آشنایی با انواع گیربکس صنعتی

گیربکس‌ صنعتی به‌عنوان یکی از مهم‌ترین اجزای سیستم‌ انتقال قدرت در صنایع  بزرگ شناخته می‌شود. این تجهیزات مکانیکی نقش کلیدی در تبدیل و تنظیم انرژی تولیدشده توسط الکتروموتورها دارند و امکان استفاده بهینه از توان موتور را در کاربرد متنوع فراهم می‌کنند. گیربکس‌ صنعتی با تغییر نسبت سرعت و گشتاور، نه‌تنها عملکرد ماشین‌آلات را بهبود می‌بخشند، بلکه به افزایش بهره‌وری، کاهش مصرف انرژی و طول عمر تجهیزات کمک می‌کنند. این دستگاه‌ها به‌عنوان واسطه‌ای بین موتور و بار عمل می‌کنند و می‌توانند سرعت بالای موتور را به گشتاور بالا یا سرعت پایین‌تر تبدیل کنند، یا حتی جهت چرخش را تغییر دهند. این انعطاف‌پذیری باعث شده تا گیربکس‌ صنعتی در طیف وسیعی از صنایع، از جمله معادن، صنایع فولاد، نفت و گاز، تولید برق، صنایع غذایی و خطوط تولید خودکار، به‌طور گسترده مورد استفاده قرار گیرند.
طراحی گیربکس‌ صنعتی به‌گونه‌ای است که می‌توانند در شرایط کاری سخت، مانند محیط‌ با دمای بالا، فشار زیاد یا بار سنگین، عملکردی پایدار و مطمئن ارائه دهند.
 گیربکس‌ صنعتی با توجه به ساختار، کاربرد و ویژگی‌هایشان به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند، از جمله گیربکس‌ هلیکال، خورشیدی، دور بالا و سنگین. هر یک از این انواع برای پاسخگویی به نیاز خاص صنایع طراحی شده‌اند و انتخاب نوع مناسب گیربکس به عواملی مانند نوع کاربرد، میزان گشتاور مورد نیاز، سرعت ورودی و خروجی، و شرایط محیطی بستگی دارد. این تنوع باعث می‌شود که گیربکس‌های صنعتی بتوانند نیازهای متنوع صنایع سبک تا سنگین را پوشش دهند. علاوه بر عملکرد فنی، گیربکس‌های صنعتی به دلیل توانایی کاهش سایش و استهلاک تجهیزات، نقش مهمی در کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری گیربکس صنعتی ایفا می‌کنند. با انتخاب گیربکس مناسب، می‌توان از خرابی‌های ناگهانی جلوگیری کرد و کارایی کلی سیستم را بهبود بخشید. در ادامه، به بررسی جزئیات و ویژگی‌های انواع مختلف گیربکس‌ صنعتی خواهیم پرداخت تا درک بهتری از کاربردها و مزایای هر یک به دست آید.

گیربکس های هلیکال: گیربکس هلیکال یا گیربکس های شافت مستقیم متشکل از مجموعه ای از چرخدنده ها است که به دلیل موقعیت قرارگیری شافت ها و دنده ها توانایی انتقال توان بالایی دارند. چرخدنده های این نوع گیربکس می توانند به صورت ساده و یا مارپیچ طراحی شوند. تعداد محورهای این گیربکس بسته به کاربرد و میزان انتقال دور مدنظر قابل تغییر هستند. گیربکس های هلیکال بیشترین کاربرد را در صنایع پتروشیمی، صنایع پلیمری، صنایع فولاد و فعالیت های سنگینی همچون سنگ شکن ها و اکسترودرها و نوارنقاله دارند.

طراحی این گیربکس ها به گونه ای است که شافت ورودی و خروجی در یک راستا قرار می گیرند. این گیربکس ها معمولاً به دلیل ساز و کار خوب و بازده بالا مورد توجه قرار می گیرند و همچنین نسبت انتقال بار بالایی دارند. گیربکس کواکسیال برای فعالیت های سنگین ایده آل هستند.
 مزایای گیربکس کواکسیال: 
۱-گیربکس های coaxial-بازده بسیار بالایی دارند.
۲-نسبت به ابعاد (حجم) گیربکس توان بالایی را انتقال می دند.
۳-می توانند در ابعاد کوچک نیز ساخته شود.
۴-در صنایع مختلفی کاربرد دارد.
۵-به راحتی می توان گیربکس را به شکل چند استیج (محور) ساخت که نسبت انتقال بار بالایی ارائه دهد.

گیربکس صنعتی جناغی، که به آن گیربکس دو هلالی (Double Helical Gearbox) یا گیربکس هرینگ‌بون (Herringbone Gearbox) نیز گفته می‌شود، یکی از انواع پیشرفته گیربکس‌های صنعتی است که برای انتقال قدرت بالا بین شفت‌های موازی طراحی شده است. این گیربکس‌ها بر پایه دنده‌های هلالی دوگانه ساخته می‌شوند و به دلیل توانایی در حذف نیروهای محوری (axial thrust)، در صنایع سنگین کاربرد گسترده‌ای دارند. در ادامه، به طور خلاصه به ساختار، مزایا، معایب، کاربردها و تفاوت‌های آن می‌پردازیم.
ساختار و نحوه کار دنده جناغی (Herringbone Gear): این دنده از دو مجموعه دنده هلالی تشکیل شده که به صورت آینه‌ای (یکی دست راست و دیگری دست چپ) در کنار هم قرار گرفته‌اند. از بالا، شیارهای دندانه‌ها شبیه به حرف "V" یا الگوی استخوان ماهی (هرینگ‌بون) به نظر می‌رسند. این طراحی باعث می‌شود نیروهای محوری تولیدشده توسط هر نیمه، یکدیگر را خنثی کنند، بدون نیاز به یاتاقان‌های محوری بزرگ. دنده دو هلالی (Double Helical Gear): مشابه جناغی است، اما بین دو نیمه هلالی یک شیار یا گپ کوچک (groove) وجود دارد تا ابزار برش دندانه‌ها بتواند خارج شود. این شیار تولید را آسان‌تر و ارزان‌تر می‌کند، اما ممکن است کمی ناپایداری ایجاد کند. در هر دو نوع، دندانه‌ها با زاویه هلال (helix angle) برش خورده‌اند، که تماس تدریجی دندانه‌ها را فراهم می‌کند و انتقال قدرت نرم‌تری نسبت به دنده‌های مستقیم (spur gears) ایجاد می‌نماید.

گیربکس سیکلوئیدی (Cycloidal Gearbox) یکی از پیشرفته‌ترین انواع گیربکس‌ صنعتی است که به دلیل مقاومت بالا در برابر بارهای شوک‌دار، دقت فوق‌العاده و لقی بسیار کم، در کاربردهای حساس و سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد. این گیربکس از مکانیزم انتقال قدرت مبتنی بر حرکت سایکلوئیدی (چرخشی-غلتش) استفاده می‌کند که شامل اجزای اصلی مانند دیسک سایکلوئیدی، پین‌های غلتان و شفت ورودی با بادامک غیرمدور (Eccentric Cam) است.
دیسک سایکلوئیدی با حرکت چرخشی غیرعادی خود، نیروی ورودی را از طریق تماس نورد با پین‌ها به شفت خروجی منتقل می‌کند، که این امر اصطکاک را کاهش داده و راندمان را به ۹۰-۹۵% می‌رساند. نسبت انتقال در این گیربکس‌ها معمولاً بین ۱۰:۱ تا ۱۰۰:۱ است و طراحی فشرده‌ای ارائه می‌دهد که برای گشتاورهای بالا در فضای محدود مناسب است. از مزایای کلیدی آن می‌توان به مقاومت عالی در برابر شوک، لقی نزدیک به صفر، عمر طولانی و عملکرد نرم و بی‌صدا اشاره کرد. با این حال، پیچیدگی طراحی و تولید، هزینه بالا و وزن بیشتر نسبت به گیربکس‌های خورشیدی از معایب آن هستند. گیربکس سایکلوئیدی در رباتیک، ماشین‌آلات CNC، توربین‌های بادی، تجهیزات معدنی و سیستم‌های دقیق صنعتی که نیاز به تحمل بارهای سنگین و دینامیکی دارند، کاربرد گسترده‌ای دارد. در مقایسه با گیربکس خورشیدی، مقاومت بیشتری در برابر شوک دارد اما هزینه تولید و وزن آن بالاتر است. برای عملکرد بهینه، نیاز به روغن‌کاری منظم و تراز دقیق دارد، و در برخی موارد ممکن است به سیستم خنک‌کننده نیاز باشد. گیربکس سایکلوئیدی با ترکیب دقت، دوام و توانایی تحمل بارهای سنگین، انتخابی ایده‌آل برای کاربردهایی است که عملکرد بدون نقص و پایداری در شرایط سخت اولویت دارند، هرچند هزینه و پیچیدگی آن باید در انتخاب مدنظر قرار گیرد.