گیربکس هلیکال (شفت مستقیم)

اگر دغدغه طراحی دستگاهی با حرکت نرم و بی‌ صدا دارید و در عین حال قرار است تا سیستم انتقال توان دستگاه گشتاور بسیار سنگینی را تحمل نماید، به کارگیری گیربکس هلیکال بهترین انتخاب است. گیربکس‌ های هلیکال به علت تنوع در ساختار با قابلیت نصب در وضعیت‌های مختلف پایه‌ای، فلنجی و یا هالو شفت و همچنین امکان ترکیب شدن با انواع الکتروموتورهای تکفاز، سه فاز و حتی کولری در فهرست محبوب‌ ترین و کاربردی‌ ترین سیستم‌ های انتقال قدرت صنعتی قرار می‌ گیرند.

گیربکس هلیکال یا شفت مستقیم را باید نمونه جایگزین یا مکمل گیربکس‌ های حلزونی معرفی کنیم که با استفاده از چرخ دنده‌های مورب مارپیچی طراحی شده‌اند. دنده‌های مورب و مارپیچی این گیربکس‌ ها باعث حرکت نرم و تدریجی مادون روی چرخ دنده انتقال قدرت می‌شود. این مطلب با هدف معرفی، شناخت ویژگی‌ ها و راهنمای خرید گیربکس هلیکال است.

گیربکس هلیکال چیست؟

گیربکس‌ های هلیکال (Helical Gearbox) مکانیزم انتقال قدرت برای کاهش سرعت و افزایش گشتاور خروجی هستند، اما برخلاف گیربکس‌ های معمولی که با چرخ دنده‌ های ساده و موازی کار می کنند، در این مدل‌ ها از دنده‌های مورب و به شکل مارپیچ استفاده شده است. این طراحی باعث می‌شود تا دندانه‌ها به تدریج و بسیار نرم و کم صدا با یکدیگر درگیر شوند.

در یک گیربکس هلیکال تماس میان دنده‌ها از یک نقطه شروع شده و به تدریج در طول دندانه مارپیچی ادامه پیدا می‌کند. دندانه‌ها در ساختاری متوالی پشت سر هم درگیر می‌ شوند تا نهایتاً یک حرکت نرم و کم صدا اما قدرتمند و موثر شکل بگیرد.

این گیربکس‌ ها لغزش بسیار پایین، نرخ تماس بالا برای انتقال توان زیاد و استحکام خمشی خوبی دارند. اما نسبت به کیفیت روغن برای روانکاری دندانه‌ ها حساس هستند. از این مدل‌های هلیکال برای طراحی سیستم‌های صنعتی نیمه سنگین مانند نوار نقاله‌ها، بالابرها، میکسرها، پمپ‌ها و یا صنایع مونتاژی و خودروسازی استفاده می‌کنند.

عملکرد گیربکس هلیکال چگونه است؟

گیربکس‌های هلیکال با محورهای ورودی و خروجی موازی طراحی شده‌اند و توان را بدون تغییر جهت انتقال می‌دهند. ویژگی اصلی این گیربکس‌ها استفاده از دنده‌های مورب یا مارپیچی است که باعث درگیری تدریجی و نرم دندانه‌ها می‌شود و عملکردی آرام، کم صدا و یکنواخت ایجاد می‌کند.

مکانیزم کار به این صورت است که نیروی دورانی از موتور به پینیون هلیکال (چرخ دنده کوچک) منتقل می‌شود. دندانه‌های مورب پینیون به تدریج با دندانه‌های چرخ دنده هلیکال بزرگ‌تر درگیر شده و نیروی دورانی را منتقل می‌کنند. از آنجا که قطر چرخ دنده بزرگ بیشتر است، هر بار چرخش پینیون تنها بخش محدودی از دنده بزرگ را می‌چرخاند.

نتیجه این فرآیند، کاهش سرعت و افزایش گشتاور خروجی به صورت یکنواخت و قدرتمند است. برای رسیدن به نسبت تبدیل بالا، برخی گیربکس‌های هلیکال به صورت چند مرحله‌ای (multi-stage) طراحی می‌شوند، به طوری که چند جفت چرخ دنده پشت سر هم به تدریج سرعت را کاهش و گشتاور را افزایش می‌دهند.

یک نکته فنی مهم این است که دنده‌ های مورب علاوه بر نیروی شعاعی، نیروی محوری (axial thrust) نیز ایجاد می‌ کنند. بنابراین استفاده از یاتاقان‌های مناسب برای تحمل ترکیبی نیروهای شعاعی و محوری ضروری است. مدیریت صحیح این نیروها، همراه با روانکاری مناسب، یکی از دلایل دوام و طول عمر بالای گیربکس‌های هلیکال صنعتی است.

اجزای گیربکس هلیکال

گیربکس‌های هلیکال کارخانه‌های کوچک تبدیل نیرو هستند که در ابعاد جمع و جور طراحی شده اما کارهای بزرگی انجام می‌دهند. این کارخانه تبدیل نیرو از اجزای مختلفی تشکیل شده که به قرار زیر هستند:

🔹چرخ‌ دنده‌ های هلیکال (Helical Gears)

دنده‌های مارپیچی با فرم مورب هستند که معمولاً از فولاد آلیاژی سخت‌کاری شده و یا چدن باکیفیت ساخته می‌شوند. این بخش وظیفه انتقال نیرو و حرکت بین محورها را بر عهده دارد. همچنین دندانه‌های مورب این بخش به شکلی هستند که باعث درگیری نرم و بی‌صدا می‌شود.

🔹شفت یا محور (Shaft – Input & Output Shaft)

شفت ورودی توان را از موتور دریافت کرده و شفت خروجی آن را با سرعت کمتر و گشتاور بیشتر منتقل می‌کند. این محورها از فولاد مقاوم ساخته می‌شوند تا در برابر تنش پیچشی و بارهای عملیاتی دوام بالایی داشته باشند.

🔹بلبرینگ یا رولبرینگ (Bearings)

یاتاقان‌ها وظیفه نگهداری و تثبیت شفت‌ها را بر عهده دارند و بارهای شعاعی و محوری را تحمل می‌کنند. در گیربکس هلیکال معمولاً از بلبرینگ شیار عمیق یا رولبرینگ مخروطی استفاده می‌ شود تا نیروی محوری ناشی از دنده‌های مورب کنترل شود.

🔹پوسته یا هوزینگ (Housing / Casing)

پوسته محفظه‌ای مقاوم است که از قطعات داخلی در برابر ضربه و آلودگی محافظت می‌کند و محل استقرار یاتاقان‌هاست. این بخش معمولاً از چدن داکتیل برای مدل‌های سنگین یا آلومینیوم برای وزن کمتر و دفع حرارت بهتر ساخته می‌شود.

🔹سیستم آب‌ بندی (Sealing System)

سیستم آب‌ بندی شامل کاسه‌نمد و اورینگ است که از نشت روغن و ورود گردوغبار جلوگیری می‌کند. عملکرد صحیح این بخش برای حفظ روانکاری مناسب و افزایش طول عمر گیربکس ضروری است.

انواع گیربکس هلیکال

گیربکس‌های هلیکال از چرخ‌دنده‌های مارپیچی برای کاهش سرعت و افزایش گشتاور استفاده می‌کنند. مکانیزم عملکرد در همه مدل‌ها مشابه است، اما نحوه چیدمان دنده‌ها، تعداد مراحل و آرایش شفت‌ها تفاوت ایجاد می‌کند. انواع اصلی گیربکس هلیکال عبارت‌اند از:

✅گیربکس هلیکال شفت مستقیم (Inline Helical Gearbox)

این مدل دارای شفت ورودی و خروجی هم‌محور است و انتقال نیرو بدون تغییر زاویه انجام می‌شود. دنده‌های مارپیچی چند مرحله‌ای درون پوسته چدنی یا آلومینیومی قرار دارند و حرکت نرم، راندمان بالا (۹۰–۹۵٪) و دوام طولانی فراهم می‌کنند. این گیربکس‌ها برای نوار نقاله‌ها، غلطک‌های نورد، میکسرهای صنعتی و همزن‌های بزرگ مناسب هستند.

✅گیربکس هلیکال بول (Bevel Helical Gearbox)

گیربکس بول هلیکال ترکیبی از دنده‌های مخروطی (Bevel) و هلیکال است که امکان تغییر زاویه ۹۰ درجه را فراهم می‌کند. این طراحی مناسب انتقال قدرت در جهت عمود بر شفت ورودی است و توانایی تحمل بارهای بالا با حرکت نرم و کم صدا دارد. از این نوع گیربکس برای ماشین‌آلات صنعتی با طراحی دقیق و نیاز به تغییر زاویه محور مانند خطوط مونتاژ و انتقال مواد استفاده می‌شود.

✅گیربکس هلیکال آویز (Shaft Mounted Helical Gearbox)

این مدل بدون پایه و به صورت مستقیم روی شفت دستگاه نصب می‌شود. به دلیل نصب مستقیم، ابعاد جمع‌وجور و انتقال نیرو به‌طور مستقیم، برای نوار نقاله‌های کوچک و متوسط، ماردون‌ها و بالابرهای عمودی ایده‌آل است. این گیربکس‌ها امکان نصب سریع و صرفه‌جویی در فضا را فراهم می‌کنند.

✅گیربکس هلیکال شفت موازی (Parallel Shaft Helical Gearbox)

در این مدل، شفت ورودی و خروجی کاملاً موازی هستند اما روی یک محور قرار نمی‌گیرند. چند مرحله دنده هلیکال توان انتقال نیرو در راستای موازی را فراهم می‌کند. این نوع گیربکس کاربرد گسترده‌ای در صنایع سنگین دارد و در ساخت خطوط انتقال مواد، کمپرسورها، پمپ‌های صنعتی، سنگ شکن‌ها و کانوایرهای طولانی به کار می‌رود.

💡 جمع‌ بندی: هر نوع گیربکس هلیکال با توجه به آرایش شفت‌ها، نوع دنده‌ها و روش نصب، برای کاربرد خاصی بهینه شده است. شفت مستقیم برای صنایع سنگین و خطوط بلند، بول هلیکال برای تغییر زاویه، آویز برای نصب مستقیم و شفت موازی برای کاربردهای صنعتی متنوع مناسب هستند.

جدول مزایا و معایب گیربکس هلیکال

برندهای برتر گیربکس هلیکال

بازار گیربکس‌های هلیکال در ایران بسیار متنوع است و محصولات متعددی از برندهای اروپایی، ژاپنی، چینی و ایرانی حضور دارند. محصول برندهای اروپایی گران‌تر و تا حدودی بهتر از محصولات چینی و ایرانی بازار است. هر چند باید به نکته‌هایی از قبیل خدمات پس از فروش، گارانتی و تامین لوازم یدکی نیز توجه کرده باشید. بهترین برندهای تولید کننده گیربکس هلیکال در ایران به قرار زیر هستند:

• Sew ساخت آلمان
• Motovario ساخت ایتالیا
• Bonfiglioli ساخت ایتالیا
• NORD ساخت آلمان
• Flender ساخت آلمان
• Yilmaz ساخت ترکیه

علاوه‌ بر این برندهای اروپایی چندین نوع برند چینی مانند NMRV و یا NRV نیز حضور دارند که مدل‌های مختلف اما مرغوب هلیکال را تولید کرده‌اند. برندهای ایرانی نیز نماینده‌های دست و پا بسته‌ای نیستند. برند شاکرین اصفهان و یا سهند دور اصفهان انواع گیربکس هلیکال را با کیفیت خوب و توان رقابت بهترین‌های بازار جهانی تولید می‌کنند.

قیمت گیربکس هلیکال

بدون تردید باید گیربکس‌های هلیکال را به عنوان سیستم‌ های مکانیکی موثر کاهنده سرعت معرفی کنیم که به لطف طراحی دنده‌های مورب می‌توانند خروجی آرام، بدون صدا و کم لرزش را تولید کنند. راندمان بالا، تولید گشتاور زیاد، عمر طولانی و انتقال قدرت نرم همگی نکته‌های برجسته‌ای است که این گیربکس‌ها را به گزینه‌های کاملاً کاربردی تبدیل کرده‌اند.

اما هر گیربکس صنعتی زمانی بهترین است که کاملاً مطابق با شرایط پروژه مشخصات فنی آنها را بررسی کرده و محصول اورجینال برندهای اصلی بازار را تهیه کنید. قیمت این گیربکس‌ها تحت تاثیر فاکتورهای مختلف فنی و نوسان ارز تغییر میکند.

 معمولاً برندهای اروپایی به دلیل کیفیت ساخت، استانداردهای بالاتر و تکنولوژی پیشرفته‌تر قیمت بیشتری نسبت به نمونه‌های داخلی دارند. نوع گیربکس نیز در تعیین قیمت مؤثر است؛ به‌طور مثال مدل‌های شفت موازی که برای کاربردهای سنگین و انتقال توان بالا طراحی شده‌اند، معمولاً گران‌تر از مدل‌های آویز یا شفت مستقیم هستند و گیربکس‌های بول هلیکال نیز به دلیل استفاده از مجموعه دنده پینیون و کرانویل قیمت بالاتری دارند.

علاوه بر این، هرچه سایز گیربکس بزرگ‌تر باشد و برای بارهای سنگین‌تری طراحی شده باشد، هزینه آن افزایش می‌یابد. نسبت تبدیل نیز عامل تعیین‌کننده دیگری است؛ گیربکس‌های چند استیج (تا ۵ مرحله کاهنده) که برای دستیابی به دور خروجی پایین‌تر و گشتاور بالاتر طراحی می‌شوند، به دلیل پیچیدگی بیشتر و تعداد قطعات بالاتر، قیمت بیشتری نسبت به مدل‌های تک استیج دارند.

مشخصات فنی گیربکس‌ هلیکال

اگر قصد خرید گیربکس هلیکال دارید و در میان صدها مدل با ظرفیت‌های گوناگون باید مناسب‌ترین آنها را انتخاب کنید، چاره‌ای نیست جز آنکه با دقت پلاک مشخصات فنی هر مدل را بررسی کرده و پارامترهای مختلف را ارزیابی نمایید. پارامترهای فنی مانند:

🔸سایز فریم (Frame Size): سایز فریم بیانگر ابعاد کلی بدنه و فاصله مرکز شفت‌ها است و به‌طور غیرمستقیم ظرفیت انتقال گشتاور را نشان می‌دهد. هرچه سایز بزرگ‌تر باشد، گیربکس برای تحمل بارهای سنگین‌تر طراحی شده است.

🔸نوع شفت خروجی (Output Shaft Type): گیربکس‌های هلیکال معمولاً با شفت خروجی سالید (Solid Shaft) یا هالو (Hollow Shaft) عرضه می‌شوند. شفت سالید دارای قطر مشخص برای اتصال کوپلینگ است، در حالی‌که شفت هالو امکان نصب مستقیم روی شفت دستگاه را فراهم می‌کند.

🔸نوع نصب (Mounting Type): با توجه به طراحی ماشین‌آلات، گیربکس‌ها در مدل‌های پایه‌دار (Foot Mounted)، فلنجی (Flange Mounted) یا شفت‌مونت/آویز (Shaft Mounted) عرضه می‌شوند. انتخاب نوع نصب باید بر اساس فضای موجود و شرایط مکانیکی سیستم انجام شود.

🔸نسبت تبدیل (Gear Ratio): نسبت تبدیل نشان‌دهنده نسبت سرعت ورودی به سرعت خروجی است. گیربکس‌های تک‌مرحله‌ای معمولاً نسبت‌هایی تا حدود 8:1 یا 10:1 دارند، در حالی‌که مدل‌های چندمرحله‌ای می‌توانند نسبت‌هایی تا 200:1 یا بیشتر ارائه دهند.

🔸گشتاور خروجی (Output Torque): مهم‌ترین پارامتر انتخاب گیربکس است که با واحد نیوتن‌متر (Nm) بیان می‌شود و نشان‌دهنده توان عملیاتی دستگاه است. این مقدار باید با در نظر گرفتن ضریب سرویس محاسبه شود تا از عملکرد ایمن در شرایط بار واقعی اطمینان حاصل گردد.

🔸سرعت ورودی و خروجی (Input/Output Speed): سرعت ورودی باید با سرعت نامی الکتروموتور (معمولاً 750، 1000، 1500 یا 3000 دور بر دقیقه) هماهنگ باشد. سرعت خروجی نیز بر اساس نسبت تبدیل تعیین می‌شود.

🔸جنس چرخ‌دنده‌ها (Gear Material): چرخ‌دنده‌های هلیکال معمولاً از فولاد آلیاژی سخت‌کاری‌شده ساخته می‌شوند و تحت عملیات حرارتی مانند کربوره یا نیتراسیون قرار می‌گیرند تا مقاومت سایشی و استحکام خمشی بالایی داشته باشند.

🔸درجه حفاظت و شرایط محیطی (Protection & Environment): درجه حفاظت IP معمولاً مربوط به الکتروموتور متصل به گیربکس است. برای محیط‌های مرطوب، پر گردوغبار یا انفجاری باید استانداردهای حفاظتی مناسب مانند IP بالا یا در صورت نیاز استاندارد ATEX در نظر گرفته شود.

🔸ضریب سرویس (Service Factor – SF): ضریب سرویس بیانگر میزان اطمینان طراحی گیربکس نسبت به بار اعمالی است. هرچه این عدد بزرگ‌تر باشد، گیربکس توانایی تحمل بارهای ضربه‌ای و شرایط کاری سخت‌تر را دارد.

راهنمای خرید گیربکس هلیکال

در نظر گرفتن پارامترهای فنی مهمترین نکته برای خرید انواع گیربکس هلیکال است، اما همه ماجرا نیست. یک گیربکس برای آنکه در بهترین شرایط نصب شده و تا سال‌ها بدون عیب فعالیت کند، باید ملاحظات گوناگون فنی را بررسی کنید. چک لیست زیر به شما کمک می‌ کند تا بهترین محصول را مطابق با شرایط پروژه انتخاب کنید:

1. ابتدا باید پارامترهای فنی اولیه از قبیل توان موتور، نسبت تبدیل و گشتاور خروجی مورد نیاز پروژه را ارزیابی نمایید.
2. سرعت موتور در سمت ورودی و حداکثر سرعت عملکرد ماشین در سمت خروجی را بررسی کنید.
3. ارزیابی کنید که در پروژه مورد نظر به چه نوع آرایش محورها مانند شفت مستقیم، هالو شفت و یا فلنج‌دار نیاز دارید؟ همچنین شرایط نصب گیربکس اعم از روی زمین (پایه‌ای) و یا اتصال به بدنه دستگاه (آویز) را در نظر بگیرید.
4. جهت خروجی شفت با عملکرد راستگرد و یا چپگرد اهمیت زیادی دارد.
5. برای بارهای سبک و یکنواخت گیربکس هلیکال با ضریب سرویس 1.25 کافی است. اما برای بارهای ضربه‌ای و سنگین محصولی با ضریب سرویس بالای 1.75 تهیه کنید.
6. به جنس چرخ دنده گیربکس و جنس پوسته بدنه آن نیز توجه کنید. بدنه‌های چدنی برای توان‌های بالا و بدنه‌های آلومینیومی برای دفع بهتر حرارت در کارهای مداوم مناسب هستند.

پیکاتک به‌ عنوان فروشگاه تخصصی تجهیزات صنعتی و انتقال قدرت، مجموعه‌ای متنوع از گیربکس‌های هلیکال صنعتی را با اطلاعات فنی شفاف، قیمت رقابتی و مشاوره تخصصی ارائه می‌ دهد. برای مشاوره فنی و بررسی قیمت گیربکس هلیکال می‌ توانید با کارشناسان فروش پیکاتک تماس بگیرید. کارشناسان پیکاتک به شما کمک می‌ کنند تا از میان انبوه محصولات و برندهای مختلف بهترین نوع گیربکس را مطابق با شرایط پروژه و مقدار بودجه انتخاب نمایید.