برای بالابر ساختمانی چه گیربکس و الکتروموتوری بخرم؟

چرا انتخاب درست موتور و گیربکس برای بالابر ساختمانی حیاتی است؟

بالابر ساختمانی (هم برای حمل مصالح و هم برای حمل نفر) سیستمی است که باید بارهای سنگین را به‌طور پیوسته و امن بالا و پایین کند. موتور و گیربکس، «قلب» و «ریتم» این دستگاه هستند: انتخاب نامناسب می‌تواند منجر به کاهش ایمنی، خرابی زودهنگام، افزایش مصرف برق و توقفات پرهزینه شود.

در این مقاله می‌خوانید:

• چه پارامترهایی را در انتخاب الکتروموتور و گیربکس باید در نظر بگیرید؛
• چگونه با محاسبات ساده توان و گشتاور مورد نیاز را تعیین کنید؛
• چه نوع گیربکس (حلزونی، هلیکال، پلانتری و …) و چه مشخصات موتوری (توان، کلاس عایق، IP، duty) برای بالابر مناسب‌ترند؛
• استانداردها و نکات ایمنی مرتبط؛
• نمونه‌محاسبه‌ و جدول پیشنهادی مشخصات برای انواع کاربردها.

نکته: بالابرهای ساختمانی در بسیاری از کشورها تابع استانداردهای ویژه‌ای هستند (برای نمونه استانداردهای اروپایی EN 12159 و EN 14492 برای بالابرها و وینچ‌ها). رعایت این استانداردها هنگام خرید و نصب الزامی است. (iTeh Standards)

۱) طبقه‌بندی بالابرها و تأثیر آن بر انتخاب موتور و گیربکس

ابتدا نوع بالابر را مشخص کنید؛ زیرا نوع کاربرد تعیین‌کننده‌ی نیازهای عملکردی است:

1. بالابر مصالح (Material Hoist) — بارهای سنگین، سرعت متوسط، توقف‌ها و شروع‌های مکرر.
2. بالابر نفر (Personnel Hoist / Builders hoist) — نیاز به ایمنی بالاتر، کنترل دقیق سرعت، و معمولاً بار کمتری نسبت به بالابر مصالح.
3. بالابر ترکیبی (مواد + نفر) — نیاز به احتیاط بیشتر در طراحی و اجزا.

هر کدام از این‌ها دوره کاری (duty cycle) متفاوتی دارند؛ بالابرهای ساختمانی معمولاً دارای سیکل‌های متناوب با شروع/توقف‌های متعدد‌اند که روی نوع موتور (S3، S4 یا S1) و نیاز به ترمز و کنترل دور اثرگذار است. برای ماشین‌آلات بالابر و جرثقیل‌ها معمولاً موتورهایی با ظرفیت کار متناوب (S3/S4) و یا موتورهای مخصوص crane/hoist توصیه می‌شوند. (EEP – Electrical Engineering Portal)

۲) پارامترهای کلیدی که قبل از خرید باید مشخص کنید

پیش از انتخاب مدل موتور و گیربکس، اطلاعات زیر را دقیق تعیین کنید:

• حداکثر بار (محموله): حداکثر وزن قابل حمل (کیلوگرم یا تن).
• سرعت بالابر موردنظر: (متر بر ثانیه یا متر بر دقیقه) — معمولاً برای مصالح سرعت‌های 0.2–0.6 m/s رایج‌اند؛ برای نفر ممکن است کندتر و ایمن‌تر خواسته شود.
• قطر درام یا پولی بالابر: (میلی‌متر) — تعیین‌کننده‌ی تبدیل نیرو به گشتاور.
• ارتفاع کورس/طول سیم: برای محاسبه طول سیم و گشتاور کارپیچ.
• دوره کاری (درصد کارکرد یا دفعات کار در ۱۰ دقیقه / ساعت): برای تعیین کلاس کاری موتور (S1/S3/S4).
• محیط نصب: داخل فضای سرپوشیده یا بیرون (برای تعیین IP)، دما، گردوغبار، رطوبت و احتمال تماس با آب یا سیمان.
• نیاز به ترمز (Brake): الکتروموتور باید دارای ترمز الکترومغناطیسی (fail-safe) باشد تا در صورت قطع برق، بار نگه داشته شود.
• کنترل سرعت: آیا نیاز به VFD (درایو فرکانس متغیر) یا فقط سافت‌استارتر دارید؟ (VFD برای کنترل سرعت و نرم-start مناسب است).
• استانداردها و گواهی‌ها: الزامات محلی یا بین‌المللی (مثلاً EN 12159, EN 14492). (iTeh Standards)

۳) محاسبات پایه: چگونه توان و گشتاور مورد نیاز را محاسبه کنیم (مثال عملی)

در این بخش یک محاسبه‌ی نمونه گام‌به‌گام می‌زنیم تا روش را ببینید—این روش را می‌توانید برای هر بار/سرعت دیگری تکرار کنید.

مثال فرضی:

• بار (m) = 1000 kg
• g = 9.81 m/s²
• سرعت خطی بالابر (v) = 0.30 m/s
• قطر درام = 200 mm → شعاع r = 0.10 m
• بازده گیربکس (η_gear) فرضی = 90% (0.90)
• عامل سرویس (Service factor) = 1.25 (برای ذخیره‌ی ایمنی و شروع‌های مکرر)

گام‌ها و محاسبات:

1. نیروی وزن (F) = m × g = 1000 × 9.81 = 9810 N.
2. توان مکانیکی مورد نیاز در درام (P_mech) = F × v = 9810 × 0.30 = 2943 W ≈ 2.94 kW.
3. گشتاور روی درام (T_drum) = F × r = 9810 × 0.10 = 981 N·m.
4. توان لازم در موتور (با احتساب راندمان گیربکس و عامل سرویس):
   P_motor = P_mech / η_gear × Service_factor = 2943 / 0.9 × 1.25 ≈ 4.09 kW.
5. نتیجه‌ی عملیاتی: برای این مثال، یک موتور با توان نامی 4 kW تا 5.5 kW (بسته به فروشنده و پله‌های استاندارد توان) و یک گیربکس که بتواند گشتاور نامی ≥ 981 N·m را در خروجی درام تحویل دهد، مناسب است.
6. نکته‌ی مهم: به‌دلیل نیاز به گشتاور شروع بالا (استارت با بار)، معمولاً موتور را یک پله بالاتر (مثلاً 5.5 kW) انتخاب می‌کنند تا در شرایط گذرا (شروع یا وقوع شوک بار) دچار ضعف نشود.

این مثال نشان می‌دهد که چه‌طور از پارامترهای ساده (بار، سرعت و قطر درام) می‌توان توان و گشتاور مورد نیاز را محاسبه کرد و موتور و گیربکس مناسب را انتخاب نمود.

۴) تعیین نوع گیربکس مناسب برای بالابر ساختمانی

چه نوع گیربکسی برای بالابر بهتر است؟ پاسخ بستگی به نیازهای شما دارد، ولی معمولاً در بالابرهای ساختمانی گزینه‌های زیر مورد استفاده‌اند:

۱) گیربکس حلزونی (Worm Gearbox)

• مزایا: ساختار ساده، قابلیت خودقفل‌کنندگی (self-locking) در برخی نسبت‌ها → در صورت قطع برق مانع پایین افتادن بار می‌شود.
• معایب: راندمان پایین‌تر (خصوصاً نسبت‌های زیاد)، حرارت‌زایی بیشتر، مناسب برای گشتاورهای متوسط و کاربردهایی که بازده کمتر قابل قبول است.
• جمع‌بندی: اگر نیاز به قفل مکانیکی دارید و سرعت کم و بار متوسط دارید می‌تواند گزینه باشد، ولی برای بارهای سنگین و راندمان بالا بهتر نیست. (Extruder Gearbox Repair)

۲) گیربکس هلیکال (Helical / Parallel shaft)

• مزایا: راندمان بالاتر، عمر مفید بیشتر، تحمل بارهای محوری و شعاعی بهتر، مناسب برای بارهای سنگین.
• معایب: قیمت بالاتر، در صورت نیاز به خودقفل‌کنندگی باید ترمز مناسب نصب شود.
• جمع‌بندی: برای بالابر مصالح سنگین و استفاده صنعتی معمولاً هلیکال یا هلیکال-بِوِل پیشنهاد می‌شود.

۳) گیربکس سیاره‌ای (Planetary / Planetary Gearbox)

• مزایا: توان / گشتاور بالا در حجم کوچک، راندمان خوب، نسبت تبدیل بالا در ابعاد جمع‌وجور.
• معایب: هزینه بالاتر، تعمیرات تخصصی‌تر.
• جمع‌بندی: برای بالابرهای با محدودیت فضا و نیاز به گشتاور بالا در ابعاد کوچک (مثلاً در سیستم‌های مدرن و کمپکت) مناسب است. (Extruder Gearbox Repair)

۴) گیربکس‌های مخصوص وینچ/هوست (Winch Gearboxes)

• برخی سازندگان گیربکس‌های مخصوص وینچ و هوست تولید می‌کنند که مختص باربرداری عمودی طراحی شده‌اند (با دنده‌ها و برینگ‌های تقویت‌شده، گزینه‌های روغن‌کاری و ترمز داخلی). برای کاربرد بالابر بهترین انتخاب می‌تواند خرید گیربکس اختصاصی وینچ باشد. استاندارد EN 14492 مربوط به وینچ‌ها نکات طراحی و ایمنی را مشخص می‌کند. (DIN Media)

راهنمای کلی انتخاب گیربکس برای بالابر ساختمانی:

• برای بارهای سبک و نیاز به قفل خودکار: حلزونی (با درنظر گرفتن راندمان پایین).
• برای بارهای سنگین و کار طولانی‌مدت: هلیکال یا هلیکال‌/بِوِل.
• برای فضاهای کوچک و نیاز به نسبت بالا: پلانتری.
• در همه حال، بهتر است از گیربکس‌های مخصوص winch/hoist که دارای گواهی و طراحی مناسب برای بارهای عمودی‌اند استفاده شود. (DIN Media)

۵) مشخصات موتوری که باید دنبال آن باشید

چند مشخصه‌ی کلیدی موتور برای بالابر:

1. توان نامی (kW) — از محاسبه توان بر اساس بار و راندمان به‌دست می‌آید (مثال بالا).
2. گشتاور نامی و گشتاور راه‌اندازی — موتور باید گشتاور راه‌اندازی کافی برای غلبه بر اصطکاک و شتاب بار را داشته باشد.
3. کلاس کاری (Duty) — بالابرها معمولاً نیاز به موتورهای با duty متناوب (S3/S4) یا موتورهای خاص crane/hoist دارند؛ توجه کنید برخی استانداردهای بهره‌وری انرژی IE3 برای S1 تعریف‌شده‌اند و برای موتورهای با duty متناوب محدودیت‌هایی وجود دارد؛ بنابراین با سازنده مشورت کنید. (EEP – Electrical Engineering Portal)
4. قابلیت نصب ترمز (Brake) — ترمز ایمن و قابل اتکا (fall-safe) ضروری است؛ معمولاً ترمز الکترومغناطیسی DC یا نگهدارنده‌ است.
5. سازگاری با درایو فرکانس (VFD) — اگر قصد کنترل سرعت نرم و دقیق یا برق‌کاهش برای افزایش ایمنی را دارید، موتور باید سازگار با VFD باشد.
6. کلاس عایق (F یا H) — بسته به دما و محیط، معمولاً کلاس F یا H توصیه می‌شود.
7. IP (محافظت در برابر گردوغبار و آب) — برای محیط‌های ساختمانی مرطوب/گرد و خاکی، حداقل IP55 معمول است؛ در صورت قرارگیری در معرض باران مستقیم یا شرایط سخت‌تر، IP66 یا بالاتر درنظر بگیرید. (ATEK Drive Solutions)
8. IEC mounting (B5/B14) — برای اتصال فلنجی به گیربکس، مطابقت استاندارد فلنج (B5/B14) را بررسی کنید. (ABB Library)

۶) ترمز، encoder و نیازهای کنترلی

• ترمز ایمنی: برای بالابرها ترمز نگهدارنده (fail-safe brake) که هنگام قطع برق بار را نگه دارد، ضروری است.
• انکودر/سنسور موقعیت: برای کاربردهای نفرابر یا جایی که توقف دقیق در طبقات لازم است، انکودر برای feedback سرعت و پوزیشن مورد نیاز است.
• کنترلر و درایو: پیشنهاد می‌شود از VFD با قابلیت تنظیم گشتاور و ramp تنظیم‌شونده استفاده شود. کنترلر باید حفاظت‌های over-speed، over-current و emergency-stop را داشته باشد.

۷) انتخاب نمونه (پیشنهاد محدوده مشخصات بر اساس کاربرد)

الف) بالابر مصالح سبک (بار تا 500 kg)

• گیربکس: هلیکال با نسبت تبدیل 20–40 (یا گیربکس حلزونی کوچک در صورت نیاز به قفل خودکار).
• موتور: 1.5–3.0 kW، IP55، کلاس عایق F، قابلیت نصب ترمز.
• نکته: اگر نیاز به سرعت بالاتر دارید، قطر درام را افزایش یا نسبت گیربکس را کاهش دهید.

ب) بالابر مصالح متوسط (بار 500–1500 kg)

• گیربکس: هلیکال یا هلیکال-بِوِل / گیربکس winch با توان تحمل گشتاور بالا.
• موتور: 4–7.5 kW (بسته به سرعت و قطر درام)، ترمز قوی، سازگار با VFD، duty مناسب S3/S4.
• مثال: مثال محاسبه ما برای 1000 kg با سرعت 0.3 m/s → موتور بین 4–5.5 kW پیشنهاد شد (پاراگراف محاسبه).

ج) بالابر سنگین / نفر + مصالح (بالاتر از 1500 kg یا کاربرد نفر)

• گیربکس: پلانتری یا هلیکال سنگین با قاب تقویت شده و گواهی استاندارد.
• موتور: 7.5–15 kW یا بالاتر بسته به گشتاور، با IP66 برای نصب بیرونی، کلاس عایق H برای کار سخت.
• نیاز به سیستم‌های ایمنی بیشتر (اینترلاک درب، سنسور بار، PLC کنترل).
• رعایت استانداردهای EN12159 و استانداردهای محلی الزامی است. (iTeh Standards)

۸) نکات نصب و هم‌محوری (Alignment) — تا جای ممکن ساده اما مهم

• هم‌محوری دقیق بین موتور و گیربکس برای کاهش سایش بلبرینگ‌ها و دندانه‌ها حیاتی است؛ از ابزار dial gauge یا فیلرهای استاندارد استفاده کنید.
• پیچ‌های فلنج را به‌صورت ضربدری و طبق گشتاور سازنده سفت کنید.
• از کوپلینگ انعطاف‌پذیر یا اتصال فلنجی مطابق با استاندارد استفاده نمایید (B5/B14). (ABB Library)

۹) نگهداری، بازرسی و عمر مفید

• روغن‌کاری گیربکس: سطح روغن و کیفیت آن را طبق دستورالعمل سازنده و پس از اولین 100 ساعت بررسی کنید؛ تعویض دوره‌ای بسته به محیط.
• بازرسی پیچ‌ها و ترمز: هر هفته یا هر شیفت کاری سنگین پیچ‌ها و ایمنی ترمز را چک کنید.
• آزمون بار و تست عملکرد: پس از نصب و سرویس هر بار، تست عملکرد با بار واقعی و بررسی دما و صدا ضروری است.
• تعویض قطعات فرسوده: دنده‌ها، بلبرینگ‌ها و گسکت‌ها را به‌موقع عوض کنید تا از خرابی ناگهانی جلوگیری شود.

۱۰) استانداردها، ایمنی و تطابق قانونی

برای بالابرهای ساختمانی رعایت استانداردها و قوانین محلی الزامی است؛ نمونه‌های مرجع: EN 12159 برای Builders Hoists و EN 14492-1 برای وینچ‌ها و هوست‌ها. این استانداردها شامل الزاماتی درباره طراحی، مقاومت اجزاء، سیستم‌های ایمنی و تست‌های عملیاتی هستند. هنگام خرید از تأمین‌کننده، مدارک انطباق (certificate of conformity) و دیتا شیت های استاندارد را درخواست کنید. (iTeh Standards)

۱۱) چک‌لیست خرید (خلاصه برای سفارش‌دهی)

قبل از ثبت سفارش، این موارد را چک کنید:

1. توان و گشتاور محاسبه‌شده (kW و N·m) ✔
2. قطر درام و نسبت گیربکس ✔
3. نوع گیربکس (هلیکال / پلانتری / حلزونی / winch) ✔
4. ترمز ایمن (fail-safe) ✔
5. کلاس عایق (F/H)، IP (حداقل IP55) ✔
6. قابلیت کار با VFD ✔
7. گواهی‌ها و استانداردها (EN12159 / EN14492) ✔
8. ضمانت و خدمات پس از فروش ✔
9. جدول زمان‌بندی تحویل و تست قبول کارخانه (FAT) ✔

۱۲) جدول مقایسه (خلاصه‌ی سریع برای تصمیم‌گیری)

(برای بالابر ساختمانی: پیشنهاد عمومی → هلیکال یا گیربکس مخصوص winch؛ برای نیاز به قفل خودکار و بار سبک می‌توان از حلزونی استفاده کرد.) (Extruder Gearbox Repair)

۱۳) نمونه‌ی عبارات برای جستجو و درخواست قیمت (برای تماس با فروشنده)

• «الکتروموتور ۵.۵ kW با flange B5، IP55، ترمز DC — مناسب بالابر مصالح»
• «گیربکس هلیکال 1:40 خروجی رشته‌ای مناسب درام φ200 mm، تحمل گشتاور ≥ 1000 N·m»
• «گیربکس winch certified EN 14492 برای بالابر ساختمانی»
• «موتور Crane duty S4 مناسب بالابر با قابلیت کار با VFD، کلاس F»

۱۴) جمع‌بندی و راهنمای نهایی (چه بخریم؟)

1. ابتدا بار و سرعت مورد نیاز را حساب کنید. (مثال: 1000 kg، v=0.3 m/s → موتور واقعی ≈ 4–5.5 kW با گشتاور درام ≈ 981 N·m).
2. برای بالابر مصالح متوسط تا سنگین معمولاً گیربکس هلیکال (یا گیربکس مخصوص winch) + موتور 4–15 kW با ترمز نگهدارنده و IP55/IP66 پیشنهاد می‌شود.
3. برای مواردی که نیاز به خودقفل‌کنندگی دارید و بار سبک است، گیربکس حلزونی می‌تواند گزینه باشد (با درنظر گرفتن افت راندمان).
4. حتماً از سازنده/تامین‌کننده مدارک انطباق با استانداردها (EN12159 ، EN14492) و دیتا شیت‌های عملکردی بخواهید. (iTeh Standards)