انتخاب گیربکس صنعتی می تواند بسیار سخت و پیچیده باشد. گیربکس های مختلف برای انتخاب و خرید وجود دارند که هر یک از آن ها می تواند نیازهای منحصر به فردی را در صنعت ویژه ای برآورده سازد. یک محاسبه و تصمیم اشتباه می تواند منجر به خرید یک گیربکس ناکارآمد یا گران تر گردد. در واقع شناخت پارامترهای مهم در هنگام انتخاب گیربکس و آشنایی با نحوه محاسبه دقیق و درست آن پیش از خرید گیربکس صنعتی از الزامات به شمار می رود. از این رو تصمیم داریم در این مقاله پس از اشاره به پارامترهای مهم و موثر در انتخاب گیربکس به معرفی دو پارامتر گشتاور و سرویس فکتور (فاکتور سرویس) و نحوه محاسبه هر یک از آن ها بپردازیم.
پارامترهای مهم انتخاب گیربکس صنعتی
عوامل و پارامترهای مختلفی را در هنگام انتخاب گیربکس صنعتی مناسب باید در نظر گرفت که مهم ترین آن ها عبارتند از:
- گشتاور گیربکس
- نوع شافت ورودی
- شرایط محیطی
- میزان بار شعاعی و محوری وارد شده بر گیربکس
- شرایط کارکردی گیربکس
- سرویس فکتور
البته تمامی این پارامترها را می توان در 4 فاکتور اصلی اندازه، عملکرد، الزامات نصب و شرایط محیطی خلاصه کرد. سایز از مهم ترین پارامترها است و می توان چنین بیان کرد که برخی از متداولترین اشتباهاتی که در هنگام طراحی یک سیستم انجام می شوند مرتبط با اندازه نامناسب گیربکس است. عملکرد و کارایی نیز حرف اول را در زمان انتخاب می زند. پیش از خرید باید به پرسش هایی نظیر سرعت ورودی چیست؟ سرعت یا گشتاور خروجی هدف چقدر است؟ و پشتیبانی بار چگونه است؟
همچنین باید در نظر داشت که آیا به ورودی/ خروجی شفت نیاز است؟ شفت ها عمودی یا افقی هستند؟ و در آخر شرایط محیطی لحاظ می شوند. شرایط محیطی از مهم ترین پارامترهای مورد بررسی در زمان خرید و انتخاب گیربکس است. هر محیطی به ملاحظات خاصی نیاز دارد تا کم ترین اثر منفی را بر روی عملکرد دستگاه بگذارد.
گشتاور گیربکس چیست؟
گشتاور گیربکس نیروی چرخشی مورد نیاز برای به حرکت در آوردن گیربکس از حالت سکون است زمانی که بار F (N) در فاصله L (mm) دور از مرکز چرخش اعمال شود. این نیرو بر حسب نیوتون در متر است و حداکثر مقدار آن در دورهای پایین به دلیل اصطکاک کم تر به دست می آید. ناگفته نماند که گشتاورها در دو نوع پویا و ایستا وجود دارد که تفاوت آن ها در وجود و عدم وجود شتاب خلاصه می شود.
نحوه محاسبه گشتاور گیربکس
اگر چه ممکن است محاسبه گشتاور گیربکس بر اساس کاربرد سخت باشد اما با توجه به نوع بار و همچنین اندازه موتور و با کمک گرفتن از فرمول محاسبه گشتاور یا همان تورگ گیربکس می توان محدوده آن را برای انواع مختلف از گیربکس حلزونی گرفته تا خورشیدی مشخص نمود.
برای محاسبه گشتاور گیربکس دانستن مولفه های زیر الزامی است:
- گشتاور ورودی (توان ورودی)
- دور ورودی | n1 (rpm)
- دور خروجی | n2 (rpm)
- ضریب کار یا همان سرویس فکتور | F
این داده برای شوک ها و تغییرات محیطی و کاری موثر بر گیربکس در نظر گرفته می شود و عموما با دانستن تغییرات بار، شرایط کاری روزانه و اور لود یا همان گران بار به دست می آید. نحوه محاسبه سرویس فکتور در بخش بعدی آمده است
- نسبت تبدیل | i
مقدار دور ورودی بر دور خروجی نسبت تبدیل را به ما می دهد. این نسبت را می توان از کاتالوگ های گیربکس های صنعتی به دست آورد. اما برخی اوقات که کاتالوگ در دسترس نیست نسبت تبدیل را می توان از تقسیم تعداد دندانه های دنده خروجی گیربکس بر دندانه های دنده ورودی یا محرک به دست آورد. البته ممکن است شمارش تعداد دندانه ها امکان پذیر نباشد؛ در این صورت قطر چرخ دنده خروجی بر ورودی تقسیم شده تا نسبت تبدیل به دست آید.
- بازده گیربکس | η
بازده یا راندمان گیربکس به نسبت نیروهای ورودی به خروجی چرخ دنده ها اطلاق می شود و میزان تقریبی آن بر اساس نوع دنده متفاوت و عموما معین است. به عنوان مثال برای دنده حلزونی راندمان 30 تا 90 درصد بیان شده است این در حالی است که برای دنده هلیکال این مقدار 98 تا 99 درصد گفته شده است.
پس از به دست آوردن مولفه های گفته شده با قرار دادن آن ها در یکی از دو فرمول زیر می توان گشتاور خروجی گیربکس را به دست آورد.
فرمول یک:
T2 = T1*i* η (گشتاور خروجی = گشتاور ورودی * نسبت تبدیل * راندمان گیربکس)
فرمول دو:
T2 = P1*9550/n2*η (P1 همان گشتاور یا توان ورودی است)
سرویس فکتور چیست؟
به نسبت گشتاور نامی گیربکس به گشتاور مورد نیاز بر اساس شرایط برنامه سرویس فکتور گویند. این پارامتر بر اساس نوع گیربکس، کاربرد و عوامل محیطی مختلف تعیین می شود. این پارامتر مقدار حاشیه ایمنی عملکرد گیربکس را مشخص می کند. این حاشیه نشان دهنده این امر خواهد بود که این گیربکس بدون آسیب دیدن و خرابی می تواند عملکرد مناسب و مفید طولانی مدت داشته باشد.
نحوه محاسبه سرویس فکتور
محاسبه سرویس فکتور بر اساس فرمول به طور دقیق امکان پذیر نیست. چرا که این پارامتر مهم در انتخاب و خرید چرخ دنده صنعتی، خود به عوامل مختلفی چون نوع چرخ دنده، ساعت کاری روزانه، میزان حرارت، بار شوک، بارهای غیر یکنواخت، بارهای چرخشی، ویژگی های راحی و نوع دنده استفاده شده مرتبط است.
از این رو استانداردهای جهانی مشخصی برای تعیین و محاسبه این پارامتر در نظر گرفته شده اند که سازندگان گیربکس آن ها را به کار برده و در نهایت عددی را به عنوان ضریب مشخص می کنند. این عدد در کاتالوگ محصول با نماد FS دیده می شود. حال اگر که این عدد برابر با یک باشد به این معنا خواهد بود که گیربکس تنها نیازهای گشتاوری را برآورده می سازد که در طراحی برنامه برای آن منظور شده است. اما اگر که بالاتر باشد به این معنا خواهد بود که نیازهای گشتاوری بیشتری را تحمل می کند.
ناگفته نماند که گاهی تولید کنندگان گیربکس به جای سرویس فکتور اصطلاح سرویس کلاس را به کار می برند. آن ها جدولی متشکل از سه کلاس I، II، III ایجاد کرده اند و برای هر یک از این کلاس ها سرویس فاکتورهای مشخص و شرایط عملیاتی معین تعریف کرده اند. از این رو با تطابق نیازهای برنامه می توان سرویس کلاس و سرویس فاکتور مناسب را مشخص کرد و با خرید گیربکس مناسب به افزایش کارایی و طول عمر آن در کنار کاهش هزینه های تعویض کمک به سزایی کرد.
تذکر: گاه شرایط عملیاتی ویژه بوده و در هیچ یک از این سه کلاس نمی گنجد در این صورت لازم است بررسی دقیق تر انجام گیرد.
از جمله روش های محاسبه سرویس فکتور در صورت عدم وجود آن در کاتالوگ، کمک گرفتن از نمودارهای گیربکس است. عموما برای هر گیربکس نمودارهای ویژه ای وجود دارد. این نمودارها اگر که مطابق شرایط معمولی طراحی شده باشند و شرایط برنامه بیش از این شرایط است، پس نیاز است ضریب سرویس بالاتر نسبت به نمودار گیربکس معین انتخاب شود.
کلام آخر
کلام آخر این که یادمان باشد هیچ دو گیربکس صنعتی کارایی یکسانی ندارند و هر یک از آن ها برای کاربردهایی خاص شخصی سازی شده است. پس در هنگام ترسیم و تعیین نوع مناسب بهتر است محاسبات دقیقی انجام گیرد و هیچ پارامتری هر چند کم اهمیت نادیده گرفته نشود. همچنین از افراد متخصص در این حوزه که با گیربکس های صنعتی مختلفی سر و کار دارند، کمک گرفته و با اخذ مشاوره بهترین گیربکس با گشتاور مورد نظر و سرویس فکتور صحیح انتخاب شود تا فرآیند و عملکرد کلی سیستم بهینه گردد. ما در گروه صنعتی پویان که نزدیک به نیم قرن از تاسیس آن با هدف کمک به تولید و افزایش بهره وری در صنعت می گذرد در کنار توزیع لوازم صنعتی از جمله انواع گیربکس صنعتی نظیر گیربکس حلزونی، گیربکس اکسترودر و خورشیدی، آماده ارائه مشاوره در جهت رفاه حال مشتریان است.