انتخاب گیربکس حلزونی از مهم ترین چالش‌های هر مهندس و شرکت تولیدی است که وظیفه انتقال قدرت مکانیکی را با توجه به شرایط خاص هر پروژه بر عهده دارد. به دلیل تنوع بالای گیربکس‌ها و وجود عوامل متعددی از جمله نوع بار، سرعت لازم، شرایط محیطی و هزینه، تصمیم گیری صحیح اهمیت بالایی دارد. در این مسیر، آشنایی با نکات فنی و کاربردی می‌تواند درصد موفقیت و بهره‌وری را تا حد زیادی بالا ببرد. در ادامه با جزئیات بیشتری به هر یک از بخش‌های مهم انتخاب گیربکس حلزونی می‌پردازیم.
توان بازده یا راندمان
توان خروجی موتور و بازدهی واقعی سیستم، از اولین ملاک‌ها در انتخاب گیربکس حلزونی هستند. توان به معنای مقدار انرژی تولید شده توسط موتور بر واحد زمان است، اما در واقع به دلیل ایجاد تلفات در مسیر انتقال قدرت (مانند گرما، اصطکاک و …) مقداری از این انرژی هدر می‌رود. اینجا اهمیت بازده یا راندمان روشن می‌شود. برای مثال، اگر بازده گیربکس حلزونی برابر با ۸۰ درصد باشد، یعنی از هر ۱۰ کیلووات انرژی، ۸ کیلووات به خروجی منتقل خواهد شد. اگر نسبت تبدیل گیربکس حلزونی زیاد باشد، معمولا بازده کمی کاهش پیدا می‌کند. بنابراین هنگام انتخاب باید از جداول راندمان استفاده کرده و مدلی را انتخاب کنیم که نسبت تبدیل مورد نظر را با بیشترین بازده داشته باشد تا بیشترین بهره‌وری را از موتور بگیریم.
| نسبت تبدیل گیربکس حلزونی | راندمان (درصد) |
|---|---|
| 10:1 | ۸۵ |
| ۲۰:۱ | ۷۸ |
| ۳۰:۱ و بالاتر | ۶۸ |
نسبت تبدیل گیربکس حلزونی
نسبت تبدیل گیربکس حلزونی مشخص می‌کند که سرعت چرخش ورودی چقدر کاهش یافته و گشتاور خروجی چقدر افزایش می‌یابد. این پارامتر مستقیما با درخواست و نیاز دستگاه در ارتباط است. برای مثال، یک نوار نقاله ممکن است نیاز به سرعت کم و گشتاور بالا داشته باشد؛ در این حالت از نسبت تبدیل بالا استفاده می‌شود. نقاط قوت گیربکس‌های حلزونی دقیقا در همین انعطاف‌پذیری نسبت تبدیل نهفته است. هرچه نسبت تبدیل گیربکس حلزونی بیشتر باشد، سرعت خروجی کمتر و گشتاور بالاتر خواهد بود و بالعکس. توصیه می‌شود همیشه با توجه به نوع کاربرد و ماشین‌آلات از جداول نسبت تبدیل کمک بگیرید تا بهترین نتیجه حاصل شود.
گشتاور خروجی
یکی از نقاط کلیدی در انتخاب گیربکس حلزونی، اندازه‌گیری دقیق گشتاور خروجی مورد نیاز است. گشتاور خروجی به معنی نیروی گردشی است که سیستم به بار وارد می‌کند. اگر گشتاور خروجی گیربکس کمتر از نیاز دستگاه باشد، فشار مضاعفی بر موتور و گیربکس وارد شده و نه تنها راندمان سیستم پایین می‌آید، بلکه به مرور آسیب جدی به اجزای مکانیکی وارد خواهد شد. اندازه و ظرفیت گیربکس حلزونی نیز متناسب با گشتاور لازم انتخاب می‌شود. رعایت این نکته عمر کاری دستگاه را افزایش داده و از بروز اشکالات فنی جلوگیری می‌کند.
| نوع گیربکس حلزونی | گشتاور خروجی (نیوتن‌متر) |
|---|---|
| سایز کوچک | ۲۰ تا ۵۰ |
| سایز متوسط | ۶۰ تا ۲۰۰ |
| سایز بزرگ | ۲۵۰ تا ۵۰۰ |
ضریب کار یا S.F
ضریب کار (Service Factor) معیاری است برای در نظر گرفتن وضعیت‌های ویژه و غیرعادی در کارکرد گیربکس حلزونی. به عبارت ساده‌تر، S.F ضریب اطمینانی است که به ما اجازه می‌دهد گیربکس را در معرض شرایط سنگین، بارهای ناگهانی و نوسانات کاری قرار دهیم بدون اینکه آسیب ببیند. برای مثال گیربکس یک نوار نقاله خط تولید که به صورت مداوم کار می‌کند با گیربکس دستگاهی که به صورت مقطعی و کوتاه کار می‌کند، ضریب کار متفاوتی لازم دارد. معمولا این ضریب در کاتالوگ‌های شرکت‌های تولیدی ذکر می‌شود و باید بر اساس شرایط واقعی انتخاب شود تا گیربکس به راحتی وظیفه‌اش را انجام دهد.
محاسبات انتخاب موتور و گیربکس حلزونی
در عمل، انتخاب گیربکس حلزونی فقط انتخاب یک مدل مناسب نیست؛ بلکه باید هماهنگی کامل بین موتور و گیربکس برقرار شود. برای این کار باید ابتدا گشتاور و توان مورد نیاز دستگاه محاسبه شود. سپس بر اساس این محاسبات، هم موتور و هم گیربکس را انتخاب کنید. یک انتخاب صحیح سبب می‌شود مصرف انرژی کاهش یابد، کارایی بالا برود و عمر سیستم مکانیکی بیشتر شود. استفاده از جداول استاندارد و مشاوره با متخصصین فنی مسیر انتخاب بهینه را کوتاه می‌کند.
نحوه انتخاب گیربکس حلزونی
انتخاب گیربکس حلزونی یک فرایند کاملا مهندسی است که نیاز به دقت و تجربه دارد. مراحل به شرح زیر است:
- مشخص کردن نیاز دستگاه: شامل توان، سرعت، گشتاور، نوع بار (ثابت یا ضربه‌ای)
- تعیین نسبت تبدیل گیربکس حلزونی طبق درخواست کاربرد
- توجه به ضریب کار و شرایط مخصوص محیط کاری
- انتخاب تیپ و سایز گیربکس حلزونی مناسب با فضای نصب و شرایط فیزیکی
- مقایسه مشخصات با جدول انتخاب گیربکس حلزونی و انتخاب مدل بهینه
توجه به هر یک از این مراحل، ریسک انتخاب اشتباه و خرابی زودهنگام تجهیزات را به حداقل می‌رساند.
به نقل از وب سایت machinedesign:گیربکس های حلزونی عمدتا زمانی استفاده می شوند که کاهش سرعت زیادی مورد نیاز باشد. نسبت کاهش سرعت توسط تعداد پیچ های محور حلزونی و تعداد دنده های چرخ حلزونی تعیین می شود. با افزایش نسبت کاهش سرعت، بازده سیستم کاهش می یابد، بنابراین انتخاب اندازه و نسبت مناسب برای کاربرد، جهت عملکرد بهینه بسیار مهم است.
تیپ گیربکس حلزونی
تیپ گیربکس حلزونی بسته به نوع کاربرد، فضا و شرایط کاری متفاوت است. گیربکس‌های پایه‌دار معمولا برای سطوح افقی، فلنج‌دار برای اتصال به الکتروموتور به صورت مستقیم و آویز برای شرایط خاص نصب استفاده می‌شوند. انتخاب درست تیپ گیربکس حلزونی، هم امنیت و هم عملکرد مناسب سیستم را تضمین می‌کند. در برخی فضاهای محدود، تیپ آویز یا فلنج‌دار بسیار کارآمدتر از انواع معمولی است.
سایز گیربکس حلزونی
سایز گیربکس حلزونی نقش جدی در تحمل بار و عمر مفید سیستم دارد. انتخاب سایز باید بر اساس حجم کار، قطر شفت، سرعت و گشتاور مورد نیاز انجام شود. گیربکس‌هایی با سایز کوچکتر عمدتا برای بارهای سبک‌تر یا فضاهای محدود مناسب هستند. چنانچه سایز گیربکس بزرگ‌تر از مقدار محاسبه شده باشد، اگرچه استهلاک کمتر می‌شود اما راندمان پایین می‌آید و مصرف برق نیز افزایش می‌یابد.
نسبت تبدیل گیربکس حلزونی
نسبت تبدیل گیربکس حلزونی در واقع تعیین‌کننده میزان کاهش دور موتور و افزایش گشتاور است. انتخاب صحیح این نسبت بستگی به نیاز فنی دستگاه دارد. به عنوان مثال ماشین‌آلات سنگین‌کار معمولا به نسبت تبدیل‌های بیشتر نیاز دارند. جدول زیر متداول‌ترین نسبت‌ها را نشان می‌دهد که باید با توجه به قدرت و راندمان مطلوب انتخاب شوند.
| تیپ گیربکس حلزونی | نسبت‌های رایج |
|---|---|
| NMRV | ۷.۵، ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۲۵، ۳۰، ۴۰، ۵۰، ۶۰ |
نحوه نصب گیربکس حلزونی
رعایت اصول نصب گیربکس حلزونی تاثیر مستقیمی روی عملکرد و عمر مفید آن دارد. تراز بودن گیربکس، استفاده از پایه و شاسی مناسب، انتخاب زاویه صحیح نصب و اطمینان از محکم بودن اتصالات اهمیت زیادی دارند. همچنین باید دقت شود شفت‌ها تحت بار مضاعف قرار نگیرند و روغن کاری اولیه به درستی انجام شده باشد. در صورت نصب غیراصولی علاوه بر کاهش راندمان، احتمال نشتی روغن و آسیب به قطعات داخلی افزایش خواهد یافت.
جدول انتخاب گیربکس حلزونی
در انتخاب گیربکس حلزونی با توجه به توان و گشتاور مورد نیاز دستگاه، از جداول فنی استفاده می‌شود. این جداول انتخاب مدل و سایز مناسب را بر اساس اطلاعات ورودی آسان‌تر می‌کند. نمونه جدول:
| توان ورودی (کیلووات) | گشتاور خروجی (نیوتن‌متر) | سایز پیشنهادی گیربکس حلزونی |
|---|---|---|
| ۰.۱۸ | ۲۵ | NMRV030 |
| ۰.۳۷ | ۷۰ | NMRV040 |
| ۰.۷۵ | ۱۲۰ | NMRV050 |
| ۱.۱ | ۲۳۰ | NMRV063 |
| ۲.۲ | ۴۸۰ | NMRV075 |
جدول انتخاب گیربکس کتابی
نوع دیگری از گیربکس صنعتی به نام گیربکس کتابی در بازار موجود است که تفاوت‌های ساختاری با گیربکس حلزونی دارد و برای مصارف خاص استفاده می‌شود. جدول زیر بر اساس قدرت موتور و سایز گیربکس، به شما در انتخاب کمک می‌کند:
| توان (کیلووات) | سایز گیربکس کتابی | گشتاور خروجی (نیوتن‌متر) |
|---|---|---|
| ۰.۵۵ | Size 2 | ۱۰۰ |
| ۱.۱ | Size 3 | ۲۰۰ |
| ۲.۲ | Size 4 | ۴۰۰ |
جدول قطر شفت گیربکس حلزونی
انتخاب قطر مناسب شفت خروجی در گیربکس حلزونی برای انتقال بهتر گشتاور و دوام شفت اهمیت فراوانی دارد.
| مدل گیربکس حلزونی | قطر شفت خروجی (میلی‌متر) |
|---|---|
| NMRV030 | ۱۴ |
| NMRV040 | ۱۸ |
| NMRV050 | ۲۵ |
جدول قطر شفت گیربکس کتابی
گیربکس کتابی نیز بر اساس سایز و مدل دارای قطرهای مختلف شفت خروجی است که طبق جدول زیر باید انتخاب شوند:
| سایز گیربکس کتابی | قطر شفت خروجی (میلی‌متر) |
|---|---|
| Size 2 | ۲۴ |
| Size 3 | ۲۸ |
روغن کاری گیربکس حلزونی
روغن کاری درست و استفاده از روغن مناسب می‌تواند طول عمر گیربکس حلزونی را چندین برابر کند. گیربکس‌های حلزونی به دلیل ماهیت تماس پیوسته دنده‌ها احتیاج بیشتری به روغن کاری دارند. توصیه می‌شود به طور دوره‌ای سطح روغن بررسی و در صورت نیاز تعویض گردد تا دنده‌ها دچار سائیدگی و داغ شدگی نشوند. هر گونه نادیده گرفتن روغن کاری منظم کاهش چشمگیر راندمان و احتمال خرابی را به دنبال خواهد داشت.
راندمان یا بهره وری گیربکس حلزونی
راندمان گیربکس حلزونی مستقیما به کیفیت ساخت، جنس قطعات، نوع بار و کیفیت روغن کاری بستگی دارد. هرچه راندمان بالاتر باشد یعنی انتقال قدرت با کمترین اتلاف انجام می‌شود و مصرف انرژی کل سیستم پایین می‌آید. نگهداری صحیح، استفاده از تجهیزات مرغوب و استفاده از روغن مناسب، کلید حفظ راندمان هستند.
کاربردهای خاص و تفاوت های کلیدی
در بسیاری از کاربردها مثل شیرآلات صنعتی از گیربکس‌های خاصی به نام گیربکس شیرآلات استفاده می‌شود که مکانیسم و سایز آنها ویژه همان کاربری است. نمی‌توان هر نوع گیربکسی را جایگزین این مدل‌ها کرد؛ زیرا نیاز به دقت و کنترل بالا دارند. از سوی دیگر اگر پروژه‌هایی نیاز به گشتاورهای بالاتر و راندمان بالاتر داشته باشند، ممکن است از گیربکس هلیکال که ساختار دنده متفاوتی دارد، استفاده شود. اما بخش عمده صنایع متوسط و سبک صنعتی، همچنان با انتخاب گیربکس حلزونی بهینه‌ترین نتایج را می‌گیرند.
نتیجه گیری
در نهایت انتخاب گیربکس حلزونی نیاز به توجه به جداول، توان، گشتاور، ضریب کار، شرایط نصب و روغن کاری دارد. با انتخاب گیربکس حلزونی مناسب و رعایت نکات گفته شده، خط تولید یا دستگاه شما عملکردی پایدار، کم هزینه و ایمن خواهد داشت. سایت تولیدی صنعتی ره آوران قومس همواره آماده ارائه مشاوره تخصصی و تامین انواع گیربکس حلزونی بر اساس نیاز ویژه صنعت شماست.
