری وارد بر آن‌ها.
- کاسه‌نمد: از خروج روغن و ورود گرد و غبار به داخل گیربکس جلوگیری می‌کند.
- درپوش‌های روغن و هواکش: برای پر کردن، تخلیه و کنترل سطح روغن و تخلیه فشار داخلی گیربکس.
گیربکس کاهنده و افزاینده
در یک گیربکس، توان ورودی (به جز مقدار کمی تلفات) در خروجی حفظ می‌شود؛ بنابراین هر جا دور کم شود، گشتاور زیاد می‌شود و برعکس.
- گیربکس کاهنده: دور خروجی را کم و گشتاور را زیاد می‌کند. بیشتر گیربکس‌های صنعتی از این نوع هستند.
- گیربکس افزاینده: دور خروجی را زیاد می‌کند و در نتیجه گشتاور خروجی کمتر از ورودی است. کاربرد آن محدودتر است، مثلاً در برخی پمپ‌ها، کمپرسورها و توربین‌ها.
انواع گیربکس صنعتی
گیربکس‌ها بر اساس نوع چرخ‌دنده و وضعیت قرارگیری شافت ورودی و خروجی به چند گروه اصلی تقسیم می‌شوند:
۱. گیربکس حلزونی (Worm Gearbox)
گیربکس حلزونی که به دلیل شکل بدنه به آن گیربکس مکعبی هم می‌گویند، از یک ماردون فولادی سخت‌کاری و سنگ‌خورده و یک چرخ حلزون (معمولاً برنزی) تشکیل شده است. شافت ورودی و خروجی آن عمود بر هم هستند. این گیربکس کارکرد نرم و کم‌صدا دارد، ابعادش جمع‌وجور است و قیمت اقتصادی‌تری دارد؛ به همین دلیل در نوار نقاله‌های سبک و متوسط، سیستم‌های انتقال مواد و ماشین‌آلات بسته‌بندی کاربرد زیادی دارد. گیربکس حلزونی در چند حالت نصب قابل استفاده است.
در نسبت‌های تبدیل بالا، گیربکس حلزونی ممکن است در حالت سکون خاصیت خودقفل‌شوندگی داشته باشد، اما این خاصیت تضمینی نیست و در اثر لرزش ممکن است از بین برود؛ بنابراین در بالابرها نباید جایگزین ترمز شود. راندمان گیربکس حلزونی، به‌ویژه در نسبت‌های تبدیل بالا، از گیربکس‌های هلیکال و کرانویل کمتر است.
۲. گیربکس هلیکال یا شافت مستقیم (Helical Gearbox)
در گیربکس هلیکال دندانه‌ها نسبت به محور شافت مورب هستند. به همین دلیل درگیری دندانه‌ها تدریجی است و در هر لحظه چند دندانه با هم درگیرند؛ نتیجه آن کارکرد کم‌صدا، لرزش کمتر و توانایی انتقال توان و دور بالاتر نسبت به چرخ‌دنده‌های ساده است. شافت ورودی و خروجی این گیربکس در یک راستا قرار دارند و راندمان آن بالاست. گیربکس هلیکال برای پمپ‌ها، میکسرها و کاربردهایی که انتقال قدرت در یک خط مستقیم لازم است انتخاب مناسبی است.
۳. گیربکس آویز یا شافت موازی (Parallel Shaft Gearbox)
گیربکس آویز هم از چرخ‌دنده‌های هلیکال استفاده می‌کند، با این تفاوت که شافت خروجی موازی با شافت ورودی و با فاصله از آن قرار دارد. ساختار چندمرحله‌ای این گیربکس امکان ایجاد نسبت تبدیل و گشتاور بالا را در ابعاد کم فراهم می‌کند. معمولاً با شافت توخالی و به صورت آویز روی شافت دستگاه نصب می‌شود و در جرثقیل‌های سقفی، نوار نقاله‌ها، میکسرها و سیستم‌های حرکت خطی کاربرد زیادی دارد.
۴. گیربکس کرانویل پینیون (Helical-Bevel Gearbox)
گیربکس کرانویل از ترکیب چرخ‌دنده‌های هلیکال و یک جفت چرخ‌دنده مخروطی مارپیچ ساخته می‌شود و حرکت را با زاویه ۹۰ درجه منتقل می‌کند. درگیری دندانه‌های مخروطی مارپیچ تدریجی است، بنابراین گیربکس کرانویل می‌تواند گشتاورهای بالا را با صدا و ضربه کم منتقل کند. مزیت اصلی آن نسبت به گیربکس حلزونی، راندمان بسیار بالاتر در همان حالت زاویه‌دار است؛ به همین دلیل برای کارکرد دائم و سنگین مانند نوار نقاله‌های معادن و صنایع سیمان انتخاب رایجی است.
۵. گیربکس خورشیدی یا سیاره‌ای (Planetary Gearbox)
در گیربکس خورشیدی یک چرخ‌دنده مرکزی (خورشیدی)، چند چرخ‌دنده سیاره‌ای و یک رینگ داخلی بار را بین خود تقسیم می‌کنند. حاصل آن، گشتاور بسیار بالا و راندمان خوب در حجم کم است. این گیربکس به صورت تک‌مرحله‌ای یا چندمرحله‌ای ساخته می‌شود و با افزودن مراحل، نسبت تبدیل‌های بسیار بالا قابل دستیابی است. گیربکس خورشیدی در تجهیزات راه‌سازی، وینچ‌ها، سنگ‌شکن‌ها و میکسرهای سنگین کاربرد دارد.
۶. گیربکس سیکلوئیدی (Cycloidal Gearbox)
گیربکس سیکلوئیدی به جای چرخ‌دنده معمولی از یک دیسک با پروفیل سیکلوئید استفاده می‌کند که روی پین‌های اطراف خود می‌غلتد. این ساختار در برابر بارهای ضربه‌ای و اضافه‌بار مقاومت بالایی دارد و در یک مرحله نسبت تبدیل بالایی ایجاد می‌کند.
۷. گیربکس دور متغیر (Variable Speed Gearbox)
گیربکس دور متغیر یا واریاتور مکانیکی امکان تغییر دور خروجی را در حین کار و بدون توقف دستگاه فراهم می‌کند. امروزه در بسیاری از کاربردها، کنترل دور با اینورتر روی الکتروموتور جایگزین یا مکمل این گیربکس‌ها شده است.
۸. گیربکس صنعتی سنگین (Industrial Gear Unit)
گیربکس‌های صنعتی سنگین در سایزهای بزرگ و برای گشتاورهای بسیار بالا ساخته می‌شوند و معمولاً بر اساس شرایط کار مشتری انتخاب یا پیکربندی می‌شوند. صنایع فولاد، سیمان، معدن و پتروشیمی از کاربران اصلی این گیربکس‌ها هستند.
نحوه محاسبه گشتاور خروجی موتور گیربکس
گشتاور خروجی موتور گیربکس از رابطه زیر به دست می‌آید:
T₂ = 9550 × P × η / n₂
- T₂: گشتاور خروجی (نیوتن‌متر، N·m)
- P: توان موتور (کیلووات، kW)
- n₂: دور خروجی گیربکس (دور در دقیقه، rpm)
- η: راندمان گیربکس (عددی بین ۰ و ۱ که از کاتالوگ سازنده خوانده می‌شود)
مثال: برای موتور ۴ کیلووات، دور خروجی ۵۰ دور در دقیقه و راندمان ۰٫۹۵، گشتاور خروجی حدود ۹۵۵۰ × ۴ × ۰٫۹۵ ÷ ۵۰ ≈ ۷۲۶ نیوتن‌متر است. در انتخاب گیربکس، این عدد باید با در نظر گرفتن ضریب سرویس (Service Factor) متناسب با نوع بار و ساعات کار دستگاه مقایسه شود.
قیمت گیربکس به چه عواملی بستگی دارد؟
قیمت گیربکس حتی در یک برند ثابت نیست و به عوامل زیر بستگی دارد:
- برند و کشور سازنده
- نوع گیربکس (حلزونی، هلیکال، کرانویل، آویز، خورشیدی و…)
- سایز و گشتاور نامی
- نسبت تبدیل و تعداد مراحل
- همراه بودن یا نبودن الکتروموتور و مشخصات آن (توان، دور، ترمز)
- نوع نصب (پایه‌دار، فلنج‌دار، شافت توخالی) و نوع شافت خروجی
- نرخ ارز و موجودی بازار در زمان خرید
برای دریافت قیمت روز و انتخاب مدل مناسب دستگاه خود، مشخصات کاربرد (توان، دور خروجی، نوع بار و نحوه نصب) را آماده کنید و با کارشناسان فروش گروه صنعتی سدکو تماس بگیرید.
