انتخاب صحیح و مناسب گیربکس میتواند علاوه بر عملکرد صحیح در سیستم، از وارد کردن خسارات جلوگیری کند و عمر مفید هر موتور را به حداکثر برساند. همانطور که میدانید، وظیفه اصلی گیربکس، تغییر در سرعت و نیروی ورودی و افزایش گشتاور خروجی است. نمونه های آن را به طور گسترده در خودرو ها و صنایع دیده اید.
از آنجایی که قدرت و سرعت ورودی به گیربکس، تعیین کننده گشتاور خروجی میباشد در ادامه این مطلب به برسی نحوه محاسبه توان ورودی و گشتاور خروجی در گیربکس ها میپردازیم.
در انتهای مقاله نیز لینک ماشین حساب آنلاین برای محاسبه گشتاور خروجی و توان الکتروگیربکس و الکتروموتور، قرار گرفته که میتواند فرایند محاسبه را آسان کند.
محاسبه توان و گشتاور گیربکس
جهت درک بهتر و استفاده راحت تر شما از فرمول ها، به ترتیب از توان ورودی شروع میکنیم و سپس نحوه محاسبه توان خروجی را برایتان بازگو میکنیم.
نحوه محاسبه توان گیربکس (توان ورودی)
اولین جایی که باید هنگام اندازه گیری یک گیربکس آن را برسی کرد، مقدار گشتاور خروجی و سرعت مورد نیاز است. اما هنگامی که گشتاور و سرعت مشخص شد، برای محاسبه توان باید مقدار قدرت ورودی مورد نیاز موتور را هم بدانید (به ویژه اگر گیربکس از یک موتور القایی AC استفاده می کند، جایی که میزان قدرت (معمولاً بر حسب اسب بخار داده می شود) به عنوان یک عامل کلیدی در الکتروموتور استفاده می شود.
رابطه بین کار و قدرت
W = F × D
- W همان کار است که با واحد ژول نمایش داده میشود.
- F همان نیرو است که با واحد نیوتن نمایش داده میشود.
- D همان فاصله است که با واحد متر نمایش داده میشود.
در گام بعدی باید توان مکانیکی را بشناسیم. توان مکانیکی سرعت زمانی است که کار در آن انجام می شود یا به عبارتی در سامانه‌های چرخشی توان برابرست با حاصل‌ضرب گشتاور τ و سرعت زاویه‌ای ω. بنابراین طبق تعاریف فرمول زیر حاصل میشود :
- P همان توان مکانیکی است که با واحد وات نمایش داده میشود.
- W همان کار است با واحد ژول که در پاراگراف قبل به آن پرداختیم.
- t همان زمان است که با واحد s ثانیه نمایش داده میشود.
P = (F × d) ÷ t
معادلات قدرت برای موتورهای الکتریکی (واحدهای متریک)
- P همان قدرت مکانیکی است که با واحد (W) نمایش داده میشود.
- T همان گشتاور است که با واحد نیوتن متر (Nm) نمایش داده میشود.
- ω همان سرعت زاویه ایست که با واحد رادیان بر ثانیه (rad/s) نمایش داده میشود.
معادله تبدیل از وات به اسب بخار
اگرچه واحد قدرت SI وات است اما در بحث قدرت موتور اغلب واحد اسب بخار استفاده می شود. در دهه 1780، جیمز وات و متیو بولتون 1 اسب بخار (horsepower) را 33000 فوت پوند در دقیقه تعریف کردند که معادل 44742 نیوتن متر در دقیقه است.
تبدیل آن از Nm/min به Nm/s به ما 746 نیوتن متر بر ثانیه یا 746 وات می دهد. بنابراین، برای تبدیل توان از وات به اسب بخار، توان را بر حسب وات بر 746 تقسیم کنید و به صورت معادله زیر مینویسیم :
hp = P ÷ 746
معادلات نیرو برای موتورهای الکتریکی
در کاربردهای گیربکس، گشتاور و سرعت اغلب در واحدهای امپریال داده می شود. در این موارد، اسب بخار را می توان مستقیماً با استفاده از ضریب تبدیل محاسبه کرد. وقتی گشتاور بر حسب پوند فوت و سرعت بر حسب دور در دقیقه داده می شود طبق معادله زیر حساب میکنیم :
P = (T × ω) ÷ 5252
- P همان قدرت مکانیکی است که با واحد (W) نمایش داده میشود.
- T همان گشتاور است که با واحد پوند-فوت نمایش داده میشود.
- ω همان سرعت زاویه ایست که با واحد rpm نمایش داده میشود.
- 5252 مساوی است با 33,0000 ft-lb/min ÷ 2π rad/rot
P = (T × ω) ÷ 63025
- P همان قدرت مکانیکی است که با واحد (W) نمایش داده میشود.
- T همان گشتاور است که با واحد پوند-فوت نمایش داده میشود.
- ω همان سرعت زاویه ایست که با واحد rpm نمایش داده میشود.
- 63,025 مساوی است با 33,000 ft-lb/min * 12 in/ft ÷ 2π rad/rot
بخوانید: خرید گیربکس چینی | کاتالوگ و قیمت
توان ورودی برای گیربکس ها
هر معادله برای قدرت مکانیکی که بالاتر به طور کامل برسی کردیم، بسته به واحدهای گشتاور و سرعت مورد استفاده، می تواند هنگام اندازه گیری یک گیربکس اعمال شود.
با این حال، هنگام تعیین توان ورودی مورد نیاز برای موتور، کارایی مجموعه گیربکس در انتقال آن نیرو به بار باید در نظر گرفته شود. بنابراین، صرف نظر از اینکه از کدام معادله بالا برای محاسبه توان خروجی مورد نیاز استفاده می شود، توان ورودی مورد نیاز در موتور به صورت زیر محاسبه می شود: ( η = راندمان گیربکس )
توجه داشته باشید که راندمان بسته به موتور، نوع دنده مورد استفاده و نسبت دنده می تواند بسیار متفاوت باشد. به عنوان مثال، موتورهای چرخ دنده ای که از دنده های هیپووئید استفاده می کنند، می توانند بازدهی بیش از 90 درصد داشته باشند، در حالی که آنهایی که از چرخ دنده های حلزونی استفاده می کنند، می توانند بازدهی بین کمتر از 40 درصد تا حدود 80 درصد داشته باشند.
نحوه محاسبه گشتاور گیربکس (گشتاور خروجی)
قدرت و سرعت دو عامل تعیین کننده گشتاور خروجی گیربکس است. گشتاور خروجی نامی الکتروگیربکس با قدرت انتقال نامی و سرعت خروجی نامی آن و گشتاور خروجی واقعی آن با قدرت انتقال واقعی (اندازه بار) و سرعت خروجی واقعی تعیین می شود. شما باید یک الکتروگیربکس مناسب انتخاب کنید و ایمنی محصول را در حین استفاده بهبود بخشید و از استفاده بیش از حد یا غیر اصولی خودداری کنید.
به عنوان مثال اگر گشتاور خروجی نامی الکتروگیربکس کافی نباشد، ماشین کار نمی کند و شما میتوانید الکتروگیربکس را تعویض کنید و گیربکسی با توان نامی بزرگتر یا توان نامی ثابت و سرعت خروجی کم انتخاب کنید.
الزامات محاسبه گشتاور خروجی گیربکس
برای افزایش طول عمر الکتروگیربکس، محاسبه دقیق گشتاور خروجی ضروری است، که باید به این نکته توجه شود که آیا حداکثر گشتاور (TP) شتاب از حداکثر گشتاور بار الکتروگیربکس بیشتر است یا خیر؟ مراحل مختلف الکتروگیربکس دارای گشتاورهای خروجی متفاوتی هستند. آنها اغلب بر اساس مراحل به سه نوع تقسیم می شوند:
موتور دنده یک مرحله ای (معمولاً <10:1)، موتور دنده دو مرحله ای (معمولاً > 10:1 و ≤200:1) و موتور دنده سه مرحله ای (بعضی مارک ها گزینه سه مرحله ای ندارند؛ حداکثر نسبت کاهش 100:1 است؛ این >100:1 است.) موتور دنده با حداکثر نسبت کاهش 4592:1 می تواند به پنج مرحله برسد.
فرمول محاسبه گشتاور گیربکس
محاسبه گشتاور خروجی به دو روش زیر انجام میگیرد:
روش اول: اگر گشتاور ورودی موتور برحسب نیوتن متر و نسبت گشتاور گیربکس را داشته باشیم، طبق معادله زیر محاسبه میکنیم:
گشتاور خروجی = گشتاور ورودی موتور × نسبت گشتاور گیربکس
روش دوم: در صورتی که مقدار عددی گشتاور، دور خروجی گیربکس و ضریب استفاده را داشته باشید؛ میتوانید قدرت موتور گیربکس را از طریق فرمول زیر محاسبه کنید:
روش سوم: شما میتوانید تمام مراحل بالا را داخل ماشین حساب آنلاین انجام دهید و محاسبات را به آن بسپارید. این ماشین حساب به زبان اصلی میباشد اما میتواند بسیار فرایند محاسبه را آسان کند.
کلام پایانی
با مطالعه مقاله بالا، دید کاملی نسبت به نحوه محاسبه توان و گشتاور گیربکس پیدا کردید. سعی کردیم به ساده ترین شکل فرمول ها و کاربرد آنها را قرار دهیم تا فرایند محاسبه برایتان قابل درک باشد. درصورتی که نیاز به مشاوره بیشتر درباره محاسبه، کاربرد گیربکس و موضوعات مرتبط داشتید میتوانید پایین همین مقاله برایمان کامنت بگذارید و یا از طریق راه های ارتباطی در ساعات اداری با ما تماس بگیرید. مگاکو آماده ارائه مشاوره رایگان به شماست.
2 نظر در “محاسبه توان و گشتاور گیربکس”
سلام وقتتون بخیر باشه. برای محاسبه گشتاور گیربکس و توان گیربکس احتیاج به مشاوره دارم. میتونم اینجا سوالم رو بپرسم؟
سلام جناب پور مختاری. بله بفرمایید. میتونید داخل واتساپ هم با شماره 09122264410 با ما در ارتباط باشید.