گیربکس چیست؟

گیربکس ماشینی است که برای انتقال توان مکانیکی از یک منبع تولید توان به یک مصرف کننده و برآورده ساختن گشتاور و سرعت دورانی به کار می رود.

گیربکس در واقع یک واسطه بین منبع توان و مصرف توان می باشد.

گیربکس یا جعبه دنده ، بعد از موتور سر راه  وسایل صنعتی قرار می گیرد و میتواند با کم و زیاد کردن نسبت ، توسط مکانیزم داخل گیربکس، گشتاور مورد نیاز دستگاه را بدست آورد.

به دلیل هماهنگ بودن گشتاور و سرعت دورانی منبع تولید توان با مصرف کننده نیاز به ماشینی که بتواند این هماهنگی را به صورت یک واسطه برقرار کند امری ضروری به نظر می رسد. دستگاهی که این خواسته را می تواند تامین کند گیربکس نام دارد.

گیربکس ها معمولا توان و دور را از الکتروموتور گرفته و با توجه به ساختار چرخدنده ها، گشتاور و دور خروجی را تنظیم می کنند.

گیربکس قادر است قدرت چرخش را افزایش و سرعت آن را کاهش دهد. هر چه نرخ کاهش سرعت در گیربکس بیشتر شود، قدرت آن بالاتر خواهد رفت. نرخ کاهش سرعت و افزایش قدرت گیربکس را می توان با تغییر سایز چرخ دنده های گیربکس تنظیم نمود.

مهمترین کاربرد گیربکس ها ، کاهش دنده در تجهیزات موتوری است. زیرا اغلب یک موتور کوچک چرخان با سرعت زیاد می تواند قدرت کافی برای وسیله را تولید کند ولی گشتاور کافی را نمی‌تواند. بعنوان مثال پیچ گوشتی الکتریکی دنده کاهشی بسیار بزرگی دارد زیرا که نیاز به گشتاور پیچشی زیادی برای پیچاندن پیچ دارد. ولی موتور فقط مقدار کمی گشتاور در سرعت بالا تولید می کند. با دنده کاهشی سرعت خروجی کاهش اما گشتاور افزایش می یابد.

اجزای تشکیل دهنده گیربکس:

گیربکس ها اجزای مختلفی دارند که اصلی ترین جز آن ها چرخ دنده ها می باشند که بسته به نوع گیربکس، شکل و جنس آنها متفاوت هستند.
اجزای دیگر گیربکس ها عبارتند از:

• پوسته گیربکسدنده ها درون آن قرار می گیرند و جنس آن معمولا از چدن ریخته گری شده است.
• شافت های ورودی و خروجیاین شافت ها می توانند به صورت سوراخ (Hollow) و یا شافت (Solid) باشند و جنس آن ها از فولاد است .
• بیرینگ (Bearing) یا یاتاقانبرای تحمل بارهای شعاعی و محوری شافت های گیربکس استفاده می شوند.
• نشت بند (seal) یا کاسه نمدبرای حفاظت بیرینگ ها از عوامل خارجی مثل گرد و غبار و همچنین نگهداری از روغن داخل پوسته استفاده می شود.
• درپوش کنترل روغن و بازبینی
• کاسه نمد

گیربکس ها به دو دسته تولید می شوند:

• گیربکس های کاهنده:
  1. این نوع از گیربکس ها بین محرک و متحرک قرار می گیرد.

2. دور مورد نیاز را تامین می کند.

3.  در تیپ های مختلفی ساخته میشوند.

• گیربکس های افزاینده:
  درصنایع کشوربخصوص صنایع نیروگاهی وصنایع پالایشگاهی وصنایع پتروشیمی وغیره نیاز به گیربکس های دور بالا می باشد که آنها را گیربکس های افزاینده می نامند.

انواع گیربکس ها:

• گیربکس باچرخ دنده های ساده :

  ساده ترین سیستم درگیری دومحورموازی بااستفاده ازچرخ دنده های ساده امکانپذیر می باشد که دنده کاملاً موازی درامتداد محورشافت می باشد و بیشترین کاربرد را در گیربکس های خودرو و گیربکس های ماشینهای ابزارمانند تراش و فرز و غیره را دارد. انتقال نیرودردنده های ساده به صورت سطح وخطی می باشد.

• گیربکس حلزونی (Worm Gearbox) :

  
  این نوع از گیربکس ها متشکل از یک ماردون فولادی که سخت کاری پیوسته شده و سنگ خورده است و یک چرخ دنده حلزونی از جنس غالبا برنز ریخته گری شده است. این گیربکس ها حرکت سینماتیکی خود را از این دو قطعه تامین می کند . در گیربکس های حلزونی به دلیل ساختار و زاویه خروجی آنها به دلیل متعامد بودن دارای کاربری های فراوانی است و به دلیل کارکرد نرم در سیستم های بالابر و همچنین آسانسورها که نیاز به ایجاد گشتاور و راه اندازی نرم است، کاربرد فراوانی دارند. از دیگر فاکتورهای مهم در گیربکس های حلزونی، عدم برگشت پذیری در نسبت های تبدیل بالای 30 است . از دیگر مزایای این گیربکس ها قابلیت نصب در هشت حالت متفاوت می باشد که باعث استفاده راحت این گیربکس ها گردیده است.

• گیربکس هلیکال یا شافت مستقیم (Helical Gearbox) :
  

  گیربکس های هلیکال شامل تعدادی چرخ دنده هستند که دارای ساختار مارپیچ یا هلیکال می باشند و به همین دلیل به این نام معرفی می شوند . این نوع چرخ دنده ها از دسته چرخ دنده های ساده ولی با امتداد پروفیل مورب نسبت به امتداد شفت می باشند. انتقال نیرو در این نوع گیربکس ها با توجه به ساختار چرخ دنده های آنها (هلیکال) با حرکت یک نقطه در امتداد سطح دنده انجام می شود. در این گیربکس ها به علت کاستن صدا و درگیری نرم چرخ دنده ها در سیستم های انتقال نیرو به کار می روند و میتوانند در دورها و توان های بالاتری نسبت به دنده های ساده استفاده شوند. اساس کار این نوع گیربکس ها بدین شکل می باشد که با کاهش دور باعث افزایش گشتاور در قسمت خروجی می شوند.

• گیربکس باچرخ دنده های جناغی :

  
  به منظورکاستن نیروی محوری اعمال روی:

• شفت دنده ها
• چرخ دنده های هلیکال
• وهمچنین افزایش میزان گشتاورانتقال یافته

دنده های هلیکال به صورت متقابل به عنوان جناغی بکارمی روند.

• گیربکس آویز:

گیربکس های آویز به دلیل قابلیت چند محور بودن توانایی ایجاد نسبت های تبدیل بالایی را دارندکه قابلیت ایجاد گشتاورهای بالایی را نیز دارند.

و در مواردی که نیاز به گشتاور های بالا  باشد، همانند دستگاه های میکسر و یا سیستم های محرک خطی  انتخاب بسیارعالی است .

گیربکس های آویز همانند گیربکس های هلیکال ساختار چرخ دنده هایی با امتداد پروفیل مورب نسبت به امتداد شفت دارند.

تنها تفاوتشان در این است که دارای ساختار چند محوری به صورت موازی می باشند.

همچنین این نوع از گیربکس ها به دلیل حجم بالایی از روغن به صورت دائمی دارای ظرفیت حرارتی بالایی نسبت به سایر جعبه دنده های هلیکال هستند.

که در این امر خود باعث بالا رفتن عمر کارکرد گیربکس و عدم تخریب زود هنگام دنده ها می شود.

• گیربکس کران ویل پینیون (Crown Wheel Pinion Gearbox):

گیربکس های کران ویل تشکیل شده است از تعدادی چرخ دنده هلیکال و دو چرخ دنده.

این گیربکس قابلیت انتقال گشتاور در زاویه 90 درجه را ایجاد می کنند.

به منظور انتقال نیرو در محور های متعامد و غیر متعامد  نیاز به سیستم درگیری دنده ها بوده.

که در دو سطح مورب  که توسط چرخ دنده های مخروطی مارپیچ تامین می گردد.

درگیری پروفیل دنده های مخروطی مارپیچ به صورت همزمان بوده و عملکرد نرمی نسبت به دنده های مخروطی ساده دارند.

و می توانند گشتاورهای بالاتری را بدون ضربه و صدا به نرمی انتقال دهند.

• گیربکس خورشیدی (Planetary Gearbox):

امروزه در صنایع برای کاهش و یا افزایش دور در صورت بالا بودن  توان های بسیار بالا در فضاهای محدود و راندمان بالای گیربکس، از این نوع چرخدنده ها استفاده می شوند.

چرخ دنده های خوشیدی با قابلیت استفاده در دورهای بالا و  از پرکاربرد ترین چرخ دنده ها  معرفی شده اند.

این نوع چرخ دنده ها در دو نوع تک استیج و یا چند استیج طراحی و تولید می گردد.