اگر شما هم فعالیتی در صنایع مختلف داشته به احتمال زیاد به همیت گیربکس ها پی‌برده اید. در این مقاله به چیستی گیربکس کاهنده میپردازیم. همچنین میگوییم که گیربکس کاهنده چند نوع دارد و چه کاربردی دارد. (بازرگانی مگاکو، ارائه دهنده انواع گیربکس مانند گیربکس چینی و انواع الکتروموتور مانند الکتروموتور ضد انفجار میباشد)
گیربکس کاهنده چیست؟
گیربکس کاهنده یا کاهنده سرعت برای کاهش سرعت ورودی از موتور و همچنین بهبود گشتاور تولیدی ورودی استفاده می شود. این دستگاه برای تبدیل چرخش شفت خروجی موتور پایه به موارد مورد نیاز برای حرکت پروانه استفاده می شود. گیربکس کاهشی شامل دندانه های مشبک روی چرخ ها و پینیون ها است که انرژی را از یک محور محرک به یک محور محرک منتقل می کند و سرعت را کاهش می دهد.
برسی دقیقتر عملکرد گیربکس کاهنده
گیربکس کاهنده که به عنوان یک افزایش دهنده گشتاور یا کاهنده سرعت نیز معرفی می شود که برای کاهش سرعت خروجی موتور به کار می رود. گیربکس کاهنده از نظر ساخت بسیار ساده هستند، مانند یک قطار دنده بین موتور و ماشین آلات. نسبت خروجی به دنده ورودی به گونه‌ای است که به شفت خروجی اجازه میدهد آهسته‌تر حرکت کند و گشتاور افزایش یافته و سرعت کاهش یابد.
برخی از انواع گیربکس های کاهنده به عنوان یک دنباله چرخ‌دنده بین قسمت های مختلف کار می کنند، اما صرف نظر از پیچیدگی، کاهش امکان پذیر است زیرا بخش خروجی دارای دندانه های بیشتری نسبت به بخش ورودی است که به چرخ دنده خروجی اجازه می دهد تا آهسته تر حرکت کند، سرعت را کاهش داده و افزایش دهد. گشتاور سرعت ورودی را می توان با یک کاهنده سرعت مانیتور کرد تا خروجی گشتاور و سرعت صحیح باشد.
بنابراین، انتخاب کاهنده سرعت مناسب یک جنبه ضروری در استفاده از آنها است. یافتن بهترین کاهنده سرعت برای برنامه کاربردی برای اطمینان از عملکرد مهم است.
تعریف گیربکس کاهشی
گیربکس کاهشی برای خیلی ها یک اصطلاح آشناست، اما واقعا به چه معناست؟
در ظاهر، ممکن است به نظر برسد که دستگاه ها از نظر اندازه یا کمیت “کاهش” می یابند، که تقریباً درست است. هنگامی که یک دستگاه دوار مانند موتور یا الکتروموتور ها نیاز به کاهش سرعت خروجی و/یا افزایش گشتاور دارد، معمولاً از چرخ دنده ها برای دستیابی به نتیجه مناسب استفاده می شود. “کاهش” دنده به ویژه به سرعت سیستم چرخشی اشاره دارد. سرعت چرخش ابزار دوار با جدا کردن آن با نسبت دنده بالاتر از 1:1 “کاهش” می یابد.
نسبت بزرگتر از 1:1 زمانی به دست می آید که یک چرخ دنده کوچکتر (کاهش اندازه) با تعداد کمتری از دندانه ها و بخش بزرگتر با تعداد دندانه های بیشتر، با هم قرار میگیرند می شود.
بخوانید: الکتروموتور ضد انفجار
دنده کاهنده سیستمی است که به وسیله آن می توان سرعت ورودی را برای سرعت خروجی آهسته تر، با گشتاور خروجی یکسان یا بیشتر کاهش داد. مجموعه گیربکس کاهنده شامل مجموعه ای از چرخ دنده های متحرک می باشد. حرکت ورودی با سرعت بالا، به ترتیب قرارگیری چرخ دنده ها منتقل می شود که در آن گشتاور یا حرکت تغییر می کند. تعداد دنده های مورد استفاده در گیربکس کاهشی بر اساس سرعت خروجی مورد نیاز است. گیربکس کاهنده معمولاً به نام مجموعه دنده کاهشی نیز شناخته می شود.
کاهش دنده تأثیر معکوس بر روی گشتاور دارد. گشتاور خروجی سیستم دوار را می توان با بهبود گشتاور توسط نسبت دنده افزایش داد و مقداری از ضایعات راندمان را کاهش داد.
در حالی که در بسیاری از موارد کاهش دنده باعث کاهش سرعت و افزایش گشتاور می شود، در سایر کاربردها از کاهش دنده برای توسعه سرعت و کاهش گشتاور استفاده می شود. ژنراتورها در توربین‌های بادی از کاهش دنده استفاده می‌کنند، در این مورد، برای تبدیل سرعت پره‌های توربین که حرکتی نسبتاً آهسته دارند به سرعت زیادی که قادر به تولید برق است استفاده میشود. این برنامه ها از یک جعبه دنده کاهشی استفاده می کنند که برخلاف مواردی که سرعت را کنترل می کند و گشتاور را افزایش می دهد مونتاژ می شود.
اینکه چگونه کاهش دنده به دست می آید، سوال اصلی دیگری است. بسیاری از اشکال کاهنده تنها قادر به کاهش دنده هستند و توانایی محدود کردن دنده را ندارند، از جمله گیربکس های شفت موازی، زاویه راست، و گیربکس های کرم سیاره ای. در یک گیربکس کاهنده شفت موازی، یک چرخ دنده پینیون با تعداد خاصی از دندانه های مش استفاده می شود و چرخ دنده دیگری را که تعداد دندانه های بیشتری دارد، راه اندازی می کند.
این قسمت کمی پیچیده است اما با یک مثال قابل درک میشود. «کاهش» یا نسبت دنده با تقسیم تعداد دندانه‌های قسمت بزرگ بر تعداد دندانه‌های طرف کوچک ارزیابی میشود. به عنوان مثال، اگر یک دستگاه الکتریکی یک چرخ دنده پینیون 13 دندانه ای را که با یک بخش 65 دندانه مشبک می شود، حرکت دهد، کاهش 5:1 به دست می آید (65 / 13 = 5). اگر سرعت دستگاه الکتریکی 3450 دور در دقیقه باشد، گیربکس کاهنده این سرعت را 5 برابر و به 690 دور در دقیقه کاهش می دهد. اگر گشتاور دستگاه 10 پوند اینچ باشد، گیربکس این گشتاور را با ضریب 5، تا 50 پوند اینچ (قبل از ضرب کردن درصد راندمان دستگاه) بهبود می بخشد.
بخوانید: الکتروموتور چینی
علت استفاده از گیربکس کاهنده چیست؟
برای اینکه بدانیم چرا گیربکس کاهنده در یک سیستم خاص استفاده می شود به نمونه ای از کشتی هایی که از توربین های پرسرعت استفاده می کنند، می پردازیم. این نیاز اصلی یک کشتی است که برای داشتن راندمان مناسب، توربین بخار باید در محدوده نسبتاً بالایی از دور در دقیقه کار کند. به همین دلیل، یک جعبه دنده کاهش اعمال می شود که چرخش پر سرعت توربین بخار را به سطح مورد نیاز پروانه کاهش می دهد. برای مشاهده کاربردهای مختلف گیربکس کاهنده ویدیو پایین را که به زبان اصلی میباشد را مشاهده کنید. در این ویدیو به کاربرد های مختلف گیربکس کاهنده پرداخته که با مدل های سه بعدی به خوبی به شناخت شما کمک میکند.
انواع گیربکس کاهنده چیست؟
به طور کلی دو نوع گیربکس کاهنده وجود دارد که در ادامه ذکر شده و هرکدام را به اختصار توضیح میدهیم.
1- گیربکس تک کاهنده
این مجموعه فقط شامل یک جفت چرخ دنده است. گیربکس کاهنده شامل پورت هایی است که شفت موتور و شفت پروانه وارد مجموعه می شود. یک چرخ دنده کوچک که به عنوان پینیون تعریف می شود توسط شفت موتور ورودی به حرکت در می‌آید؛ سپس پینیون مستقیماً یک چرخ دنده بزرگ متصل به محور پروانه را حرکت میدهد. سرعت با تناسب نسبت تنظیم سرعت به قطر دنده و پینیون تنظیم میشود. به طور کلی، آرایش تک چرخ دنده شامل چرخ دنده ای دو برابر اندازه پینیون می شود.
2- گیربکس دوگانه کاهش
گیربکس های کاهش دوتایی معمولاً در مواردی که شامل سرعت های بسیار بالا هستند استفاده می شود. در این مجموعه، پینیون با استفاده از یک کوپلینگ انعطاف پذیر بر روی شفت ورودی نصب می شود. پینیون به یک بخش میانی که به عنوان اولین دنده کاهش تعریف شده است وصل می شود. سپس اولین دنده کاهش با استفاده از یک شفت دیگر به یک پینیون با سرعت کم متصل می شود. این پینیون به دومین بخش کاهش متصل به محور پروانه نصب می شود. چنین مونتاژی کاهش سرعت را به نسبت 20:1 تسهیل می کند.
در بازار، انواع دیگری از گیربکس های کاهنده برای استفاده در کاربردهای خاص موجود است. بعضی از آنها عبارتند از :
3- گیربکس کاهنده مغناطیسی
کاهنده‌های دنده مغناطیسی یا گیربکس‌های کاهنده مغناطیسی می‌توانند به نحو مطلوبی جایگزین کاهنده‌های معمولی دنده شوند تا با اعمال جاذبه مغناطیسی به جای لمس فیزیکی بین اجزای متحرک، گشتاور و کنترل سرعت را تضمین کنند. تا به امروز، آرایش های پیچیده، گشتاور کم و وزن زیاد، انتشار این فرآیند مغناطیسی را کند کرده است.
چرخ دنده های مغناطیسی نیاز به روغن کاری را حذف کرده و در نتیجه قیمت تعمیر و نگهداری را کاهش می دهند. عدم نیاز به روغن کاری همچنین به این معنی است که دستگاه ها می توانند در دماهای شدید (که در حال حاضر از -200 درجه سانتیگراد تا 350 درجه سانتیگراد استفاده می شود) کار کنند.
این مزایا به ویژه برای مواردی که هزینه های نگهداری بالایی دارند یا برای کسانی که در شرایط سخت مانند ماهواره ها و سایر ابزارهای هوافضا کار می کنند، قابل توجه است.
بخوانید درباره نحوه روغن کاری الکتروموتور
علاوه بر خوردگی در حین استفاده از گیربکس کاهنده مغناطیسی، سایش یکی از عوامل اصلی محدود کننده عمر و عملکرد قطعات مکانیکی و تجهیزات فنی است. با گیربکس کاهنده مغناطیسی، عدم وجود اصطکاک نه تنها فرسودگی دستگاه را از بین می برد، بلکه تأثیر قابل توجهی بر عمر مفید دارد، که می تواند کلید استفاده مداوم از سیستم هایی باشد که به سادگی قابل تعویض نیستند.
مواد جدا شده از هواپیمای فرسوده در انتقال های سنتی را نمی توان به سادگی از بین برد، که می تواند یکی از علل قابل توجه در آلودگی باشد. آلودگی یک عیب بسیار جدی برای ابزارهایی است که نمی توان آنها را به طور مداوم نگهداری کرد.
4- گیربکس کاهنده شفت موازی
گیربکس کاهنده شفت موازی شامل آرایش دنده های متعدد است که در نتیجه نسبت کاهشی بودن سیستم را افزایش می دهد. کل نسبت کاهش دنده با بهبود هر نسبت دنده، جداگانه از هر بخش دنده مشخص می شود. اگر یک گیربکس شامل بخش های 5:1، 4:1 و 3:1 باشد، نسبت کل 60:1 (5 x 4 x 3 = 60) می باشد. به طور مثال در مورد بالا، دستگاه الکتریکی 3450 دور در دقیقه با اعمال یک گیربکس 60:1 سرعت آن به 57.5 دور در دقیقه کاهش می یابد. گشتاور دستگاه الکتریکی 10 پوند اینچ به 600 پوند در اینچ (قبل از برسی درصد راندمان) افزایش می یابد.
اگر یک چرخ دنده پینیون و قسمت نصب آن تعداد دندانه های یکسانی داشته باشند، کاهشی اتفاق نمی افتد و نسبت دنده 1:1 است. دنده به عنوان یک چرخ دنده معرفی شده است و عملکرد اصلی آن تغییر جهت چرخش به جای کاهش سرعت یا افزایش گشتاور است.
بخوانید: پمپ وکیوم متحد
5- گیربکس کاهنده سیاره ای
ارزیابی نسبت دنده در یک گیربکس کاهش سیاره ای کمتر بصری است زیرا به تعداد دندانه های چرخ دنده های حلقه و چرخ دنده های خورشیدی بستگی دارد. چرخ دنده های سیاره ای مانند چرخ دنده های معمولی عمل می کنند و بر ضریب دنده تأثیر نمی گذارند. نسبت دنده سیاره ای برابر است با مجموع تعداد دندانه های حلقه و خورشید تقسیم بر تعداد دندانه های دنده خورشیدی. به عنوان مثال، یک آرایش سیاره ای با یک چرخ دنده خورشیدی 15 دندانه و یک چرخ دنده حلقه 90 دندانه دارای نسبت 7:1 ([15 + 90]/15 = 7) است. آرایش چرخ دنده های سیاره ای می توانند نسبت های بین 3:1 تا 11:1 را بدست آورند. اگر نسبت کاهش بیشتری مورد نیاز باشد، می توان مراحل سیاره ای اضافی را اعمال کرد.
6- گیربکس کاهنده کرم زاویه راست
نسبت کاهش دنده در این نوع گیربکس کاهنده بر اساس تعداد دندانه‌های چرخ کرم جفت شده و تعداد نخ‌ها یا «شروع» روی کرم است. به طور مثال اگر کرم دارای دو بخش شروع و چرخ کرم نصب کننده دارای 50 دندانه باشد، نسبت دنده خروجی 25:1 (50/2 = 25/1) است.
به طور کلی هنگامی که یک سیستم چرخشی مانند موتور یا الکتروموتور نمی تواند گشتاور یا سرعت خروجی مناسب را تامین کند، یک کاهنده دنده ممکن است راه خوبی را ارائه دهد. درایوهای سیاره ای، شفت موازی و کرم زاویه راست از انواع گیربکس کاهش معمولی برای اعمال کاهش دنده هستند.
معیارهای انتخاب گیربکس کاهنده چیست؟
قبل از خرید گیربکس کاهنده، مهم است که چندین فاکتور مهم را در نظر بگیرید تا خرید مطمئن تر و کاربردی تری داشته باشید، از جمله:
یک گیربکس کاهشی برای تطبیق ویژگی‌های (سرعت و گشتاور) خروجی و محور ورودی یک مکانیسم استفاده میشود. به همین دلیل است که باید سرعت چرخش و گشتاور را بدانید.
بنابراین، بهتر است که از خود در مورد جنبه استفاده و کارکرد گشتاور بپرسید. کاهنده؛ گشتاور موتور را بهبود می بخشد و به عضو گیرنده یا متصل به خود اجازه می دهد تحت تأثیر گشتاور جدید حرکت کند. سازندگان گیربکس کاهنده گهگاه حداکثر و حداقل گشتاوری را (که بر حسب نیوتن متر، N.m ارائه می شود) نشان می دهند که می تواند توسط هر یک از قطعات آنها تامین شود. چگالی گشتاور بر اساس کاهش دهنده دنده تغییر می کند. به عنوان مثال، یک گیربکس کاهش سیاره ای چگالی گشتاور بالایی دارد.
هدف دیگر استفاده از گیربکس کاهنده، کاهش سرعت موتور می باشد. بنابراین، توصیه می کنیم که نسبت کاهش را برای برنامه خود در نظر بگیرید. با توجه به سرعت چرخش موتور، نسبت کاهش برای شناسایی سرعت چرخش خروجی استفاده می شود. این اطلاعات نیز توسط سازنده ها در صفحات محصول خود ارائه می شود و بر حسب دور در دقیقه (RPM) بیان می شود.
در نهایت، باید از خود پرسید که چه نوع گیربکس کاهنده ای برای شما مناسب‌تر است. شفت های خروجی و ورودی کاهنده شما می توانند شفت موازی، کواکسیال یا متعامد باشند. این بر اساس استفاده مورد نظر شما است.
سوالات متداول کاربران
گیربکس کاهنده چگونه کار می کند؟
برای کاهش سرعت ورودی از موتور و همچنین بهبود گشتاور تولیدی ورودی استفاده می شود.
تفاوت بین دنده کاهنده و گیربکس چیست؟
دنده کاهنده یک وسیله انتقال مکانیکی است که یک موتور را به یک بار محرکه متصل می کند که به گیربکس نیز معروف است.
مزیت گیربکس کاهنده چیست؟
مهم ترین مزیت گیربکس کاهنده، افزایش گشتاور تولید شده توسط ورودی از موتور و در عین حال کاهش سرعت ورودی.
