گیربکس خورشیدی یا گیربکس سیاره‌ای یکی از انواع گیربکس‌های صنعتی است که به دلیل کارایی بالا و طراحی منحصر به فرد خود در بسیاری از صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مقاله، به بررسی ساختار، عملکرد، و کاربردهای گیربکس خورشیدی خواهیم پرداخت و مزایا و معایب آن را در مقایسه با سایر انواع گیربکس‌ها مورد بررسی قرار خواهیم داد.
گیربکس خورشیدی چیست و از چه اجزایی تشکیل شده است؟
گیربکس خورشیدی که به آن گیربکس سیاره‌ای هم می‌گویند، نوعی گیربکس است که از تعدادی چرخ‌دنده برای کاهش سرعت و افزایش گشتاور استفاده می‌کند. این نوع گیربکس‌ها به علت ساختار خاص خود، قادر به ارائه نسبت تبدیل‌های بزرگ در حجم‌های کوچک هستند و به همین دلیل در سیستم‌های مختلف از جمله خودروها، ماشین‌آلات صنعتی، و تجهیزات سنگین کاربرد دارند.
اجزای اصلی گیربکس خورشیدی عبارتند از:
- چرخ‌دنده مرکزی یا خورشیدی: وظیفه انتقال قدرت بر عهده دنده خورشیدی است که در مرکز قرار گرفته و به شافت ورودی متصل است.
- چرخ‌دنده رینگی یا رینگ دندانه‌ای: این رینگ از سمت داخل به صورت دندانه‌دار طراحی شده است و چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای را درگیر می‌کند.
- چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای: اطراف چرخ‌دنده خورشیدی قرار گرفته‌اند و به حامل یا صفحه محافظ متصل هستند. درگیری با رینگ دندانه‌ای و چرخ‌دنده خورشیدی، عامل حرکت این چرخ‌دنده‌هاست.
- حامل، دیسک یا صفحه محافظ: چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای را در جای خود نگه می‌دارد و اغلب به شافت خروجی متصل می‌شود.
طرز کار گیربکس خورشیدی به چه شکل است؟
مکانیسم عملکرد گیربکس خورشیدی را می‌توان در سه مرحله اصلی خلاصه کرد.
۱- چرخش اولیه
چرخ‌دنده مرکزی یا خورشیدی که در مرکز گیربکس قرار گرفته، به شافت ورودی متصل است. بنابراین، با چرخش موتور یا منبع تغذیه، چرخ دنده خورشیدی هم به چرخش در می‌آید و حرکت اولیه را در داخل گیربکس ایجاد می‌کند. این حرکت مبنای انتقال قدرت و افزایش گشتاور قرار خواهد گرفت.
۲- درگیری چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای
چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای اطراف چرخ‌دنده مرکزی قرار دارند و به صفحه حامل متصل هستند. با چرخش چرخ‌دنده خورشیدی، این چرخ‌دنده‌ها به چرخش درآمده و حرکت ثانویه را در داخل گیربکس ایجاد می‌کنند.
۳- انتقال گشتاور به شافت خروجی
اگر چرخ‌دنده رینگی ثابت نگه داشته شود، با چرخش چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای صفحه حامل به حرکت درمی‌آید. در این حالت، صفحه محافظ به شافت خروجی متصل است و گشتاور را از شافت ورودی به شافت خروجی منتقل می‌کند.
البته حالت دیگری هم وجود دارد که در آن صفحه حامل ثابت قرار می‌گیرد و رینگ دندانه‌ای به شافت خروجی متصل می‌شود. در این حالت، دنده‌های سیاره‌ای به دور محور خود می‌چرخند و تبدیل گشتاور به صورت منفی صورت می‌گیرد.
یکی از دلایل محبوبیت گیربکس‌های خورشیدی همین انعطاف آنها در اتصال شافت ورودی و خروجی به هر یک از اجزای اصلی گیربکس (خورشید، حامل، رینگ دندانه‌ای) و دستیابی به نسبت‌های تبدیل متنوع با کارکردهای متفاوت است.
در ویدیوی زیر می‌توانید نمونه‌ای از عملکرد گیربکس خورشیدی سه‌مرحله‌ای را مشاهده فرمایید.
در چه صنایعی از گیربکس خورشیدی استفاده می‌شود؟
گیربکس‌های خورشیدی به دلیل کارایی بالا، حجم کم و توانایی انتقال نیروی زیاد در فضای محدود، در بسیاری از صنایع مورد توجه قرار می‌گیرند. برخی از صنایعی که از گیربکس خورشیدی استفاده می‌کنند عبارتند از:
- صنایع خودروسازی: در سیستم‌های انتقال قدرت و سیستم‌های فرمان.
- صنایع هوافضا: در سامانه‌های کنترل پرواز و تجهیزات زمینی.
- صنایع کشاورزی: در ماشین‌آلاتی مانند تراکتورها و کمباین‌ها.
- صنایع بسته‌بندی: در ماشین‌آلات بسته‌بندی و نوار نقاله‌ها.
- صنایع دریایی: در سیستم‌های محرکه کشتی‌ها و قایق‌ها.
- صنایع تولید برق: در توربین‌های بادی و تجهیزات انرژی خورشیدی.
- صنایع معدنی: در ماشین‌آلات سنگین و تجهیزات استخراج معادن.
- صنایع غذایی و نوشیدنی: در خطوط تولید و بسته‌بندی.
- صنایع پتروشیمی و نفت و گاز: در پمپ‌ها و کمپرسورها.
گیربکس خورشیدی چه مزایایی دارد؟
گیربکس‌های خورشیدی نسل جدید گیربکس‌های صنعتی محسوب می‌شوند و کیفیت ساخت فوق‌العاده بالایی دارند. ساختار خاص این مدل‌ها باعث می‌شود سطح درگیری دنده‌ها با هم تا دو برابر یک گیربکس معمولی افزایش پیدا کند. این امر کاهش تنش و فشار به دنده‌ها را به همراه دارد که به معنی افزایش طول عمر محصول است. سایر مزایای گیربکس خورشیدی را می‌توان در موارد زیر خلاصه کرد:
- راندمان ۹۸ درصد (برای مقایسه، جالب است بدانید که راندمان بهترین مدل‌های گیربکس حلزونی که محصولات برند SEW است تنها ۸۵ درصد است.)
- طول عمر بالا به دلیل تقسیم متوازن بار در بین طبقات گیربکس
- لقی ناچیز به دلیل کیفیت ساخت بالای دنده‌ها
- قابلیت کوپل بسیار ساده با بسیاری از الکتروموتورها و مولد‌های قدرت
- کمترین وزن و حجم نسبت به اکثر مدل‌های گیربکس
- کارکرد بی‌صدا
- امکان تولید نسبت تولیدهای متنوع
گیربکس‌های خورشیدی چه محدودیت‌هایی دارند؟
گیربکس‌های خورشیدی، علی‌رغم مزایای فراوان، محدودیت‌ها و معایبی نیز دارند که در برخی موارد می‌تواند انتخاب شما را تحت تاثیر قرار دهد. برخی از این محدودیت‌ها عبارتند از:
- هزینه بالا: تولید گیربکس‌های خورشیدی به دلیل دقت بالا و مواد با کیفیت مورد نیاز، هزینه بالاتری نسبت به برخی از انواع دیگر گیربکس‌ها دارد.
- پیچیدگی طراحی: طراحی و ساختار گیربکس‌های خورشیدی پیچیده‌تر است و به تکنولوژی و دانش فنی بالایی نیاز دارد.
- نیاز به دقت بالا در مونتاژ: برای اطمینان از عملکرد بهینه، مونتاژ دقیق و صحیح اجزا بسیار حیاتی است.
- حساسیت به دما: در برخی شرایط دمایی بسیار بالا یا پایین، کارایی گیربکس‌های خورشیدی ممکن است کاهش یابد.
- نیاز به نگهداری دقیق‌تر: نگهداری دقیق و منظم برای اطمینان از عمر مفید و عملکرد صحیح گیربکس‌های خورشیدی ضروری است.
برای افزایش طول عمر گیربکس خورشیدی به چه نکاتی توجه کنیم؟
با توجه به تحمل گشتاور بالا و نسبت تبدیل بالا، دمای این دستگاه‌ها افزایش قابل توجهی دارد. بنابراین، مهمترین وظیفه در نگهداری از این محصول، روغن‌کاری و خنک‌کاری منظم است. روغن‌کاری مزایای زیر را به همراه دارد:
- کاهش اصطکاک بین قطعات و در نتیجه افزایش بازدهی
- کاهش و انتقال گرما از قطعات متحرک به محفظه
- محافظت از سطوح در برابر زنگ‌زدگی
- کاهش صدا
حتما باید از روغن دنده صنعتی استفاده کنید که توانایی تحمل فشار و انتقال حرارت از داخل به بیرون را داشته باشد و دارای مواد افزودنی EP باشد. روغن گیربکس خورشیدی باید در مرحله اول پس از ۱۰۰ ساعت و در مرحله دوم پس از ۱۰۰۰ ساعت تعویض شود.
نکات مهم دیگر
- گیربکس را هرگز روی سطوح ماشین‌کاری نشده نصب نکنید.
- پایه الکتروموتور را به شاسی پیچ نکنید.
- در صورت اعمال تنش یا بار بیش از حد، از محدودکننده گشتاور استفاده کنید.
- سطح محور ورودی و خروجی باید تمیز و گریس‌کاری شود تا از اکسید شدن محصول جلوگیری شود.
- قبل از استارت، حتی به صورت لحظه‌ای، داخل دستگاه روغن بریزید.
- هر ۳۰۰ بار، پیچ برنجی حاوی آهنربا را باز کنید و براده‌های جمع شده روی آن را تمیز کنید. در صورت زیاد بودن براده‌ها، حتما برای عیب‌یابی و سرویس دستگاه اقدام کنید.
- از باز کردن و تعمیر محصول توسط افراد غیرمجاز به شدت اجتناب کنید.
