چرخ دنده گیربکس صنعتی
چرخ دنده گیربکس صنعتی – شیبا صنعت
یکی از اجزای مهم در گیربکس ها، چرخ دنده گیربکس صنعتی است. همانطور که می دانیم گیربکس صنعتی وظیفه انتقال قدرت را در صنایع مختلف انجام می‌دهند. در گیربکس های صنعتی، سرعت و گشتاور به یکدیگر تبدیل می‌گردند بدین معنی که در گیریکس های صنعتی کاهنده وظیفه گیربکس صنعتی این است که با کاهش سرعت خروجی، گشتاور خروجی هم افزایش می‌یابد.
به همین دلیل است که مقدار مدولاسیون چرخ دنده ها در استیج های متوالی افزایش می‌یابد و همچنین در گیربکس های صنعتی افزاینده، با افزایش سرعت دورانی مقدار گشتاور کاهش می‌یابد.
کاربرد گیربکس های صنعتی در صنایع کشور بسیار زیاد و متنوع می‌باشد و داشتن اطلاعات و دانش لازم، باعث می‌شود که در نگهداری و مراقبت از دستگاه به ما کمک کند، و همینطور در هزینه های جانبی تعمیر گیربکس صنعتی جلوگیری می‌کند. یکی از مهمترین قطعات گیربکس، چرخ دنده ها هستند.
چرخ دنده گیربکس صنعتی معمولاً از فلزات سختی مانند فولاد و یا آلیاژهای آهنی تهیه می‌شوند و برای کاربردهای مختلفی مانند خودروسازی، صنایع نفت و گاز، صنعت هوافضا، صنایع دریایی و صنایع الکترونیکی استفاده می‌شوند. در این صنایع، چرخ دنده صنعتی به منظور افزایش عزم چرخاندن، افزایش سرعت، کاهش هزینه‌های تولید و افزایش کارایی به کار می‌رود.
طراحی و چیدمان بیرینگ ها در انواع گیربکس صنعتی تابع نوع چرخ دنده های بکار رفته در طراحی گیربکس صنعتی می‌باشد. آنالیز نیرو های ایجاد شده که ناشی از نوع چرخ دنده ها و همچنین سرعت دورانی در انتخاب نوع بیرینگ موثر می‌باشد، همین پارامترها بعلاوه طراحی بدنه گیربکس، سیستم روان کاری چرخ دنده ها و بیرینگ ها را مشخص می‌کند، بنابراین شناخت انواع چرخ دنده گیربکس صنعتی، از اهمیت ویژه ای برخوردار می‌باشد.
انواع چرخ دنده گیربکس صنعتی
همانطور که می‌دانیم یک گیربکس، که به عنوان جعبه دنده نیز شناخته می‌شود، دارای سه عملکرد اصلی است: افزایش گشتاور از تجهیزات الکتروموتور به تجهیزات محرک، کاهش سرعت تولید شده توسط الکتروموتور، و یا تغییر جهت محورهای چرخان است. اتصال این تجهیزات به گیربکس با استفاده از کوپلینگ، تسمه، زنجیر یا اتصالات شفت توخالی انجام می‌شود.
اما انواع چرخ دنده گیربکس صنعتی عبارتند از:
- چرخ دنده ساده
- چرخ دنده مارپیچ
- چرخ دنده های جناغی
- چرخ دنده های خورشیدی
- چرخ دنده های مخروطی
- چرخ دنده حلزونی
چرخ دنده ساده :
طراحی و ساخت این نوع چرخ دنده گیربکس صنعتی بسیار ساده می‌باشد این چرخ دنده ها در گیربکس های صنعتی با محور موازی و گیربکس های خورشیدی و دنده های روباز بکار می‌رود، زاویه مورب بین چرخ دنده و محور دوران وجود ندارد لذا در گیربکس هایی که از چرخ دنده های ساده استفاده می‌شود نیروی محوری ایجاد نمی‌گردد. راندمان این چرخ دنده ها در صورت تولید صحیح حدود 99% می‌باشد.
از مزایای این چرخ دنده گیربکس صنعتی این است که، تماس بین دو چرخ دنده در هر لحظه خاص به صورت یک خط راست است. بدین لحاظ این چرخ دنده ها قادرند نیروهای سنگین را انتقال دهند، و سر و صدای این گیر بکس ها نسبت به نوع هلیکال (مورب) اندکی بیشتر است.
چرخ دنده مارپیچ :
زاویه هلیکس که بر روی سطح خارجی چرخ دنده ایجاد می‌شود دلیل نام گذاری این نوع چرخ دنده گیربکس صنعتی است، زاویه بین محور دوران و سطح چرخ دنده را زاویه هلیکال می نامند این نوع چرخ دنده ها معمولا در گیربکس های محور موازی کاربرد دارد.
چنانچه مجموع جبری زاویه هلیکال هر دو چرخ دنده صفر باشد، محورها موازی خواهند بود این تیپ دنده ها در محور های متفاوت ( تصاویر محور های متقاطع ) کاربرد دارند در برخی از ماشین های ابزار تولید جهت تغییر جهت دوران از این نوع دنده ها استفاده می‌گردد.
در اغلب گیربکس های صنعتی که در صنایع کاربرد دارند معمولاً از این نوع چرخ دنده گیربکس صنعتی استفاده می‌شود، راندمان این نوع هم حدود 99% می‌باشد. غلتش این چرخ دنده ها بر روی هم بسیار نرم است لذا سر و صدای کمتری تولید می‌کنند.
بدلیل وجود زاویه ی هلیکال، در این چرخ دنده ها نیروی محوری ایجاد می‌گردد بنابراین طراحان از رولبیرینگ های مخروطی و یا بشکه ای در یاتاقان ها استفاده می‌کنند از دیگر مزایای این نوع چرخ دنده ها (در یک پهنای مساوی) این نوع دنده ها توان بیشتری را نسبت به چرخ دنده های ساده انتقال می‌دهند.
چرخ دنده های جناغی :
کاربرد این چرخ دنده ها در گیربکس های محور موازی است، انتقال توان بیشتر در یک فضای کم و استفاده از بیرینگ های ارزان تر (بدلیل این که نیروی محوری در این طرح ها صفر می‌گردد) از دیگر مزایای این چرخ دنده ها است.
ماشین آلات تولید دقیق چنین چرخ دنده هایی بسیار گرانتر می‌باشد در صورت ایجاد خطای ساخت عملا نصف توان محاسبه شده انتقال پیدا می‌کند و تحت این شرایط بسیار سریع چرخ دنده تخریب می‌گردد. استفاده از نوع خاصی از رول بیرینگ ها در هر استیج این گیر بکس ها باعث می گردد که خطا های ساخت بهبود یابند.
چرخ دنده های خورشیدی :
هر استیج این چرخ دنده ها شامل حداقل 5 تا 8 عدد چرخ دنده ساده می‌باشد. در هر استیج مقدار انتقال توان چندین برابر می گردد. در یک حجم بسیار کم این گیربکس ها انتقال گشتاور و توان بیشتری صورت می گیرد.
طراحی و ساخت و مونتاژ این چرخ دنده ها که جدید تر می باشد نیازمند آموزش های خاصی می باشد. نگهداری این گیربکس ها نیاز به دقت بیشتری دارد. در طراحی این گیربکس ها از بیرینگ های ارزانتری می توان استفاده نمود.
چرخ دنده های مخروطی :
استفاده از این چرخ دنده ها در طراحی گیربکس های صنعتی باعث می‌گردد که محور ورودی و خروجی گیربکس بر همدیگر عمود باشند و این موضوع در صنایع از اهمیت ویژه ای برخوردار می‌شود به گونه ای که فضای استقرار گیربکس های صنعتی را در سایت به صورت بهینه در می‌آورد.
راندمان چرخ دنده های مخروطی نسبت به هلیکال اندکی کمتر می‌باشد. دستگاه های تولید کننده این چرخ دنده گیربکس صنعتی بسیار گرانتر هستند نوع محاسبات ساخت این چرخ دنده ها بستگی به دانش فنی سازنده آن دستگاه دارد.
در گیربکس های صنعتی سه نوع چرخ دنده مخروطی داریم:
- چرخ دنده مخروطی راست دندانه: مشابه چرخ دنده ساده بر روی یک پروفیل مخروط ایجاد می‌شود. ( امتداد محور های دوران در یک صفحه هستند و همدیگر را قطع می‌کنند)
- چرخ دنده مخروطی مارپیچ: مشابه چرخ دنده های هلیکال بر روی پروفیل مخروط ایجاد می‌شود و زاویه مورب دارد. ( امتداد محورهای دوران در یک صفحه هستند و همدیگر را قطع می‌کنند)
- چرخ دنده مخروطی هیپوئید: امتداد محور های دوران پینیون و کرانویل در یک صفحه نیستند و هم دیگر را قطع نمی‌کنند. (این تیپ چرخ دنده های مخروطی در دیفرانسیل خودرو کاربرد دارد)
چرخ دنده حلزونی :
گیربکس های حلزونی شامل دو چرخ دنده هستند، چرخ دنده ورودی را مارپیچ می‌گویند و چرخ دنده مقابل آن را چرخ حلزون می‌نامند. محور های دوران این چرخ دنده ها بر همدیگر عمودند، نوع تماس در این تیپ چرخ دنده ها از نوع غلتش و لغزش بصورت همزمان می‌باشد.
وجود لغزش باعث ایجاد حرارت بیشتر در این گیربکس ها می‌گردد، به همین دلیل است که معمولاً چرخ حلزون را از جنس فسفر تولید می‌کنند. از دیگر مزایای این چرخ دنده ها ارزانتر بودن قیمت آن و امکان پدیده خود قفل کنید، برای زوایای کوچک هلیکس (معمولا یک راهه ها ) می‌باشد. از جمله معایب این چرخ دنده گیربکس صنعتی این است که، جهت کار های مداوم و طولانی مناسب نمی‌باشند. به همین دلیل این تیپ گیربکس ها در خط تولید کارخانجات سیمان و فولاد کمتر بکار می‌رود.
مزایا و معایب چرخ دنده صنعتی
مزایای استفاده از چرخ دنده صنعتی عبارتند از:
- افزایش عزم چرخاندن
- افزایش سرعت
- کاهش هزینه‌های تولید
- افزایش کارایی
اما معایبی آن:
- صدا
- خوردگی دنده‌ها
- لغزش
- راندمان پایین
سایش در چرخ دنده گیربکس صنعتی
علت سایش دنده های گیربکس صنعتی
از نظر یک کارشناس، زدوده شدن یکنواخت یا غیر یکنواخت فلزی از روی سطح دندانه چرخ دنده، همان سایش می‌باشد. به دلیل نامناسب بودن ضخامت لایه روغن، فلز با فلز به طور مستقیم تماس پیدا می‌کند و ذرات ساینده موجود در روغن می‌شکنند یا خراش پیدا می‌کنند. سایش به دلیل برخورد همین ذرات با دنده های گیربکس رخ می‌دهد.
اما تاثیرات منفی سایش روی چرخ دنده گیربکس صنعتی چیست؟ پدیده سایش تاثیر منفی خود را روی دندانه ها می‌گذارد و باعث می‌شود ضخامت دندانه ها کاهش یابد و پروفیل آن دچار تغییر شکل شود. در نتیجه این تغییرات پروفیل دندانه حالت مطلوب خود را از دست می‌دهد و خواص مربوط به آن نیز از بین خواهند رفت. سایش همیشه شروعی برای ایجاد انواع دیگر شکست در چرخ دنده ها می‌باشد.
و تاثیرات مثبت سایش بر روی چرخ دنده گیربکس صنعتی چیست؟ در چرخ دنده هایی که باید به مدت نامعلوم و نامحدودی با سرعت بالای خود کار کنند، سایش قطعاً صورت می‌گیرد. سایش همیشه هم نامطلوب نیست و می تواند اثرات مثبتی از خود به جای بگذارد مثلا مقدار بسیار کمی از آن سبب می‌شود دندانه های که با هم درگیر هستند اصلاح شوند.
آسیب به چرخ دنده گیربکس صنعتی در اثر سایش
هنگامی که دندانه چرخ دنده گیربکس صنعتی ساییده می‌شود در ادامه ضخامت آن نیز کاهش می‌یابد. با کاهش ضخامت در دندانه های گیربکس مقاومت خمشی آن نیز کاهش یافته و موجب آغاز درگیری می‌شود. با شروع درگیری ضربات زیادی بر دندانه وارد می‌شود که ممکن است در صورت ادامه آن باعث شکستن دندانه شود و در نتیجه دندانه کنده خواهد شد.
به علاوه وقتی پروفیل دندانه تغییر کند و دیگر شکل خود را نداشته باشد، تنش در بعضی نقاط روی سطح دندانه متمرکز می شود که ممکن است باعث کنده شدن یا شکستن دندانه شود.
اصطکاک ساینده و اصطکاک خورنده در اثر سایش
نوع اصطکاک به علت سایش بستگی دارد مثلاً اگر علت سایش وجود مواد خارجی همانند براده های ماشین کاری، باقیمانده های سنگ زنی و به صورت کلی موادی که از راهی به فضای کاری وارد شدند باشد، به این نوع سایش، اصطکاک ساینده گفته می‌شود ولی اگر علت سایش وجود مواد شیمیایی در روانساز و مواد آلوده کننده ای مثل آب، نمک رطوبت محیطی و … باشد، به این مدل سایش، اصطکاک خورنده گفته می‌شود.
شایع ترین نوع سایش در گیربکس صنعتی
حرارت بیش از حد باعث می شود لایه روغن به صورت موضعی دچار شکستگی شود. این حرارت سبب می شود فلز با فلز تماس پیدا کرده و به شکل یک جوش یا پارگی در بیاید که به آن سایش scuffing می‌گویند. این نوع سایش که خود شامل چند دسته است، شایع تربن سایش موجود در چرخ دنده می‌باشد. عموماً سر و انتهای دنده های گیربکس برای ایجاد این نوع سایش مستعد هستند.
روش هایی برای پیشگیری از رخداد سایش scuffing وجود دارد که از میان آنها می توان به افزایش ویسکوزیته روغن، افزایش سختی چرخ دنده، پرداخت خوب سطح دندانه و در پاره ای از اوقات اصلاح پروفیل دندانه و تاج گذاری دندانه که در این روش دندانه به صورت یک برآمدگی بالا آمده که در نتیجه آن بیشتر بار موجود توسط این بخش منتقل می‌شود، اشاره نمود.
شکست خستگی در چرخ دنده گیربکس صنعتی
برخلاف تصور عمومی در مورد واژه شکست خستگی منظور از آن گسیختگی و جدا شدن دندانه ها نیست بلکه هر عاملی که سبب شود چرخ دنده از شرایط کاری مطلوب خود رها شود نوعی شکست خستگی به حساب می آید پس سایش هم برای یک چرخ دنده می‌تواند نوعی شکست خستگی باشد.
انواع چرخ دنده گیربکس شافت مستقیم
- چرخ دنده هرینگ بون
- چرخ دنده یک ردیفه
- چرخ دنده دو ردیفه
چرخ دنده هرینگ بون
چرخ دنده هرینگ بون یکی از انواع چرخ دنده هایی است که قابلیت استفاده در گیربکس های مارپیچ را دارد. این مدل از گیربکس ها دارای دندانه های زاویه دار هستند که دو ردیف از آن ها بدون فاصله در کنار یکدیگر قرار می‌گیرند.
چرخ دنده های هرینگ بون معمولا در سایز کوچک ساخته می شوند و برای ارتعاشات سنگین مناسب می‌باشند. با توجه به سختی طراحی و ساخت این مدل از چرخ دنده ها، هزینه های طراحی و ساخت در آن ها بالا است.
چرخ دنده یک ردیفه
چرخ دنده یک ردیفه نیز همانند چرخ دنده هرینگ بون دارای دندانه های زاویه دار می‌باشد که البته تنها یک ردیف از آن بر روی چرخ قرار دارد. چرخ دنده مارپیچ یک ردیفه دارای یک ردیف دندانه زاویه دار می‌باشند که در جهت دست مخالف در حال چرخش هستند. با توجه به خصوصیات این مدل چرخ دنده ها دارای توانایی تحمل بار بالایی می‌باشند.
چرخ دنده دو ردیفه
چرخ دنده دو ردیفه نیز دارای ساختار مشابهی نسبت به چرخ دنده یک ردیفه می‌باشد با این تفاوت که این چرخ دنده دارای دو ردیف دندانه است. تفاوت چرخ دنده دو ردیف نسبت به چرخ دنده هرینگ بون وجود گپ بین دو ردیف دندانه است. جهت زاویه دندانه های این دو ردیف مخالف یکدیگر است. استفاده از چرخ دنده های مارپیچ دو ردیفه موجب حذف بارهای رانشی شده و سطح مقطع بین دندانه ها را افزایش داده و موجب عملکرد نرم تر و روان تر می‌شود.
نحوه نصب و راه اندازی چرخ دنده صنعتی
انتخاب چرخ دنده صنعتی صحیح برای ماشین‌آلات و دستگاه‌ها به افزایش کارایی و عمر مفید آنها کمک می‌کند. برای انتخاب مناسب، باید به عوامل مختلفی مانند نوع دستگاه، سرعت، حرکت، قدرت مورد نیاز، نوع دنده، جنس و … توجه کرد.
بعد از انتخاب چرخ دنده صنعتی مناسب، باید آن را در دستگاه مورد نظر نصب کرد. برای نصب چرخ دنده صنعتی، باید از تجهیزات و ابزار مناسب استفاده کرد و برای راه‌اندازی نیز باید به دقت همه مراحل را انجام داد.
مراحل نصب چرخ دنده صنعتی
مراحل نصب شامل قرار دادن چرخ دنده در محل مناسب، تنظیم سایز لبه‌ها و فاصله بین آنها و … است. همچنین باید از روش‌های مناسب برای بسته شدن پیچ‌ها و مهره‌ها استفاده کرد.
هنگام نصب و راه‌اندازی، باید به توصیه‌های ایمنی مربوط به استفاده از ابزار و تجهیزات مناسب، پوشیدن لباس و وسایل حفاظتی و … توجه کرد.
تعمیر و نگهداری چرخ دنده صنعتی
تعمیر و نگهداری صحیح چرخ دنده صنعتی می‌تواند به افزایش عمر مفید آن کمک کند. در این راستا، باید به روش‌های مناسب برای تعمیر و نگهداری توجه کرد. استفاده از روش‌های نادرست در تعمیر و نگهداری می‌تواند باعث ایجاد خطراتی مانند آسیب به دستگاه، لغزش، خوردگی و … شود. برای جلوگیری از این مشکلات، باید از روش‌های صحیح در تعمیر و نگهداری چرخ دنده صنعتی استفاده کرد.
در صورتی که چرخ دنده صنعتی خراب شده باشد، باید با استفاده از ابزار مناسب آن را تعمیر کرد. برای تعمیر، باید به نوع خرابی و مرحله‌های تعمیر توجه کرد. برای نگهداری باید به عواملی مانند روغن کاری، تمیز کردن، بررسی و تعویض قطعات مصرفی و … توجه کرد. همچنین باید به دوره‌های تعویض چرخ دنده صنعتی نیز توجه کرد.
تاثیر چرخ دنده صنعتی در کیفیت تولید
چرخ دنده صنعتی به عنوان یکی از اصلی‌ترین قطعات در دستگاه‌های صنعتی، در کیفیت تولید موثر است. با استفاده از چرخ دنده مناسب و به روز، می‌توان عملکرد دستگاه‌های صنعتی را بهبود بخشید. در اصل با استفاده از نوع با کیفیت، می‌توان کیفیت تولید را افزایش داد و محصولات با کیفیت بیشتری تولید کرد.
استفاده از چرخ دنده صنعتی با کیفیت و تعمیر و نگهداری صحیح، می‌تواند به کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری دستگاه‌های صنعتی کمک کند. بدون شک، استفاده از قطعات کم کیفیت و عدم توجه به تعمیر و نگهداری درست، باعث بروز خرابی‌های مکرر و افزایش هزینه‌های تعمیر و نگهداری می‌شود.
در نتیجه
در کل، چرخ دنده گیربکس صنعتی به عنوان یکی از اصلی‌ترین قطعات در دستگاه‌های صنعتی، در عملکرد، کارایی، کیفیت تولید و هزینه‌های تعمیر و نگهداری دستگاه‌ها تأثیرگذار است. برای انتخاب چرخ دنده گیربکس صنعتی مناسب و به روز، باید به عوامل مختلفی مانند نوع خرابی، دوره تعویض، کیفیت، دقت و اندازه چرخ دنده و … توجه شود.
همچنین، تعمیر و نگهداری صحیح می‌تواند به افزایش عمر و بهبود عملکرد دستگاه‌های صنعتی کمک کند. همچنین، با توجه به پیشرفت تکنولوژی، امروزه چرخ دنده گیربکس صنعتی با طراحی‌های جدید و بهبود یافته در دسترس هستند که می‌توانند تاثیر موثری در بهبود دستگاه‌های صنعتی داشته باشند.
