هرکدام از تجهیزات صنعتی می‌توانند از قطعات و اجزای مختلفی تشکیل شده و هر کدام از این قطعات از وظایف و عملکرد مختلفی برخوردار هستند. گیربکس‌ها یکی از مهم‌ترین و کاربردی‌ترین قطعاتی هستند که در اکثر تجهیزات صنعتی وجود داشته وظیفه کنترل و تنظیم دستگاه‌ها را دارند. گیربکس‌های کاهنده نیز نوعی گیربکس است که به منظور کاهش قدرت و سرعت خروجی موتورها به کار گرفته می‌شود و نقش مهمی در کمپرسور باد در صنعت بسته‌بندی و سایر صنایع دارد. در ادامه این مطلب از پارس وکیوم به بررسی کامل گیربکس کاهنده، انواع و مزیت‌های آن پرداخته خواهد شد.
گیربکس کاهنده چیست؟
به صورت کلی لازم است که گشتاور تولیدی توسط موتور متناسب با نوع نیاز دستگاه تنظیم شود و این کنترل و تنظیم بر عهده گیربکس خواهد بود. این گیربکس شامل دندانه‌هایی مشبک روی چرخ‌ها و پینیون ها بوده که انرژی را از محور محرک به محور دیگر منتقل کرده و سرعت را کاهش می‌دهد. گیربکس کاهنده در حقیقت مکانیسمی است که در آن یک موتور و یک کاهنده باهم ترکیب می‌شوند و می‌توانند شامل دو نوع اصلی AC ناهم‌زمان یا DC سنکرون باشند. این گیربکس‌ها معمولاً ابعاد کوچکی داشته و به سهولت نصب شده و بازده بالایی دارند.
گیربکس‌های کاهنده زمانی استفاده می‌شوند که یک دستگاه دوار مانند موتور یا موتور الکتریکی نیاز به کاهش سرعت خروجی و یا افزایش گشتاور دارد و در اصل از این نوع جعبه دنده برای تبدیل چرخش شفت خروجی موتور اصلی به چرخش‌های مورد نیاز در حرکت پروانه استفاده می‌شود.
انواع گیربکس‌های کاهنده
گیربکس‌های کاهنده با توجه به نوع عملکردی که دارند می‌توانند انواع مختلفی داشته باشند و مهم‌ترین آن‌ها شامل موارد زیر هستند:
-
گیربکس کاهنده سیاره‌ای (Planetary):
این گیربکس که دارای ساختار جمع‌وجوری بوده و مزیت‌هایی همچون اندازه مناسب، کارایی بالا، فضای آزاد کم و گشتاور بالا به نسبت وزن، عدم سروصدا و … دارد و معمولاً زمانی استفاده می‌شوند که به شتاب قوی، سرعت کم و گشتاور بالا نیاز باشد.
-
گیربکس کاهنده حلزونی (worm):
گیربکس کاهنده حلزونی دارای شفت ورودی و خروجی عمود برهم بوده و مهم‌ترین مزایای آن قیمت کم، نداشتن صدا، عدم لرزش، استفاده راحت و … هستند و برای عملیات‌هایی که نیازمند نسبت انتقال بالایی هستند مناسب می‌باشند.
- گیربکس کاهنده زنجیره‌ای (gear train)
این دسته دارای شفت‌های موازی بوده و از مزایایی همچون عملکرد و راندمان خوب، قیمت مناسب، استفاده راحت، نسبت کاهش کم به ازای هر زنجیره و … برخوردارند و برای عملیاتی که به نیروی زیادی نیاز دارند مناسب هستند.
- گیربکس کاهنده مورب (bevel)
در گیربکس کاهنده مورب، میل‌لنگ آن به صورت مورب و زاویه‌دار بوده و امکان چرخش دستگاه را برای مصرف‌کننده فراهم می‌کند. این گیربکس‌ها اندازه مناسبی داشته، مستحکم بوده و برای عملیاتی که نیاز به نیرو و گشتاور زیادی دارند مناسب هستند.
عملکرد معکوس گیربکس کاهنده
در بسیاری از موارد گیربکس کاهنده موجب کاهش سرعت و افزایش گشتاور می‌شود اما گاهی کاهش دنده، برای افزایش سرعت و کاهش گشتاور نیز به کار گرفته خواهد شد. به عنوان نمونه ژنراتورها در توربین‌های بادی از کاهش دنده، برای تبدیل سرعت پره‌های توربین نسبتاً آهسته به سرعت زیادی که قادر به تولید برق باشد، استفاده می‌کنند و برای این کار از یک جعبه دنده کاهنده بهره می‌برند که موجب افزایش سرعت در جهت عکس مونتاژ می‌شود. برای ایجاد یک گیربکس کاهنده، از اشکال کاهنده بسیاری همچون گیربکس‌های شفت موازی، زاویه راست و گیربکس‌های حلزونی استفاده می‌شود.
مهم‌ترین مزایای گیربکس کاهنده
هر کدام از انواع گیربکس‌های کاهنده می‌توانند از ویژگی‌ها و قابلیت‌های منحصربه‌فردی برخوردار باشند و با اهداف مختلفی مورد استفاده قرار بگیرند. از مهم‌ترین مزیت‌های این گیربکس‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- این گیربکس‌ها در اندازه‌های کوچکی تولید می‌شوند و کار کردن با آن‌ها بسیار راحت است.
- از راندمان و عملکرد بسیار خوبی برخوردارند.
- تنوع بالایی داشته و می‌توانند برای اهداف مختلفی استفاده شوند.
- جایگزین بسیار خوبی برای ابزارهای سنتی مانند زنجیر، قرقره و … هستند.
- از نظر توان، قدرت، سرعت و سایر مشخصات فنی تنوع بالایی دارند.
- قادر به انجام وظایف مختلفی همچون تغییر مقدار گشتاور، تغییر موقعیت محور چرخش، کنترل سرعت، تغییر نوع حرکت و … هستند.
نکات مهم در انتخاب گیربکس کاهنده
برای انتخاب و خرید گیربکس‌های کاهنده مانند هر وسیله و ابزار دیگری لازم است که به نکات و فاکتورهای مختلفی توجه داشت که مهم‌ترین آن‌ها شامل موارد زیر هستند:
- میزان توان ورودی گیربکس باید بررسی شود که منظور قدرت الکتروموتور با واحد کیلو وات یا اسب بخار می‌باشد.
- دور ورودی که دور چرخش شافت الکتروموتور در دقیقه و دور خروجی آن که دور چرخش شافت خروجی گیربکس در دقیقه است باید ارزیابی گردد.
- میزان اندازه گشتاور خروجی گیربکس باید سنجیده شود.
- نسبت تبدیل که از تقسیم عدد دور خروجی بر عدد دور ورودی به دست می‌آید باید محاسبه شود.
در کنار تمامی موارد گفته شده لازم است که به فاکتورهای دیگری همچون نوع دستگاهی که قرار است گیربکس روی آن نصب می‌شود، دمای محیط، شرایط محیط (گرد و خاکی بودن، رطوبتی بودن، یخ زدگی، استوایی و …)، موتور محرک (نوع و مشخصات)، نوع انتقال بین موتور گیربکس (مستقیم، از طریق کوپلینگ کلاچ، واریاتور و…)، آرایش محورها، مقدار بار شعاعی و … توجه شود. در مقاله‌ای تحت عنوان علت روغن دادن کمپرسور باد از سایت پارس وکیوم به بررسی مهم‌ترین دلایل روغن‌ریزی کمپرسورهای هوا پرداخته شده که مطالعه آن خالی از لطف نیست.
مهم‌ترین نکات نصب گیربکس کاهنده
هرچند که باید در زمان انتخاب و خرید گیربکس‌های کاهنده به نکات و فاکتورهای مختلفی توجه داشت اما لازم است که در نصب آن‌ها نیز به پارامترهای ویژه‌ای توجه داشت تا بتوانند عملکرد و راندمان مناسبی داشته باشند. از مهم‌ترین نکات نصب این گیربکس‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
- چنانچه احتمال ضربه، گریپاژ و بار اضافه وجود دارد باید از کوپلینگ های هیدرولیکی، محدودکننده‌های گشتاور نیرو، کلاج و غیره استفاده شود.
- در زمان رنگ کردن گیربکس باید کاسه نمدها بپوشانید تا دچار آسیب نشوند.
- قبل از نصب گیربکس و به منظور جلوگیری از گریپاژ و اکسید شدگی باید سطوح مورد نیاز گریس کاری شوند.
- از آنجایی که سوراخ محور گیربکس‌ها دارای تلورانس H7 است، تمام محورهایی که به آن وصل می‌شوند معمولاً با H7 ماشین‌کاری می‌باشد.
- زمانی که روغن معدنی را استفاده می‌کنید، باید روغن را پس از 500 الی 1000 ساعت کار تعویض شده و باید داخل گیربکس را شستشو دهید.
- در فواصل زمانی منظم و با توجه به نوع روغن مورد استفاده باید اقدام به تعویض روغن کرد.
جمع‌بندی نهایی
گیربکس کاهنده دستگاهی است که به منظور کنترل و تنظیم سرعت و گشتاور تولیدی موتورها استفاده می‌شود. این گیربکس‌ها می‌تواند انواع مختلفی همچون گیربکس‌های سیاره‌ای، حلزونی، زنجیره‌ای و مورب داشته باشد. این گیربکس‌ها اندازه کوچکی داشته، سروصدا ندارند، راندمان بالایی دارند و استفاده از آن‌ها راحت و آسان است.
