گیربکس حلزونی

گیربکس حلزونی پایه‌ای‌ترین و ساده‌ترین نوع گیربکس‌های صنعتی است که برای پروژه‌های سبک تا نیمه‌سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد. آشنایی با ساختار و طرز کار گیربکس حلزونی کمک می‌کند تا ما بتوانیم به راحتی انواع گیربکس حلزونی را تشخیص دهیم. همچنین بررسی مزایا و معایب این گیربکس‌ها به ما اجازه می‌دهد تا انتخاب دقیق‌تری برای پروژه‌های خود داشته باشیم. در نهایت برای انتخاب نهایی و خریداری گیربکس حلزونی لازم است با نکات خاصی آشنایی داشته باشیم که در این مقاله مورد بحث قرار می‌گیرند.

طرز کار گیربکس حلزونی

اجزای اصلی گیربکس حلزونی شامل شافت ورودی، ماردون فولادی، چرخ دنده برنزی یا برنجی و شافت خروجی است که در یک پوست گرد هم می‌آیند. مکانیسم عملکرد گیربکس حلزونی بسیار ساده است. ماردون فولادی به شافت ورودی متصل است و با چرخش شافت ورودی به حرکت درمی‌آید. چرخ دنده برنجی هم به شافت خروجی متصل است. با حرکت ماردون، چرخ دنده نیز درگیر شده و به حرکت درمی‌آید و باعث انتقال گشتاور به شافت خروجی می‌شود. در تصویر زیر نحوه درگیری ماردون و چرخ دنده را ملاحظه می‌فرمایید که در کنار همدیگر، گشتاور را از شافت ورودی به شافت خروجی انتقال می‌دهند. جعبه دنده حلزونی از نوع گیربکس‌های کاهنده است. یعنی گشتاور خروجی را نسبت به گشتاور ورودی افزایش داده و تعداد دور در دقیقه را کاهش می‌دهد.

انواع گیربکس حلزونی از نظر ظاهری

گیربکس‌ها از نظر ساختار ظاهری می‌توانند به شکل مکعبی (کتابی) یا دایره‌ای (گرد) باشند. بیشتر برندهای دنیا در طراحی گیربکس از دو برند سرشناس ایتالیایی بونفیلیولی (Bonfiglioli) و موتوواریو (Motovario) الگوبرداری می‌کنند. بونفیلیولی تولید کننده گیربکس‌های گرد است و به همین دلیل این گیربکس‌ها گاهی گیربکس بونفیلیولی هم نامیده می‌شوند. گیربکس‌های موتوواریو هم به شکل کتابی یا مکعبی طراحی می‌شوند.

انواع شافت ورودی و خروجی گیربکس حلزونی 

یک موضوع مهم دیگر در تعیین انواع گیربکس حلزونی، نوع شافت ورودی و خروجی است. گیربکس‌های حلزونی بسته به نوع استفاده در دو نوع شافت‌دار، فلنج‌دار و هالوشافت در ورودی و خروجی ارائه می‌شوند. با ترکیب شکل ظاهری و نوع شافت‌های ورودی و خروجی، انواع گیربکس حلزونی به شکل زیر دسته‌بندی می‌شوند:

سالید شافت، هالوشافت و فلنج هرکدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند که در جدول زیر خلاصه شده است:

شافت (Shaft) یا سالید شافت (Solid shaft)

شافت یک میله است که به‌صورت مستقیم به موتور یا گیربکس متصل می‌شود و قدرت را انتقال می‌دهد. این نوع شافت گاهی سالیدشافت یا شافت توپر هم نامیده می‌شود و بیشتر در مواقعی استفاده می‌شود که نیاز به انتقال مستقیم و ثابت قدرت وجود دارد. پمپ‌ها، نوار نقاله‌ها و ماشین‌آلات صنعتی از نمونه‌های کاربرد این نوع شافت هستند. دقت بالا در انتقال قدرت و ساختار ساده و مستحکم مزایای شافت هستند.

هالوشافت (Hollow Shaft)

هالوشافت یا شافت توخالی، دارای حفره‌ای در مرکز خود است که اجازه می‌دهد شافتی دیگر از درون آن عبور کند یا به‌صورت مستقیم به شافت متصل شود. به عنوان مثال، فرض کنید یک موتور دارید که شافت خروجی آن یک شافت توپر (شافت عادی) است. این شافت می‌تواند از درون هالوشافت عبور کند و به این ترتیب شافت خروجی موتور مستقیماً به دستگاه یا قطعه دیگری متصل شود. در مواردی که هالوشافت به یک گیربکس متصل می‌شود، شافت خروجی گیربکس می‌تواند مستقیماً به هالوشافت موتور متصل شود. به این ترتیب، نیازی به استفاده از کوپلینگ یا اتصالات اضافی نیست.

هالوشافت‌ها در مواقعی کاربرد دارند که بخواهیم گیربکس را به صورت مستقیم به شافت خروجی موتور نصب کنیم. نوار نقاله‌ها و بعضی از ماشین‌آلات کشاورزی نمونه‌ای از این کاربرد هستند. نصب و اتصال راحت‌تر، امکان استفاده در فضاهای محدود و کاهش وزن به دلیل توخالی بودن شافت، از مزایای هالوشافت هستند.

فلنج (Flange)

فلنج یک صفحه یا حلقه است که به گیربکس متصل شده و امکان اتصال به دستگاه‌های دیگر را فراهم می‌کند. در مواقعی که نیاز به اتصال سریع و ایمن به دستگاه‌های دیگر وجود دارد، مانند نوار نقاله‌ها، بالابرها و تجهیزات پردازش مواد از فلنج استفاده می‌کنیم. نصب آسان، کاهش زمان نصب و جداکردن و افزایش استحکام و پایداری اتصال از مزایای نصب با فلنج هستند.

مزایای گیربکس حلزونی

• طراحی ساده‌تر و قیمت مناسب‌تر نسبت به سایر انواع گیربکس صنعتی
• قابلیت نصف در ۸ حالت مختلف
• نصب، تعمیر و نگهداری آسان
• قابلیت خودقفل کن (Self-locking) و توقف گیربکس در صورت توقف عامل محرک
• عدم برگشت‌پذیری در نسبت‌های تبدیل بالای ۳۰
• متنوع بودن دور خروجی، توان موتور و ابعاد دستگاه‌ها
• مقاومت بالای پوسته چدنی در برابر ارتعاشات و لرزه
• 

معایب گیربکس حلزونی

• صدای بلند‌تر نسبت به گیربکس‌های هلیکال و خورشیدی
• راندمان پایین‌تر نسبت به گیربکس‌های هلیکال و خورشیدی

کاربردهای گیربکس حلزونی

• کانوایرها
• سیستم‌های انتقال مواد کوچک
• صنعت کاشی و سرامیک 
• بالابرها
• سیستم‌های انتقال مواد
• دیزل ژنراتورها
• کمپرسورها
• پمپ‌های سیلندری
• ماشین‌های بلوک و آجر
• وزنده‌ها
• هواکش‌ها
• کانوایرهای کوچک
• نوار نقاله‌ها
• آسیاب‌های کوچک
• میکسرهای بشکه‌ای
• خوردکن‌ها
• ماشین‌آلات غربال‌گری
• میکسرهای بتن
• ماشین‌آلات بسته‌بندی و شیشه‌پر‌کنی
• لرزاننده‌ها
• کوره‌های صنعتی
• صنایع غذایی
• دستگاه نانوایی

نکات مهم نصب و استفاده از گیربکس حلزونی

نصب گیربکس حلزونی

• در گیربکس‌های حلزونی، به دلیل سرعت بالای دوران، امکان بیرون زدگی چرخ دنده و پولی از پوسته وجود دارد. به همین دلیل پس از نصب دستگاه باید با کمک پیچ‌هایی این قطعات را در جای خود محکم کنید.
• برای جلوگیری از ضربه خوردن دستگاه لازم است از کوپلینگ‌های هیدرولیکی محدود کننده گشتاور استفاده کنید.
• قبل از نصب و استفاده از دستگاه، مطمئن شوید که محل نصب کاملا تراز است. همچنین میزان روغن و واسکازین محفظه و اتصالات ورودی و خروجی را کنترل کنید.
• این گیربکس‌ها ایمنی و کارایی کافی برای جابه‌جایی انسان را ندارند.

افزایش راندمان گیربکس حلزونی

• اگر ضربه‌ای به گیربکس وارد شود، با کوپلینگ‌های هیدرولیکی، محدود کننده‌های گشتاور و … صدمات ناشی از ضربه را کنترل کنید.
• از ثابت بودن دستگاه در محل نصب آن مطمئن شوید و جلوی هر گونه لغزش و جابه‌جایی را بگیرید.

تعویض گیربکس حلزونی

• تیز شدگی سطح تماس دنده‌های گیربکس یکی از علائمی است که نشان می‌دهد گیربکس نیاز به تعویض دارد. فشار زیاد روی لبه‌های چرخ دنده‌ها باعث می‌شود دندانه‌ها به مرور دچار فرسایش و خوردگی شوند. وقتی سطح تماس دنده‌ها تیز می‌شود، تماس موثر بین دنده‌ها کاهش پیدا می‌کند و گیربکس نمی‌تواند فشار و بار وارده را مانند قبل تحمل کند. در نتیجه عملکرد و کارایی دستگاه کاهش پیدا می‌کند و لازم است تعویض شود.

نکات مهم در خرید گیربکس حلزونی

تیپ گیربکس

منظور از تیپ یا سایز گیربکس‌های صنعتی، اندازه و مشخصات فنی گیربکس است. تیپ گیربکس مشخصاتی مانند ابعاد، نوع چرخ‌دنده‌ها، نسبت دنده، قدرت و گشتاور خروجی و سایر مشخصات یک گیربکس را در یک عدد خلاصه می‌کند. مهندس مشاور شما با دریافت مشخصات صنایع شما، می‌تواند به راحتی تیپ مناسب گیرباکس برای پروژه شما را پیشنهاد کند. 

• گیربکس حلزونی مکعبی NRV و NMRV غالبا در تیپ‌های ۲۵ تا ۳۰۰ (۲۵- ۳۰- ۴۰- ۵۰- ۶۳- ۷۵- ۹۰- ۱۱۰- ۱۳۰- ۱۵۰- ۱۸۵- ۲۵۰ و ۳۰۰) عرضه می‌شوند.
• گیربکس حلزونی دایره‌ای VF و MVF عموما در تیپ‌های ۴۹ تا ۲۵۰ (۴۹- ۶۲- ۸۶- ۱۱۰- ۱۳۰- ۱۵۰- ۱۸۵- ۲۰۰- ۲۱۰ و ۲۵۰) تولید می‌شوند که در این میان گیربکس حلزونی سایز ۸۶ و سایز ۱۱۰ پرکاربردترین موارد محسوب می‌شوند.

نسبت تبدیل

منظور از نسبت تبدیل گیربکس، نسبت دور ورودی به دور خروجی است. این عدد که گاهی نسبت دنده گیربکس هم نامیده می‌شود،‌ با علامت i یا Ratio روی پلاک گیربکس درج می‌شود. برای دستیابی به سرعت چرخش دلخواه در شافت خروجی لازم است گیربکس با نسبت تبدیل مناسب انتخاب شود. 

محدوده توان ورودی

هر گیربکس ظرفیت مشخصی برای تحمل توان الکتروموتور دارد. گیربکس باید با الکتروموتور مناسب ترکیب شود تا عملکرد بهینه داشته باشد. 

• گیربکس حلزونی مکعبی: قابلیت کوبل شدن با الکتروموتور با توان ۰.۰۶ کیلووات تا ۷.۵ کیلووات
• گیربکس حلزونی دایره‌ای: قابلیت کوبل شدن با الکتروموتور با توان ۰.۵ اسب بخار تا ۲۵ اسب بخار

گشتاور

مهمترین دلیل استفاده از گیربکس‌های حلزونی، توانایی این تجهیزات صنعتی در افزایش گشتاور است که به کاهش سرعت در شافت خروجی منتهی می‌شود. گیربکس‌های حلزونی قابلیت تحمل گشتاورهای پایین را دارند که آنها را برای کارهای صنعتی نیمه‌سبک مناسب می‌سازد. 

• قابلیت تحمل گشتاور گیربکس حلزونی مکعبی: از ۸ تا ۲۰۰۰ نیوتن متر
• قابلیت تحمل گشتاور گیربکس حلزونی دایره‌ای: از ۱۳ تا ۷۰۰۰ نیوتن متر

مشخصات شافت ورودی و خروجی

نوع شافت ورودی و خروجی، قطر شافت خروجی و مسائلی مانند امکان نصب فلنج نشان می‌دهند که یک گیربکس قابلیت اتصال به ماشین‌آلات مورد نظر شما را دارد یا نه. در صورتی که در انتخاب این مشخصات دقت نکنید، امکان اتصال دقیق و محکم گیربکس به ماشین‌آلات مورد استفاده‌تان وجود نخواهد داشت.

جنس پوسته، ماردون و چرخ دنده

• پوسته: جنس پوسته می‌تواند چدن، آلومینیوم، ترکیب چدن و آلومینیوم یا آلومینیوم دایکاست باشد. پوسته‌های آلومینیومی سبک‌تر هستند و مقاومت بیشتری در برابر خوردگی و زنگ‌زدگی دارند. با این حال، قیمت پوسته‌های آلومینیومی بالاتر است. پوسته‌های چدنی استحکام و مقاومت فیزیکی بیشتری دارند، اما سنگین‌تر هستند و قابلیت شکل‌پذیری آنها کمتر است.
• ماردون: جنس ماردون غالبا فولادی است.
• چرخ دهنده‌ها: چرخ‌دنده‌های حلزونی از آلیاژ‌های نیکل-برنز، فسفر-برنز و آلومینیوم-برنز تولید می‌شوند؛ که نیکل-برنز بیشترین مقاومت و بیشترین قیمت را داشته و آلومینیوم-برنز برای کاربردهای سبک‌تر و قیمت پایین‌تر استفاده می‌شود. چرخ دنده‌ها همچنین می‌توانند از جنس برنجی باشند که یک قطعه مصرفی است و در طول زمان در تماس با ماردون دچار خوردگی می‌شود.

قابلیت اضافه کردن آپشن‌های جانبی

قابلیت‌هایی مانند اضافه کردن بازوی گشتاوری، سنسور حرارتی و خنک کننده مستقل برای الکتروموتور کوپله شده (برای نگه داشتن دستگاه در دمای بهینه) از جمله آپشن‌های جانبی هستند که در بعضی مدل‌ها امکان‌پذیر است و می‌تواند در عملکرد، راندمان و طول عمر دستگاه تأثیر مستقیمی داشته باشد.