گیربکس

در طراحی ماشین آلات صنعتی به تغییر سرعت و گشتاور بین موتور تا دیگر بخش‌ های دستگاه برای انتقال توان نیاز داریم و این کار با نصب دقیق و محاسبه شده انواع گیربکس انجام می‌ شود. گیربکس‌ های صنعتی علاوه‌ بر کاهش یا افزایش سرعت برای تنظیم گشتاور خروجی موتورها نیز کارایی دارند و حتی میتوان از آنها برای تقسیم توان در بخش‌ های مختلف سیستم و یا تغییر جهت دوران استفاده کرد.

انواع گیربکس صنعتی از جمله مهمترین تجهیزات در صنایع مختلف هستند. البته در هر صنعت و با توجه به الزامات فنی طراحی سیستم باید از ابزار صنعتی مناسب با ظرفیت کافی استفاده شود. لذا طیف گسترده از انواع گیربکس‌های حلزونی، خورشیدی، هلیکال و... طراحی شده است. هدف از نگارش این مطلب راهنمای کامل برای انتخاب و خرید انواع گیربکس صنعتی است. در ادامه با این تجهیزات و نحوه عملکرد تا مزایا و معایب هر کدام از انواع آنها آشنا خواهید شد.

گیربکس چیست؟

گیربکس صنعتی یک سامانه مکانیکی انتقال قدرت است که بین موتور و مصرف‌کننده نصب شده و وظیفه آن تبدیل نسبت سرعت و گشتاور مطابق نیاز ماشین می‌باشد. این تجهیز با ایجاد نسبت تبدیل مشخص بین محور ورودی و خروجی، معمولاً سرعت بالای موتور را کاهش داده و در مقابل گشتاور خروجی را افزایش می‌دهد. در نتیجه انرژی تولید شده توسط موتور به شکل قابل استفاده برای بارهای صنعتی در می‌آید.

نکته مهم آن است که گیربکس مولد توان نیست و توان مکانیکی را افزایش نمی‌دهد، بلکه با مبادله سرعت و گشتاور (مطابق قانون بقای انرژی) شرایط کاری مناسب برای مصرف‌کننده را فراهم می‌کند. برخی از گیربکس‌ها علاوه بر تغییر نسبت سرعت قادر به تغییر راستای انتقال قدرت یا تقسیم توان بین چند مسیر نیز هستند. به کمک گیربکس می‌توان از یک موتور استاندارد دور بالا برای راه‌اندازی تجهیزاتی که نیاز به گشتاور زیاد و سرعت کم دارند استفاده کرد، بدون آنکه نیاز به موتورهای خاص دور پایین باشد.

اصول طراحی و روش کار گیربکس صنعتی

طراحی گیربکس صنعتی بر اساس تحلیل تنش و عمر کاری دنده‌ها انجام می‌شود و پارامترهایی مانند نوع چرخ‌دنده، نسبت تبدیل، بارگذاری دینامیکی، جنس متریال، شرایط روانکاری و تلفات حرارتی در آن نقش اساسی دارند. در داخل گیربکس تعدادی چرخ‌دنده با پروفیل اینولوت در یکدیگر درگیر شده و حرکت دورانی را با نسبت سرعت مشخص از محور ورودی به محور خروجی منتقل می‌کنند.

در این فرآیند سرعت و گشتاور مطابق نسبت قطر دنده‌ها مبادله می‌شود، در حالی که توان مکانیکی تقریباً ثابت باقی می‌ماند. فرآیند انتقال قدرت در یک گیربکس به صورت زیر انجام می‌شود:

• موتور محرک توان مکانیکی را به شافت ورودی منتقل می‌کند.
• پینیون با چرخ‌دنده مقابل درگیر شده و حرکت را با نسبت مشخص منتقل می‌کند.
• در هر مرحله از درگیری دنده‌ها سرعت کاهش یافته و گشتاور افزایش می‌یابد (یا برعکس در افزاینده‌ها).
• گشتاور خروجی از طریق شافت خروجی به مصرف‌کننده منتقل می‌شود.

گیربکس یک مبدل نسبت سرعت است و قابلیت تنظیم پیوسته سرعت ندارد؛ کنترل سرعت تنها توسط تجهیزات کنترلی مانند اینورتر یا سروودرایو انجام می‌شود.

آشنایی با انواع گیربکس صنعتی

گیربکس‌ های صنعتی در انواع مختلفی طراحی می‌شوند که هر کدام برای کاربردهای خاصی بهینه شده و شرایط بهره‌برداری تخصصی دارند. مدل‌ های حلزونی رایج‌ ترین نوع هستند که برای نسبت‌های کاهش بالا مورد استفاده قرار می‌ گیرند. در این میان گیربکس‌های هلیکال به علت عملکرد بی‌صدا و راندمان بالا و یا گیربکس‌های خورشیدی با ساختار فشرده و قابلیت توزیع بار یکنواخت در سیستم‌ های پرسرعت محبوبیت بالایی دارند. انواع گیبرکس به قرار زیر هستند:

• گیربکس حلزونی
• گیربکس خورشیدی
• گیربکس هلیکال (شفت مستقیم)
• گیربکس سایکلو
• گیربکس کرانویل پینیون

گیربکس حلزونی (Worm Gearbox)

گیربکس حلزونی  نوعی گیربکس با محورهای متقاطع (معمولاً ۹۰ درجه) است که انتقال قدرت در آن توسط تماس مارپیچ و چرخ‌دنده حلزونی انجام می‌ شود. به دلیل ماهیت لغزشی درگیری دنده‌ها، این گیربکس‌ ها قادرند نسبت تبدیل‌ های بالا را در یک مرحله ایجاد کنند.

در این سیستم با کاهش سرعت ورودی، گشتاور خروجی افزایش یافته و بخشی از توان به صورت حرارت تلف می‌ شود، بنابراین راندمان آن نسبت به گیربکس‌ های دنده‌ای غلتشی کمتر است. در شرایطی که زاویه مارپیچ کوچک باشد، گیربکس خاصیت خودقفل‌شوندگی پیدا می‌ کند و از برگشت بار جلوگیری می‌کند، به همین دلیل در برخی مکانیزم‌ های نگهدارنده بار استفاده می‌ شود.

مزایا:

• نسبت تبدیل زیاد در یک طبقه
• حرکت نرم و صدای کم
• تغییر جهت ۹۰ درجه
• امکان خودقفل‌شوندگی در شرایط طراحی خاص
• ابعاد فشرده

معایب:

• راندمان پایین (معمولاً 50–90٪)
• تولید حرارت زیاد و وابستگی شدید به روانکاری
• استهلاک بیشتر دنده‌ها
• مناسب نبودن برای کار مداوم توان بالا
• حساس به شوک‌ های شدید

کاربردها:

کاربرد گیربکس صنعتی حلزونی عموماً در سطح صنایع معمول و انجام کارهای سبک و متوسط است. این گیربکس‌ها با قابلیت نسبت کاهش بالا، خود قفل شوندگی، ساختار فشرده و طراحی ساده از کاربردی‌ترین مدل‌ها در صنایع معمولی مانند فضاهای کارگاهی و کارخانه‌ای هستند.

بیشترین کاربرد مدل‌های حلزونی برای طراحی ماشین آلات بالابر و انتقال مواد از قبیل جرثقیل‌ها، وینچ‌ها و یا نوار نقاله‌های صنعتی است. اما برای طراحی دیگر ماشین آلات ساده صنعتی از قبیل همزن‌ها، سیستم‌های کنترل شیرآلات صنعتی و تنظیم سرعت ماشین آلات در صنایع غذایی و یا صنایع چاپ کاربردی گسترده دارند. تا جاییکه عملاً تنها مدل استفاده شده برای ساخت ماشین آلات برش، سوراخکاری و پرس در کارگاه‌های صنعتی است.

گیربکس خورشیدی (Planetary Gearbox)

گیربکس‌ صنعتی خورشیدی انتخاب برتر برای کار در فضای محدود و در عین حال نیاز به گشتاور و قدرت بالا هستند. این گیربکس‌ها در فهرست گران‌ترین مدل‌ها قرار می‌گیرند و تنها در مواردی که حساسیت طراحی ماشین آلات صنعتی بسیار زیاد است و باید گشتاور دقیقی را تولید نمایند، از این مدل‌ها استفاده می‌کنند.

گیربکس خورشیدی دارای چرخ دنده مرکزی (خورشید) به همراه چند چرخ دنده سیاره‌ای است که دور آن می‌چرخند. یک ساختار مکانیکی حامل، چرخ دنده‌های سیاره‌ای را نگه می‌دارد و تمام آنها داخل یک رینگ دنده‌ای قرار گرفته‌اند. این چیدمان به ظاهر بسیار پیچیده و ساخت آن دشوار است، اما با قابلیت هم مرکز امکان انتقال قدرت بالا در فضاهای کوچک و فشرده را فراهم می‌کند. همچنین توزیع بار در بین چند دنده سیاره‌ای باعث می‌شود تا ظرفیت باربری بسیار بالایی تولید شده و توان تحمل بارهای ضربه‌ای را داشته باشد.

مزایا:

•  چگالی توان بالا (Power Density)
• توزیع یکنواخت تنش بین چند سیاره
• راندمان بالا در هر طبقه (≈95–98٪)
• طراحی هم‌محور و طول محوری کم
• امکان چندطبقه‌سازی برای نسبت‌های بالا
• لقی کم در مدل‌های دقیق (Precision Grade)

معایب:

• پیچیدگی طراحی و تلرانس ساخت بالا
• هزینه اولیه بیشتر نسبت به حلزونی/هلیکال ساده
• نیاز به هم‌محوری دقیق در نصب
• تعمیرات تخصصی‌تر (به‌ویژه در مدل‌ های چندطبقه)

کاربردها:

کاربردهای گیربکس خورشیدی کاملاً وابسته به طراحی فشرده، نسبت توان به حجم بالا، راندمان عالی و قابلیت تحمل بارهای سنگین است. تا جاییکه همیشه ردپایی از این مدل‌های پیچیده در صنایع پیشرفته و حساس دیده می‌ شود. استفاده از این مدل‌های خورشیدی زمانی توجیه اقتصادی دارد که به ترکیبی از گشتاور بالا، دقت، طول عمر و طراحی فشرده نیاز داشته باشیم. بیشترین کاربرد مدل‌ های خورشیدی در سیستم‌های رباتیک و اتوماسیون برای ساخت مفاصل ربات‌های صنعتی است. همچنین برای طراحی سیستم‌های موقعیت‌یابی ماشین آلات CNC و یا گیربکس خودروهای هیبریدی و الکتریکی نیز استفاده می‌ شوند.

گیربکس هلیکال (Helical Gearbox)

گیربکس‌ هلیکال یا همان شفت مستقیم با استفاده از چرخ دنده‌های مارپیچی (هلیکال) ساخته شده‌اند که دندانه‌های این نوع چرخ دنده به صورت مایل نسبت به محور چرخش قرار دارد. این روش طراحی باعث درگیری تدریجی اما مداوم دنده‌ها در یکدیگر شده و عملکرد نرم‌تری نسبت به چرخ دنده‌های ساده تولید می‌کند. به دلیل راندمان بالا و اتلاف انرژی کم، این گیربکس یکی از رایج‌ ترین انتخاب‌ها در کاربردهای صنعتی پیوسته محسوب می‌شود و تعادل مناسبی میان طول عمر، مصرف انرژی و هزینه نگهداری فراهم می‌کند.

مزایا:

• راندمان بالا (معمولاً 94–98٪)
• مناسب کار دائم (Continuous Duty)
• صدای کم و ارتعاش پایین
• تحمل بارهای سنگین
• عمر کاری زیاد
• هزینه چرخه عمر پایین

معایب:

• ایجاد نیروی محوری روی یاتاقان
• قیمت اولیه بیشتر از حلزونی
• ابعاد بزرگ‌تر از خورشیدی در گشتاور برابر
• نیاز به روانکاری مناسب

کاربردها:

انواع گیربکس صنعتی هلیکال به دلیل عملکرد بی‌صدا، راندمان بالا و تحمل بارهای سنگین یکی از همه کاره‌ترین مدل‌ها محسوب می‌شوند. در شرایطی اگر نیاز به تعادل بهینه بین قدرت، دوام، راندمان و عملکرد آرام در پروژه‌های صنعتی داشته باشید، انتخاب مدل‌های هلیکال بهترین پیشنهاد است.

توانایی عالی برای انتقال قدرت کافی است تا به گزینه شماره یک در صنایع فولاد و طراحی سیستم‌های نورد و یا صنایع سیمان برای ساخت انواع آسیاب‌ها تبدیل شود. همچنین در صنایع پتروشیمی از هلیکال برای ساخت پمپ‌های فشار قوی و کمپرسورهای گاز استفاده می‌کنند. از طرفی این مدل‌ها می‌توانند کاربردهای عمومی‌تر در فضاهای سبک کارخانه‌ای مانند میکسرها، همزن‌ها و نوار نقاله‌های صنعتی داشته باشند.

گیربکس سایکلو (Cycloidal Gearbox)

در گیربکس‌ صنعتی سایکلو از یک دنده محرک خارج از مرکز به همراه بلبرینگ غلطکی و یک دنده حلقه‌ای ساکن با پین‌های داخلی استفاده شده است. حرکت خارج از مرکز جز سایکلوئیال را وادار به چرخش می‌کند تا درگیری غلطشی ایجاد شده و کنترل سرعت و گشتاور خروجی گیربکس فراهم شود.

تکنولوژی سایکلو ساختار تخصصی و با کارایی بالا است که می‌تواند ترکیب بسیار خوبی از نسبت کاهش بالا در یک مرحله را فراهم آورد. همچنین این ساختار تحمل خوبی در برابر شوک و بارهای ضربه‌ای داشته و مقدار لقی بسیار کمی را تولید می‌کند. اما به هر حال طراحی پیچیده و بسیار گران قیمتی دارند و جز در شرایط سخت صنعتی و نیازهای دینامیکی از مدل‌های خاص سایکلو استفاده نمی‌کنند.

مزایا:

• نسبت تبدیل بالا در یک مرحله
• تحمل بسیار عالی بارهای ضربه‌ای و شوک
• لقی بسیار کم
• عمر خستگی بسیار زیاد
• مقاومت بالا در شرایط محیطی خشن
• قابلیت تحمل بار شعاعی و محوری بالا

معایب:

•  هزینه اولیه بالاتر
• وزن بیشتر نسبت به خورشیدی هم‌گشتاور
• سرعت ورودی محدودتر
• نیاز به مونتاژ دقیق

کاربردها:

مدل‌های سایکلو به دلیل تحمل بارهای شوکی سنگین، لقی بسیار کم و عمر طولانی عمدتاً برای استفاده در کاربردهای سخت صنعتی و با دقت بالا استفاده می‌شوند. اگرچه قیمت گیربکس سایکلو بالا و طراحی آنها بسیار پیچیده است، اما برای استفاده در محیط‌های بسیار خشن و یا کاربردهای بسیار دقیق که خارج از توان گیربکس‌های معمولی حلزونی و یا هلیکال است، به گزینه قابل اطمینان و مقاوم تبدیل می‌شوند.

مهمترین کاربرد انواع گیربکس صنعتی سایکلو برای طراحی سیستم‌های رباتیک و اتوماسیون پیشرفته است. ماشین ابزارها، سیستم‌های موقعیت‌یابی، میکسرها و یا همزن‌ها در صنایع سنگین و یا سیستم‌های چرخشی در دستگاه‌های پیشرفته پزشکی از جمله موارد کاربرد گیربکس سایکلو است.

گیربکس کرانویل پینیون (Crown & Pinion Gearbox)

گیربکس‌های کرانویل پینیون از دو چرخ دنده مخروطی با دنده‌های مستقیم و مارپیچی تشکیل شده است. در این ساختار پینیون چرخ دنده کوچک محرک است که کرانویل یا همان دنده بزرگ تاجی شکل را می‌چرخاند. محورهای این دو چرخ دنده عمود بر هم هستند و در یک نقطه مرکزی متقاطع می‌شوند. کرانویل پینیون انتخاب کارآمد برای تغییر جهت محور با زاویه ۹۰ درجه است که برای استفاده در کارهای پرسرعت و کم صدا انتخاب می‌شوند. انواع کرانویل پینیون را در مدل‌های مخروط با دنده مستقیم و یا مخروط با دنده مارپیچ می‌سازند. مدل با دنده مارپیچ عملکرد نرم‌تر و بی‌صدا‌تری دارد.

مزایا:

• تغییر جهت ۹۰ درجه انتقال توان
• طراحی قوی و ساده
• قابلیت تعمیر و نگهداری آسان
• راندمان نسبتاً خوب (≈85–90٪)
• مناسب برای گشتاور متوسط تا سنگین

معایب:

• مستعد ایجاد نیروهای محوری و شعاعی بالا
• مستعد ایجاد سر و صدا و لرزش زیاد در سرعت‌های بالا
• نیازمند به نصب دقیق و کاملاً تراز شده
• کاهش قابل توجه راندمان در سرعت‌های بسیار بالا

کاربردها:

خرید گیربکس صنعی کرانویل پینیون به عنوان یک سیستم انتقال قدرت با قابلیت تغییر جهت عمدتاً برای کاربردهای کلاسیک و طراحی محورهای متقاطع است. کاربرد اصلی این سیستم‌ها معمولاً در طراحی دیفرانسیل خودروهای تجاری یا سنگین و ماشین آلات صنعتی با سرعت متوسط است. اما در صنایع فلزی و معدنی و برای طراحی درایور نوار نقاله‌ها، دستگاه‌های نورد و یا سنگ شکن نیز از این نوع استفاده می‌کنند. همچنین می‌تواند سیستم انتقال توان ایده‌آل در خطوط تولید کارخانه‌ای نیز باشد.

راهنمای خرید گیربکس صنعتی

انتخاب و خرید گیربکس صنعتی مناسب نیازمند توجه به پارامترهای فنی، شرایط کارکرد و توجیه اقتصادی است. هر نوع گیربکس با هر مقدار ظرفیتی نمی‌تواند پاسخگوی نیازهای خاص شما باشد. قیمت گیربکس صنعتی قابل توجه است و قاعدتاً علاقه ندارید که پس از صرف هزینه سنگین با سیستمی روبرو شوید که نیاز شما را تامین نمی‌کند. در ادامه یک راهنمای خرید به شکل مرحله‌ای و با رویکرد چک لیست تهیه کرده‌ایم.

🔹مرحله اول: مشخص کردن نیازهای فنی

برای خرید گیربکس صنعتی ابتدا باید نوع بار یکنواخت و یا متناوب را مشخص کرده و حداکثر گشتاور خروجی مورد نیاز پروژه را برآورد کنید. از طرفی به اطلاعاتی از قبیل سرعت موتور محرک در سمت ورودی گیربکس و سرعت مورد نیاز برای کارکرد ماشینی نیاز دارید. این اطلاعات برای آن است که نسبت تبدیل آن را انتخاب کرده و مقدار گشتاور تولید شده آن را ارزیابی کنید.

🔹مرحله دوم: انتخاب نوع گیربکس

در مرحله اول چشم انداز دقیق از شرایط پروژه و پارامترهای فنی دارید. حالا وقت آن است که براساس اطلاعات اولیه نوع گیربکس مورد نیاز پروژه را انتخاب کنید. جدول زیر یک راهنمای کلی برای مقایسه قابلیت‌های کاربردی انواع گیربکس صنعتی است:

🔹مرحله سوم: ملاحظات نصب و محیط کار

در این مرحله باید محل نصب و شرایط محیط کار انواع گیربکس صنعتی را بررسی کنید. مواردی مانند:

• آیا به گیربکس پایه‌دار یا فلنجی نیاز دارید؟
• آیا اتصال به موتور به شکل کوپل مستقیم است یا با تسمه انجام می‌شود؟
• درجه حفاظت مورد نیاز در محیط پروژه چقدر است؟
• آیا برای کار مداوم به سیستم‌های خنک کننده مانند فن نیاز دارید؟
• نوع روانکاری روغن یا گریس و بازه‌های تعویض و سرویس چگونه است؟

مرحله چهارم: انتخاب برند و تامین کننده

حالا که می‌دانید برای چه نوع پروژه‌ای به چه نوعی نیاز دارید و در عین حال شرایط نصب و محیط کار را بررسی کرده‌اید. وقت آن است که در بازار به دنبال گیربکس مناسب از برندی معتبر باشید. در این‌باره توصیه می‌کنیم که حتماً به نکاتی از قبیل اعتبار برند، گارانتی محصولات، پشتیبانی و تامین قطعات و کاتالوگ فنی تمام محصولات توجه کنید.

برندهای مطرح تولید کننده گیربکس

در حال حاضر برندهای مطرح تولید کننده گیربکس در بازار ایران به قرار زیر هستند:

• SEW آلمان
• NORD آلمان
• WEM آلمان
• Bonfiglioli ایتالیا
• Rossi ایتالیا
• Matovario ایتالیا
• Yilmaz ترکیه
• Sumitomo ژاپن
• Mitsubishi ژاپن

علاوه ‌بر این برندهای مطرح اروپایی و یا ژاپنی می‌توانید به محصول برخی برندهای مطرح چینی مانند Guomao، TAILI و Zeng نیز اعتماد کنید. همچنین برندهای مطرح ایرانی نیز در بازار داخلی و بین‌المللی می‌درخشند. محصول برندهای شاکرین، سهند، ایلماز و سپاهان نیز از بهترین‌های ایرانی بازار هستند.

قیمت گیربکس صنعتی

قیمت انواع گیربکس صنعتی علاوه‌ بر برند سازنده به فاکتورهای زیادی بستگی دارد. نوع گیربکس مهمترین عامل تعیین کننده قیمت است. تا جاییکه مدل‌ های هلیکال و یا حلزونی کاملاً اقتصادی و مدل‌ های خورشیدی یا سایکلو بسیار گران قیمت‌ تر هستند. همچنین اندازه و گشتاور نیز از عوامل اصلی تعیین محدوده قیمت هستند. زیرا هرچه ابعاد محصول بزرگتر باشد، قاعدتاً از متریال بیشتر در ساخت آنها استفاده شده و قدرت بالاتری را تولید می‌کنند. در این میان بهتر است عوامل تعیین کننده دیگر فروش گیربکس مانند جنس بدنه، جنس چرخ دنده‌ها، برند و گارانتی محصول را در نظر داشته باشید.

خرید گیربکس صنعتی از فروشگاه پیکاتک

خرید گیربکس صنعتی چالش کاملا مهندسی شده در تمام صنایع است. مهندسین هنگام طراحی ماشین آلات و راه‌اندازی سیستم‌ها باید به دنبال مدلی باشند که هم از نظر ظرفیت و هم از نظر متریال با شرایط پروژه همخوانی داشته باشد. اگر برای کارهای سنگین و یا مداوم به دنبال محصولی با راندمان بالا هستید، قاعدتاً مدل‌های هلیکال می‌توانند پیشنهاد کارآمد و اقتصادی باشند. این در حالی است که برای کارهای معمول با کاهش سرعت و قابلیت خود قفل شوندگی، خرید گیربکس حلزونی را توصیه می‌کنیم.

مدل‌های خورشیدی و یا سایکلو محصولات خاص و گران قیمت هستند که باید با بررسی کامل شرایط فرایند از قبیل نیاز به تراکم قدرت بالا، دقت عالی و یا مقاومت در برابر شوک یکی از آنها را انتخاب کنید. در این میان برای بررسی انواع محصولات از برندهای برجسته بازار می‌توانید از مشاوره تیم مهندسی پیکاتک استفاده کنید. فروشگاه اینترنتی پیکاتک مجری تخصصی عرضه و فروش گیربکس با بهترین قیمت و تحویل فوری در سراسر کشور است.