گیربکس کرانویل پینیون

گیربکس کرانویل پینیون یکی از پرکاربردترین انواع گیربکس‌های مورد استفاده در صنعت و به خصوص در صنایع اتوماسیون و سیستم‌های انتقال قدرت است.

نام گیربکس کرانویل پینیون از روی نام چرخدنده‌های به‌کار رفته در آن برداشته شده است. دو چرخدنده به نام‌های کرانویل و پینیون در این مدل خاص از گیربکس صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. هر دوی این چرخدنده‌ها دارای شکل مخروطی هستند که از دندانه‌های ساده و یا مخروطی تشکیل می‌شود. نحوه قرارگیری چرخدنده کرانویل و چرخدنده پینیون و متعاقباً درگیری دندانه‌های آنها با یکدیگر به‌گونه ای است که محور این دوچرخه با یکدیگر زاویه ۹۰ درجه می‌سازد. البته گیربکس کرانویل پینیون با زاویه محورهای کمتر و یا بیشتر از ۹۰ درجه نیز وجود دارد اما ساخت این نوع گیربکس‌ها به ندرت و با توجه به نیاز مشتری پیش می‌آید. در مجموع غالباً گیربکس کرانویل و پینیون موجود در بازار با زاویه محور ۹۰ درجه هستند.

گیربکس‌های کرانویل پینیون برای انتقال و/یا تقسیم قدرت یک نیروی محرکه دوار از طریق یک زاویه از پیش تعریف‌شده در طیف گسترده‌ای از کاربرد‌های صنعتی استفاده می‌شوند. این زاویه معمولاً 90 درجه است اما بسته به نیازهای کاربرد مورد نظر، در هر دو طرح حاد (کمتر از 90 درجه) و چاق (بیشتر از 90 درجه) توسط شرکت‌های سازنده قابل ساخت و عرضه می‌باشد.

نسبت تبدیل گیربکس کرانویل پینیون پایین است و معمولاً به صورت واحد تک مرحله‌ای طراحی و ساخته می‌شود. گیربکس‌های کرانویل پینیون معمولاً با نسبت‌هایی بین ۱:۱ تا ۱:۵ عرضه می‌شوند – گرچه گیربکس‌های کرانویل پینیون با نسبت تبدیل‌های کسری نیز قابل تهیه هستند، به عنوان مثال ۵/۱ به ۱. به این معنی که آن‌ها با طیف گسترده ای از کاربرد‌ها و سناریوهایی که این نوع خاص از انتقال حرکت لازم باشد سازگار هستند. البته مدل خاصی از گیربکس کرانویل پینیون با دنده‌های مارپیچی هیپوئیدی وجود دارد که در آن‌ها نسبت تبدیل گیربکس را می‌تواند در یک مرحله تا مقدار ۱:۱۵ رساند.

گیربکس کرانویل پینیون

انواع گیربکس‌های کرانویل پینیون

گیربکس‌های کرانویل پینیون با توجه به نوع هندسه در انواع مختلف طبقه‌بندی می‌شوند:

  • گیربکس‌های کرانویل پینیون مستقیم: دارای چرخدنده مخروطی هستند که دندانه‌ها مستقیم و ساده دارند.
  • گیربکس‌های کرانویل پینیون مارپیچ: دندانه‌های مارپیچ و خمیده دارند که باعث می‌شوند تماس دندانه‌ها دو چرخدنده به تدریج و صاف باشد.
  • گیربکس‌های کرانویل پینیون صفر: بسیار شبیه به مدل ساده هستند، اما دندانه‌های خمیده دارند، به‌گونه‌ای که انتهای هر دندانه با محور هم صفحه است، اما وسط هر دندانه به دور محور چرخدنده می‌چرخد. چرخ دنده‌های گیربکس‌های کرانویل پینیون صفر را می‌توان به‌عنوان ترکیبی از چرخ دنده‌های گیربکس‌های ساده و گیربکس‌های مارپیچ در نظر گرفت.
  • گیربکس‌های کرانویل پینیون هیپوئید: دقیقاً مشابه با مدل مارپیچ می‌باشند، اما چرخنده‌های آن مدل ‌هایپربولیک دارند و مخروطی شکل نیستند. پینیون می‌تواند بالاتر یا پایین‌تر از مرکز کرانویل حرکت کند و آزادی عمل بیشتری داشته باشد، بنابراین قطر موثر پینیون بزرگتر خواهد بود، عمر طولانی‌تر و درگیری نرم‌تر دندانه‌ها (که منجر به لقی کم‌تر می‌شود) از دیگر خصوصیات آن می‌باشد. اگر سطح آجدار به موازات محور چرخش ساخته شود، این پیکربندی شبیه یک گیربکس حلزونی خواهد بود. از گیربکس‌های هیپوئیدی به‌طور گسترده در محورهای عقب خودرو استفاده می‌شود.

جنس چرخدنده‌های گیربکس کرانویل و پینیون

مصالح مختلفی برای چرخدنده‌ها استفاده می‌شود که شامل طیف گسترده‌ای از چدن، مواد غیر آهنی و غیر فلزی است. انتخاب این مصالح به موارد زیر بستگی دارد:

  • نوع کار
  • سرعت الکتروموتور
  • میزان دقت مورد نیاز
  • روش ساخت
  • ابعاد و وزن مورد نیاز سیستم تحریک
  • تنش مجاز
  • مقاومت در برابر ضربه

برخی از مصالح به‌کار رفته برای ساخت چرخدنده‌های کرانویل و پینیون عبارتند از:

  • چدن: به دلیل داشتن خواص سایشی مناسب، ماشین کاری عالی و سهولت در تولید اشکال پیچیده با روش ریخته‌گری، محبوب است. در صورت نیاز به دنده‌های بزرگ با اشکال پیچیده مناسب است.
  • فولاد چدنی: در جایی استفاده می‌شود که تنش وارده روی دندانه‌ها زیاد و ساخت دنده‌ها دشوار است.
  • فولادهای کربنی ساده: کاربرد آن‌ها در چرخدنده‌های صنعتی است که در آن سختی بالا به‌همراه استحکام بالا مورد نیاز باشد.
  • فولادهای آلیاژی: در جایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که استحکام بالای دندانه‌ها و مقاومت ساییدگی لازم باشد.
  • آلومینیوم: که در جایی مورد استفاده قرار می‌گیرد که اینرسی کم جرم دورانی مورد نیاز باشد.
  • چرخ دنده‌های ساخته شده از مواد غیر فلزی: در سرعت‌های بالا عملکرد پر سر و صدا دارند.

کاربردهای گیربکس‌های کرانویل پینیون

گیربکس‌های کرانویل پینیون دارای کاربردهای متنوعی از جمله لوکوموتیو، تجهیزات دریایی، اتومبیل، چاپخانه و پرینتر، برج خنک کننده، نیروگاه‌ها، کارخانه‌های فولاد، دستگاه‌های بازرسی مسیر ریلی و غیره است. گیربکس‌های کرانویل پینیون به‌ویژه در کاربردهایی که در آن‌ها نیاز به چرخاندن محور دوران به یک گوشه (۹۰ درجه) باشد، یا مواقعی که چندین دستگاه توسط یک موتور تحریک می‌شوند مناسب است، که این نوع کاربرد غالباً در خطوط اتوماسیون و خطوط تولید کارخانه‌ها یافت می‌شود. نمونه‌هایی از کاربردهای متنوع این نوع از گیربکس‌ها در ادامه آورده شده است:

  • یک سری غلتک‌های متحرک در خط تولید خودرو، هر غلتک در زاویه 90 درجه به شافت اصلی محرک تحریک می‌شوند، همه از یک موتور و از طریق گیربکس‌های کرانویل پینیون به شافت اصلی محرک متصل می‌شود.
  • سیستم‌های جک پیچی یکی دیگر از کاربردهایی است که استفاده از گیربکس‌های کرانویل پینیون در آن‌ها ایده‌آل می‌باشد و به‌همین دلیل گیربکس‌های کرانویل پینیون به راحتی در سبد محصولات Power Jacks قرار می‌گیرد. گیربکس‌های کرانویل پینیون به Power Jacks اجازه می‌دهند تا قدرت را از یک موتور از طریق شافت‌های درایو بین جک‌های چند پیچ توزیع کند.
  • گیربکس‌های کرانویل پینیون در درایو‌های دیفرانسیل استفاده می‌شوند که می‌توانند گشتاور را به دو محور در حال دوران با سرعت‌های مختلف انتقال دهند، مانند دنده‌های اتومبیل در حال حرکت.
  • گیربکس‌های کرانویل پینیون به عنوان مکانیسم اصلی دریل دستی استفاده می‌شوند. از آنجا که دسته مته در جهت عمودی دوران دارد، خروجی گیربکس جهت دوران چاک را به محور افقی تغییر می‌دهد. گیربکس‌های کرانویل پینیون در دریل دستی از مزیت افزایش سرعت دوران چاک برخوردار هستند و این امر باعث می‌شود که بتوانید طیف وسیعی از مواد را سوراخ کنند.
  • گیربکس‌های کرانویل پینیون مارپیچ از اجزای مهم در سیستم‌های محرکه بالگردها هستند. این اجزاء برای کار در سرعت‌های زیاد، بارهای زیاد و برای زمانی که دوره تناوب اعمال بار زیاد باشد مورد نیاز هستند. در این کاربرد، از چرخدنده‌های مارپیچ برای هدایت حرکت از موتور توربین گازی افقی به روتور عمودی استفاده می‌شود.

مزایای گیربکس‌های کرانویل پینیون

  • مهمترین مزیت گیربکس کرانویل پینیون نسبت به گیربکس‌های حلزونی از نگاه انتقال زاویه مناسب، میزان بهره وری آن است. گیربکس‌های حلزونی معمولاً فقط در حدود 50-80٪ کارآمد هستند. بنابراین 20-50٪ قدرت از طریق انتقال زاویه مناسب از بین می‌رود. با این وجود، گیربکس‌های کرانول پینیون، می‌توانند تا 98٪ کارآمد باشند و تنها با از دست دادن قدرت کمی‌ گشتاور را از ورودی به خروجی منتقل می‌کنند.
  • این گیربکس امکان تغییر زاویه کار را فراهم می‌آورد.
  • تفاوت در تعداد دندانه‌ها (متعاقبا قطر موثر) در هر پینیون باعث تغییر مزیت مکانیکی می‌شود. با افزایش یا کاهش نسبت دندانه‌ها بین پینیون‌های متحرک و محرک ممکن است نسبت دوران بین این دو تغییر کند، به این معنی که سرعت دوران خروجی و گشتاور پینیون را می‌توان تغییر داد، با افزایش سرعت، گشتاور کاهش می‌یابد، یا اینکه سرعت کاهش می‌یابد و گشتاور افزایش می‌یابد.

 معایب گیربکس‌های کرانویل پینیون

  • یک جفت کرانویل و پینیون طوری طراحی شده‌اند که تنها می‌توانند در کنار یکدیگر کار کنند و با دیگر چرخدنده‌ها قابل استفاده نیستند.
  • دقت نصب بالایی لازم است.
  • یاتاقان شافت‌ها باید بتوانند تحمل نیروهای قابل توجهی را داشته باشند.
اسکرول به بالا