راهنمای انتخاب گیربکس: یک مهندس برای انتخاب گیربکس مناسب با چه پرسش‌هایی روبروست؟

انتخاب گیربکس مناسب که یکی از تجهیزات اصلی در راه‌اندازی یا به روزرسانی خطوط تولید کارخانه‌ها، پروژه‌های صنعتی، ماشین‌آلات و صنایع به شمار می‌رود، بسیار حائز اهمیت است. گیربکس‌های سفارشی و طراحی شده بر اساس کاربرد بیش‌تر به دلیل آن‌که ساخت آن‌ها در مواردی ساده‌تر است، به طور روزافزون در حال رایج شدن هستند. رویکردهای تولیدکنندگان جدید در ارایه پشتیبانی مهندسی و نیز استفاده از ماشین‌ابزارهای جدید، اتوماسیون و نرم‌افزارهای طراحی، امروزه به OEMها و کاربران نهایی اجازه می‌دهد که گیربکس‌ها را حتی با کمترین تعداد به قیمت قابل قبولی خریداری کنند.

صنعت مدرن به برخی تولیدکنندگان اجازه می‌دهد گیربکس‌ها و قطعاتی را بسازند که الزامات کاربرد خاصی را برآورده سازد، با این حال نمی‌توان گفت که کار مهندسی و انتخاب گیربکس چالش برانگیز نیست.

پرسش‌هایی که پیش از انتخاب گیربکس مطرح می‌شود:

یک مهندس پیش از انتخاب گیربکس مناسب برای پروژه یک مشاور یا دستگاه ساز، با در نظر گرفتن این‌که به راحتی نصب شده و خصوصیات مورد نظر را اجرا نماید، پرسش‌هایی شامل موارد زیر را طرح می‌نماید:

• سرعت و توان (اسب بخار یا کیلو وات) ورودی چقدر است؟
• سرعت دور خروجی گیربکس یا گشتاور خروجی چقدر است؟ این مورد تا حدودی نسبت چرخ‌دنده‌های مورد نظر (Ratio یا نسب گیربکس) را تعریف می‌کند.
• شرایط استفاده از گیربکس چگونه است؟ قرار است گیربکس چند ساعت در روز کار کند؟ نیاز به مقاومت دربرابر شوک یا لرزش دارد؟
• مقدار بار (overhung) چقدر است؟ آیا بار overhung داخلی وجود دارد؟ به خاطر داشته باشید که دنده‌های مورب معمولاً با تکیه‌گاه‌های چندگانه مطابقت ندارند، زیرا محورهای آن‌ها یکدیگر را قطع می‌کنند. بنابراین یک یا چند چرخ‌دنده، اغلب تحت بار overhung قرار می‌گیرند. این بار می‌تواند محور را کج کرده و تراز چرخ‌دنده‌ها را از بین ببرد که در نتیجه تماس دندانه‌ها و طول عمر چرخ‌دنده را کاهش می‌دهد. در این‌جا یک راه‌حل بالقوه، استفاده از بلبرینگ یا یاتاقان‌های استرادل روی هر سمت چرخ‌دنده است.
• ورودی و خروجی‌ چگونه باید باشد؟ به صورت توخالی (هالو شافت) یا تو پر (سالیدشافت).
• جهت و حالت نصب گیربکس چگونه خواهد بود؟ برای مثال، در صورت تعیین یک گیربکس حلزونی به صورت قائمه، آیا ماشین به حلزونی روی چرخ یا زیر آن نیاز دارد؟ برآمدگی محورها از ماشین به طور عمودی خواهد بود یا افقی؟
• آیا محیط نصب گیربکس مستلزم رنگ‌کاری مقاوم در برابر خوردگی یا بدنه و شافت‌های از جنس فولاد ضدزنگ است؟

فاکتور سرویس (Service factor): نقطه شروع برای اغلب سازندگان گیربکس، تعریف یک سرویس فاکتور است. این موضوع در رابطه با مواردی همچون نوع ورودی، مدت استفاده گیربکس در یک روز و هر نوع شوک یا ارتعاش مربوط به کاربرد است. کاربردی با یک شوک نامنظم (برای مثال آسیاب)، به فاکتور سرویس بالاتری نسبت به یک گیربکس با بارگذاری یکنواخت نیاز دارد. به همین شکل، گیربکسی که به طور متناوب عمل می‌کند، نیاز به فاکتور پایین‌تری نسبت به گیربکسی که 24 ساعته استفاده می‌شود، دارد.

کلاس سرویس (Class of service): وقتی مهندس فاکتور سرویس را تعیین می‌کند، گام بعدی تعریف یک کلاس سرویس است. برای مثال، یک گیربکس کوپل شده با یک الکتروموتور AC عادی با اعمال بار یکنواخت، برای نوار نقاله‌ی سرعت ثابت با 20 ساعت کار در روز دارای کلاس سرویس 2 است.

این اطلاعات از جداول سازندگان گیربکس به دست می آید که کلاس سرویس‌ها را فهرست می‌کنند. برای استفاده از این جداول، مهندس طراح باید توان ورودی، نوع کاربرد و نسبت گیربکس را بداند. برای مثال، فرض کنید که یک کاربرد، به خرید الکتروموتور 2 HP با نسبت 15:1 نیاز دارد. برای استفاده از جدول، نقطه ای را بیابید که 2 HP  و نسبت 15:1 با هم تلاقی می‌کنند. در این مورد یک گیربکس با اندازه 726 مشخص می‌شود. طبق سیستم عدد ساخت یک سازنده، اندازه 726 گیربکسی را تعریف می‌کند که دارای فاصله مرکز 2.62 است. چنین جداولی به صورت برعکس هم عمل می‌کنند تا به مهندسان امکان بررسی گشتاور یا سرعت یک سایز معین گیربکس را بدهند.

بار (Load): پس از آنکه طراح یک سایز گیربکس را انتخاب کرد، کاتالوگ یا وب‌سایت سازنده گیربکس، مقادیر بار overhung ماکزیمم مجاز برای آن اندازه را فهرست می‌کند. نکته‌ای که باید مورد توجه قرار بگیرد این است که اگر بار(Load) در یک کاربرد از مقدار مجاز تجاوز کند، برای افزایش مقاومت در برابر بار، سایز گیربکس بزرگ‌تری انتخاب می‌شود.

حالت نصب (Mounting): در این‌جا، طراح یا سازنده، اندازه و قابلیت گیربکس را تعریف کرده است. بنابراین گام بعدی، انتخاب حالت نصب است. پیکربندی‌های رایج برای نصب فراوانند و سازندگان گیربکس گزینه‌های بسیاری برای هر اندازه‌ای پیشنهاد می‌کنند. یک ورودی فلنچ‌دار با شافت هالو (Hollow Shaft) برای الکتروموتوری با فریم C  به همراه یک شافت خروجی در سمت چپ رایج ترین حالت نصب است، اما انتخاب‌های فراوان دیگری نیز وجود دارد. گزینه‌هایی مانند پایه‌های نصب برای بالا یا پایین بدنه گیربکس، خروجی‌های هالو و پیکربندی‌های ورودی و خروجی همگی امکان پذیرند. همه سازندگان گیربکس، گزینه‌های نصب خود را به همراه اطلاعات ابعادی در کاتالوگ‌ها و وب‌سایت‌ها فهرست می‌کنند.

روان کننده ها و کاسه نمد (Lubricant and seals): در این مرحله از انتخاب گیربکس، وقتی انتخاب سایز و پیکربندی کامل شد، چند مشخصه دیگر باقی می‌ماند. اغلب سازندگان می توانند گیربکس‌های پر شده با روان کننده را ارسال کنند. اما پیش‌فرض آن است که قطعات خالی تحویل داده شوند تا مصرف‌کنندگان آن‌ها را در محل پر کنند. برای کاربردهایی که یک محور عمودی در پایین وجود دارد، برخی سازندگان کاسه نمد ثانویه‌ای را توصیه می‌کنند.

در صورتی که کاربرد، نیاز به ترکیب منحصر به فردی از موتورگیربکس داشته باشد، مشاوره با کارشناسان و حتی استفاده از طراحی‌های گیربکس سفارشی بهتر است. برخی ترکیبات بسیار کارا هستند. در واقع، تعامل با سازندگان برای به دست آوردن یک موتورگیربکس از پیش مهندسی شده، ویژگی‌های حاصل از محاسبات و آزمون‌های انجام شده به وسیله سازنده را برآورده و کارکرد مناسب موتورگیربکس را تضمین خواهد کرد.

برای تعیین این که آیا موتورگیربکس انتخاب شده به مشکلی در کار منجر خواهد شد یا خیر، باید محاسبات عملکرد سازنده را بررسی نمود. قیمت گیربکس صنعتی هم با در نظر گرفتن توان و محاسباتی که مهندس تجهیزات و ماشین آلات صنعتی انجام می‌دهد، مشخص می‌گردد.

وقتی استفاده از گیربکس‌های کاملاً سفارشی امکان‌پذیر نیست (برای مثال زمانی که تعداد گیربکس‌های مورد نیاز به اندازه کافی زیاد نباشد.)، می‌توان برای تأمین گیربکس‌ها سراغ سازندگانی رفت که از قطعات ماژولار استاندارد بر اساس سفارش استفاده می‌کنند. در غیراین صورت برای خرید تعداد اندک گیربکس‌های سفارشی، به دنبال شرکت‌های سازنده‌ای بگردید که آخرین نرم افزار CAD، نرم افزار CAM، و ماشین ابزار را برای تجاری سازی کارهای پساپرداخت (Post-processing) به کار می برند و هزینه‌های تولید تکی را کاهش می دهند.

نکته آخر: وقتی گیربکس انتخاب و برای کاربری نصب شد، چندین تست با شرایط ساده اجرا کنید که سناریوهای عملیاتی معمول را تکرار می‌کنند. اگر مجموعه گیربکس دما، صدا یا تنش بالای غیرعادی را نشان می‌دهد، فرآیند انتخاب گیربکس را تکرار کرده و یا با سازنده تماس بگیرید. جهت راهنمایی بیشتر می‌توانید با مهندسان سام تجهیز، در ارتباط باشید.

استفاده از مطالب و مقالات سایت تنها با ذکر منبع و درج آدرس سایت سام تجهیز مجاز است.