نسبت تبدیل گیربکس های صنعتی و تاثیر آن بر عملکرد الکتروگیربکس

در قلمرو مهندسی مکانیک و کاربری های صنعتی ، نسبت تبدیل گیربکس ها نقش مهمی در عملکرد و کارایی ماشین آلات دارد.

درک مفاهیم نسبت تبدیل دنده ها و تاثیرشان بر عملکرد بهینه گیربکس صنعتی ضروری است. این راهنمای جامع به بررسی اصول اولیه طراحی دنده ها و همچنین جنبه های مختلف تاثیر آنها در کارکرد گیربکس های صنعتی میپردازد.

نسبت دنده های گیربکس صنعتی

بنا به تعرف نسبت دنده ها به رابطه بین تعداد دنده های دو چرخ دنده درگیر در گیربکس اشاره میکند. این نسبت نشان میدهد که سرعت چرخشی و گشتاور چگونه از یک دنده به دنده دیگر منتقل میشود. اساسا این نسبت معیاری از مزیت مکانیکی ارایه شده توسط یک سیستم چرخ دنده است.

محاسبه نسبت تبدیل گیربکس

نسبت تبدیل یا نسبت دنده برابراست با نسبت تعداد دندانه های چرخ دنده دوم به تعداد دندانه های چرخ دنده اول

برای مثال اگر تعداد دنده های چرخ دنده اولی برابر با 10 باشد. و چرخ دنده دومی 30 دندانه اشته باشد نسبت تبدیل برابر است با 1:3 یعنی به ازای هر سه دوری که چرخ دنده اولی بزند یک دور چرخ دنده دومی میزند.

نکته : اگر نسبت تبدیل کوچکتر از یک باشد یعنی چرخ دنده خروجی با سرعت بیشتری گردش میکند (گیربکس افزاینده سرعت).

نکته 2 : حاصلضرب تعداد دندانه چرخ دنده اول در دور چرخ دنده اول برابر است با حاصلضرب تعداد دندانه چرخ دنده دوم در دور چرخ دنده دوم.

انواع گیربکس صنعتی

قبل از بررسی تاثیر نسبت دنده ها ، آشنایی با انواع گیربکس ضروری است.برای کسب اطلاعات بیشتر میتوانید به مقاله گیربکسهای صنعتی در این وبسایت سری بزنید.

• انواع گیربکس صنعتی

1. گیربکس های هلیکالی ( مارپیچ ) : این نوع گیربکس ها در ساخت دنده های خود از دندانه های زاویه دار استفاده میکنند. این کار باعث صدای کمتر و نرم تر کارکردن الکتروگیربکس می شود. گیربکس هلیکال برای کاربری های با بار زیاد مناسب است.
2. بول گیربکس Bevel :گیربکس های مخروطی محورهای متقاطعی دارند که معمولا نسبت به هم زاویه نود درجه دارند. از آنها در کاربری هایی که نیاز به خروجی 90 درجه نسبت به محور ورودی دارند استفاده میشود.
3. گیربکس حلزونی : آنها از یک ماردون مارپیچی فولادی و چرخ دنده های برنجی تشکیل میشوند و گشتاور بالایی ارایه میدهند. از انها نیز برای ساخت وینچ ها و بالابر ها و انواع نوار نقاله استفاده میشود.
4. گیربکس خورشیدی : آنها از یک چرخ دنده مرکزی (خورشید) و تعدادی چرخ دنده اطراف آن (سیاره) و یک چرخ دنده رینگی ساخته میشوند.کارایی بالا و طراحی کم حجم از ویژگی های آنها است.
5. گیربکس سایکلو : این نوع گیربکس با استفاده از روش انتقال با چرخ دنده ساخته نمیشود .

• بیشتر بخوانید : گیربکس سیکلوِئیدی چیست و چگونه کار میکند

تاثیر نسبت دنده ها (نسبت تبدیل) بر عملکرد گیربکس صنعتی

1. تنظیم گشتاور و سرعت : اساسی ترین تاثیر دنده ها و نسبت تبدیل گیربکس بر سرعت و گشتاو شفت خروجی است. نسبت تبدیل بالاتر یعنی گشتاور بیشتر و سرعت کمتر.همچنین نسبت تبدیل کمتر یعنی کاهش گشتاور و افزایش سرعت. این محاسبات در مواردی که سرعت یا گشتاور بالایی نیاز است بسیار مهم هستند. بیشر بخوانید : گشتاور چیست ؟
2. کارایی(راندمان) : نسبت تبدیل گیربکس بر راندمان و کارایی گیربکس تاثیر میگذارد . یک نسبت تبدیل بهینه با اطمینان از انتقال قدرت به اندازه و سرعت مورد نیاز ، هدر رفت انرژی و تولید گرما و اصطکاک را کاهش میدهد . به طور کلی نسبت تبدیل بالاتر باعث تولید گرما و اصطکاک بیشتر و کارایی کمتر میشود.
3. ظرفیت بار : نسبت دنده همچنین ظرفیت بار را تعیین میکند. نسبت دنده بالاتر به گیربکس اجازه میدهد بارهای سنگین تری را بدون اینکه افتی در عملکردش ایجاد شود تحمل کند.
4. تولید گرما : انتخاب گیربکس با نسبت تبدیل نامناسب باعث تولید گرمای بیش از حد مچاز میشود.این امر باعث ساییدگی و پارگی چرخ دنده ها و کاهش طول عمر گیربکس میشود . همچنین انتخاب گیربکس با نسبت مناسب سبب افزایش طول عمر گیربکس میشود.
5. صدا و لرزش : انتخاب گیربکس با نسبت تبدیل اصولی و درست کارکرد نرم و کم صدا را تضمین میکند.صدا و لرزش کم مخصوصا در محیط های خاص امری مهم است.

کاربری های گیربکس های کاهنده

1. کانوایر یا نوار نقاله : گیربکس ها یکی از لوازم ضروری در ساخت و طراحی نوارنقاله هستند. انتخاب گیربکس با نسبت تبدیل استاندارد برای به دست اوردن سرعت و گشتاور مورد نیاز برای انتقال مواد بسیار مهم است.
2. وینچ، جرثقیل و بالابر : این نوع دستگاه ها و ماشین الات نیازمند تولید گشتاور بالایی برای بلند کردند اجسام هستند.گیربکس های با نسبت تبدیل مناسب سرعت و گشتاور امن و مطمئن را برای کارکرد بالابر تامین میکنند. نسبت های یک به 48 و 56 نسبت های استاندارد برای ساخت بالابرهای ساختمانی هستند.
3. موتور و خودروهای برقی : سرعت و قدرت ماشین های الکتریکی EV نیز به نسبت تبدیل گیربکسشان وابسته است. همچنین مصرف برق آنها نیز به این نسبت وابسته است.
4. توربین های بادی : گیربکس استفاده شده در توربین ها سرعت کم چرخش پروانه غول پیکر را به سرعت بیشتر مورد نیاز برای ژنراتورهای تولید برق تبدیل میکند.

انتخاب گیربکس با نسبت تبدیل مناسب

1. نیازهای متناسب با کاربری مانند سرعت و گشتاور و ظرفیت بار را تعیین کنید.
2. نسبت تبدیل مورد نیاز خود را به دست آورید.
3. کارایی را در نظر بگیرید. انتخاب گیربکس با کارایی بالا مصرف انرژی را بهینه میکنید.
4. ارزیابی ظرفیت بار : مطمئن شوید که سرعت خروجی گیربکس و ظرفیت بار برای کار شما مناسب باشد.
5. آزمایش و تنظیم : پس از انتخاب نسبت دنده آزمایش هایی انجام دهید تا مطمئن شوید که انتظارات عملکردی را براورده کند. در صورت لزوم تغییراتی را برای بهینه سازی عملکرد و سرعت و قدرت اعمال کنید.

ملاحظات پیشرفته تر در انتخاب گیربکس صنعتی

1. لقی یا Backlash : فاصله حرکت آزاد دو دنده درگیر است. این فصای خالی بین دو دنده سبب یک حرکت خلاص بدون انتقال می شود . بک لش یا لقی یکی از موارد مهم در طراحی و انتخاب گیربکس است.گیربکس های سیکلوئیدی لقی بسیار کمی دارند.
2. روان کاری و روغن کاری : روانکاری مناسب ساییدگی و گرما را کاهش میدهد و طول عمر الکتروگیربکس را افزایش میدهد. گیربکس های حلزونی ایرانی سری VF بدون روغن به مصرف کننده عرضه میشوند و باید با توجه به اندازی گیربکس روغن واسکازین داخل محفظه گیربکس ریخته شود.
3. متریال با کیفیت : برای ساخت یک گیربکس با طول عمر بالا باید در ساخت بدنه و دنده ها از مواد با کیفیت استفاده شود.
4. طراحی دنده ها : در طراحی دنده ها ، شکل و فرم دندانه ها و تراز آنها در کارایی گیربکس تاثیر گزار است.

مطالعات موردی : نسبت دنده در عمل

1. صنعت تولید و کارخانجات : گیربکس ها در این صنایع برای ماشین الاتی مانند فرز،تراش،پرس و نقاله ها استفاده میشوند. الکتروموتور و گیربکس های متناسب با کار ،  بهره وری و عملکرد دستگاه را تضمین میکنند و زمان از کار افتادگی را کاهش میدهند.
2. تجهیزات کشاورزی ، تراکتورها و ماشین الات کشاورزی به گیربکس ها برای کار خود وابسته هستند. شخم زدن ، برداشت کردن محصولات ، غذا دادن به دام و ماهیان از این دست کاربری ها هستند.انتخاب گیربکس با سرعت و گشتاور مناسب باعث انجام شدن کارهایتان به بهترین و موثر ترین حالت میشود.
3. روباتیک : کاربری هایی با نیاز به کنترل دقیق سرعت و گشتاور و موقعیت نیازمند استفاده از گیربکس هایی است که بتواند قدرت و کارایی مورد نیاز را تامین کند. در روباتیک بیشتر از سروو موتورها که گشتاور و سرعت کنترل شده ای را ارایه میدهند استفاده میشود.

سوالات متداول

• بهترین نسبت دنده در کاربری با گشتاور بالا چیست ؟

برای کارهایی که نیازمند تامین گشتاور زیاد است نسبت دنده های بالاتر ترجیخ داده میشود زیرا نیروی لازم برای تحمل بارهای سنگین فراهم میشود.

• نسبت تبدیل گیربکس چه ربطی به کارایی و راندمان دارد ؟

نسبت تبدیل بهینه سایش بین دنده ها و تولید گرم را کاهش میدهد که این امر مستقیما به راندمان و مصرف انرژی مرتبط است.

• آیا نسبت تبدیل گیربکس را میتوان تغییر داد ؟

جابجایی و تعویض چرخ دنده های گیربکس امری امکان پذیر است. نوع گیربکس و مشورت با سازنده را در نظر بگیرید.

• نگهداری و مراقبت از گیربکس صنعتی چگونه است ؟

روغن کاری منظم، بررسی سایش ، صدا و لرزش و تراز گیربکس باید در طول بازرسی های ماهیانه انجام شود.

• نسبت تبدیل گیربکس های مرکب چگونه محاسبه میشود ؟

برای گیربکس های ترکیبی نسبت دنده برابر با حاصل ظرب نسبت دنده ها در هر مرحله است. هر مرحله را جداگانه حساب کنید و در هم ضرب کنید.

نتیجه گیری

نسبت تبدیل گیربکس های صنعتی برای دست یابی به یک کارایی بهینه یک انتخاب مهم است. در هر زمینه ای چه کاربری سنگین یا در تجهیزات با عملکرد دقیق یا کاربری های سرعت بالا ، انتخاب مناسب طول عمر ، اطمینان و کارایی را افزایش میدهد.

نگهداری مناسب و نظارت منظم تضمین میکند که اجزای حیاتی در بهترین حالت خود کار کنند.

• منبع مقاله : اینجا
• بیشتر بخوانید : رهنمای نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه صنعتی