گیربکس صنعتی

گیربکس صنعتی

کاهنده‌های سرعت دستگاه‌های مکانیکی هستند که به سیستم‌های محرک کمک می‌کنند تا سرعت و گشتاور بهینه را برای کاربرد حفظ کنند. که به گیربکس ها و درایوهای دنده نیز معروف هستند، سرعت چرخش شفت ورودی را به نسبت معینی کاهش می دهند و به همان نسبت قدرت انتقالی به شفت خروجی را افزایش می دهند. ضرب کننده های نسبت کاهش سرعت و گشتاور ارائه شده توسط یک کاهنده سرعت را با نسبت خاصی افزایش می دهند و برای راه اندازی موازی مناسب هستند. پایه های گیربکس صنعتی نصب، بازوهای گشتاور و کوپلینگ های فلنج لوازم جانبی مورد استفاده با کاهنده سرعت هستند. آنها اغلب در برنامه هایی استفاده می شوند که کاهش دهنده سرعت مستقیماً به مکانیزم درایو متصل نمی شود.

انتقال مکانیکی

عبارت است از انتقال نیرو یا حرکت از قسمت محرک به قسمت رانده دستگاه با کمک مکانیکی یک مجموعه یا گیربکس . این مجموعه اساساً از یک عضو محرک و یک عضو محرکه تشکیل شده است که می چرخند ( چرخش ) و انتقال با تماس مستقیم آنها یا به طور غیرمستقیم توسط تسمه، طناب، زنجیر یا موارد مشابه انجام می شود. مختلف قطرهای اعضا به سرعت چرخش متفاوت خود ( تعداد دور ) دست می یابند. به همین دلیل است که مشخصه اصلی انتقال مکانیکی نسبت انتقال است ، یعنی نسبت سرعت چرخش عضو محرک و محرک. اگر این نسبت بیشتر از یک باشد، سرعت چرخش ماشین کاهش می یابد و گشتاور یا نیرو افزایش می یابد و وسیله مکانیکی که به این امر دست می یابد کاهنده است . هنگامی که نسبت انتقال کمتر از یک باشد، دستگاه را ضریب می گویند . به دستگاهی با نسبت انتقال متغیر، شیفتر دنده می گویند . (اصطکاک، انتقال تسمه) از محرک به عضو رانده منتقل کرد نیرو را می توان از طریق شکل ویژه چند برابری آنها (دنده، تسمه دندانه دار، انتقال زنجیر) یا با اصطکاک .

انتقال اصطکاکی

ساده ترین شکل انتقال تماس مستقیم است. منتقل می شود قدرت از طریق اصطکاک بین اعضا – چرخ های اصطکاکی ( چرخ های اصطکاکی ) دنده . امروزه بیشتر از انتقال استفاده می شود و توسط یک جفت چرخ دنده در تماس متقابل که محورهای آنها می تواند موازی، عمودی یا مایل باشد، انجام می شود. این برای انتقال کوچکترین به بزرگترین قدرت ها، در طیف وسیعی از نسبت های انتقال، حتی برای دورهای بسیار بالا طراحی شده است. دارای قابلیت اطمینان عملیاتی و عمر طولانی، امکان اضافه بارهای کوتاه مدت و تعمیر و نگهداری نسبتاً ساده است . انتقال تسمه بین اعضا (قرقره ها) به طور غیرمستقیم و از طریق تسمه های انعطاف پذیر با انتهای متصل انجام می شود و تسمه می تواند صاف یا گوه ای شکل باشد. انتقال نیروی محیطی از قرقره به تسمه با اصطکاک حاصل می شود. انتقال تسمه شبیه به گیربکس است که در آن به جای تسمه از طناب (فولاد یا الیاف طبیعی یا مصنوعی) استفاده می شود. گیربکس صنعتی انتقال زنجیر نیز غیرمستقیم است، اما نیرو توسط شکل اعضا منتقل می شود، بنابراین از یک جفت چرخ دنده و زنجیره ای که روی آنها می افتد. انتقال سیاره ای به گونه ای حاصل می شود که حداقل یک عضو (عضو سیاره ای) علاوه بر محور خود حول محور دیگری بچرخد. با نسبت انتقال بزرگ، ابعاد کوچک و قدرت ویژه بالا مشخص می شود. هندسی مرکزی (خورشیدی)، غیر متحرک بسته به نوع، از چندین چرخ دنده یا تار تشکیل شده است که حداقل یکی از آن ها محور و یکی سیاره ای است.

محتوا

تعویض دنده گیربکس صنعتی

مقاله اصلی: تعویض دنده

تغییر دهنده سرعت گیربکس صنعتی

یا گیربکس مکانیکی است وسیله که در وسایل نقلیه موتوری ، ماشین آلات و مانند آن، برای تغییر سرعت چرخش یا جهت چرخش محرک محور ، دوک کار و غیره، بدون تغییر سرعت چرخش عمل می کند. از ماشین محرک یا موتور. این باعث می شود که سرعت چرخش مثلاً یک موتور خودرو ، صرف نظر از شرایط کار، همیشه در محدوده بهینه باشد و استفاده از توان موجود بهترین است. تعویض کننده سرعت نوعی کاهنده متغیر با نسبت انتقال است و تغییر می تواند ناگهانی یا مداوم باشد. در گیربکس صنعتی وسایل نقلیه موتوری رایج ترین گیربکس سرعت با دنده است که برای آن تغییر نسبت انتقال (نسبت دنده، سرعت) با درگیر شدن جفت دنده های مختلف به صورت پلکانی صورت می گیرد . این مورد در مورد گیربکس سرعت سنکرون شده نیز صدق می کند که در آن همه جفت دنده ها به طور مداوم درگیر هستند، اما چرخ دنده های روی شفت خروجی گیربکس آزادانه می چرخند تا زمانی که یکی از آنها توسط کلاچ به شفت متصل شود. لمس اصطکاکی کلاچ قبلاً شفت را به همان تعداد دور چرخ دنده می رساند، بنابراین با این گیربکس ها می توان تغییر را حتی در حالی که دستگاه کار می کند انجام داد. با گیربکس اتوماتیک، درگیری توسط مکانیزم خاصی انجام می شود که آن را فعال می کند نیروی گریز از مرکز وزنه ها بسته به تعداد دور موتور یا انتخاب نسبت انتقال توسط یک سیستم کامپیوتری انجام می شود. تغییر مداوم در تعداد دور توسط یک دنده هیدرولیک که برای انتقال قدرت بیشتر استفاده می شود، یک دنده اصطکاکی برای انتقال گشتاورهای کوچک و در زمان های اخیر نیز از یک دنده برقی استفاده می شود، اگر ماشین رانندگی یک موتور الکتریکی است . برای توان کمتر، از واریاتور نیز استفاده می شود، یعنی یک تغییر دهنده سرعت با تسمه V گسترده و قرقره های مونتاژ شده که می تواند قطر تماس را در حین کار با جدا کردن یا نزدیک کردن نیمه های خود به هم تغییر دهد. [2]

کاهنده گیربکس صنعتی

مقاله اصلی: کاهنده

کاهنده ( لطنیکاهنده : درایور برگشتی) وسیله یا انتقال مکانیکی است که سرعت چرخش محور محرک، دوک کاری و غیره را کاهش می دهد، در حالی که سرعت چرخش ماشین محرک یا موتور تغییر نمی کند. بین موتور و قسمت کار ماشین، وسیله نقلیه و غیره به منظور تنظیم سرعت چرخش گیربکس صنعتی ابزار محرک ، چرخ های یا موارد دیگر با شرایط کار نصب می شود. انتقال قدرت و حرکت در یک کاهنده با شکل خاصی از قطعات آن (مثلاً چرخ دنده) یا با اصطکاک (مثلاً تسمه) انجام می شود و نسبت انتقال بیشتر از یک است.

ضرب کننده گیربکس صنعتی

مقاله اصلی: ضریب (ماشین)

ضریب (ضرب لاتین اواخر، از لاتین ، multiplicare : ضرب، افزایش)، در مهندسی مکانیک است دستگاهی که با آن سرعت چرخش محور محرک، دوک کار و غیره افزایش می‌یابد، در حالی که سرعت چرخش ماشین رانندگی یا موتور تغییر نمی کند. این بیشتر توسط یک گیربکس دنده ای با نسبت انتقال ثابت یا متغیر به دست می آید، بنابراین ضریب تقریباً مشابه کاهنده ساخته می شود. استفاده می شود برای فن ها ، کمپرسورهای محوری و ماشین های دیگر با تعداد دور بیشتر نسبت به ماشین محرک . مکانیسم ساعت مضربی است که حرکت بسیار آهسته فنر ساعت را تا سرعت چرخش عقربه دوم توسط سیستم دنده تسریع می کند .

نسبت انتقال گیربکس صنعتی

مقاله اصلی: نسبت دنده

نسبت انتقال یا نسبت انتقال انتقال (نماد: R ) نسبت سرعت اعضای ورودی (راننده) و خروجی (محرک) انتقال است. ورودی (درایو) و خروجی (رانده) در یک انتقال دنده، سرعت محیطی دنده باید برابر باشد: [5]

v = r آ ⋅ اوه آ = r ب ⋅ اوه ب

جایی که: r A – شعاع دایره سینماتیکی دنده محرک (ورودی) ، r B – شعاع دایره سینماتیکی دنده رانده (خروجی)، ω A – سرعت زاویه ای دنده محرک (ورودی)، ω B – سرعت زاویه ای دنده محرک (خروجی).

تعداد دندانه های چرخ دنده متناسب با شعاع چرخ دنده است، بنابراین موارد زیر اعمال می شود:

اوه آ اوه ب = r ب r آ = ن ب ن آ .

که در آن: N A – تعداد دندانه های دنده محرک، N B – تعداد دندانه های دنده محرک. بنابراین، گیربکس صنعتی نسبت دنده برابر است با:

آر = اوه آ اوه ب = ن ب ن آ .

از این معادله می توان نتیجه گرفت که تعداد دندانه های چرخ دنده رانده (خروجی) بیشتر از چرخ دنده رانده است، اما همچنین چرخدنده رانده سریعتر از چرخ دنده رانده می شود. طبق آخرین مقررات ISO ، در صورتی که جهت چرخش یک دنده مخالف جهت چرخش دنده دیگر باشد، باید علامت منفی به نسبت انتقال اضافه کرد. [6]

لحظه های نیرو اشاره دارد به:

آر = تی ب تی آ ،

که در آن: T A – لحظه نیروی محرک (ورودی) دنده، T B – لحظه نیروی محرکه (خروجی) دنده.

اگر نسبت انتقال انتقال بزرگتر از 1 (R ˃ 1) باشد، سرعت زاویه ای آن انتقال در خروجی کاهش می یابد، بنابراین به چنین انتقالاتی کاهنده می گویند . مزیت کاهنده افزایش گشتاور خروجی آن است.

اگر نسبت انتقال انتقال کمتر از 1 (R˂ 1) باشد، سرعت زاویه‌ای آن انتقال در خروجی افزایش می‌یابد، بنابراین به چنین انتقال‌هایی ضرب‌کننده می‌گویند . عیب ضریب این است که لحظه نیرو در خروجی کاهش می یابد.

در مورد تسمه و انتقال تقسیم می کنیم اصطکاک، قطر قرقره محرک را بر قطر قرقره رانده .

انواع انتقال مکانیکی

انتقال اصطکاکی

مقاله اصلی: انتقال اصطکاکی

انتقال اصطکاکی است قطعه ای از ماشین که حرکت را از یک دنده به دنده دیگر گیربکس صنعتی تنها با اصطکاک سطوح تماس منتقل می کند. به همین دلیل، لغزش و خزش می تواند در چرخ دنده های اصطکاکی رخ دهد. ما چرخ دنده های اصطکاکی را تشخیص می دهیم:

  • ثابت با نسبت انتقال
  • با امکان تغییر مداوم نسبت انتقال و
  • با امکان تغییر حرکت

انتقال اصطکاکی با تولید ساده، فاصله کم بین محورها و هزینه های نگهداری کم مشخص می شود. لغزش یک گزینه خاص حفاظت از اضافه بار است. عیب چرخ دنده های اصطکاکی خزش است که نمی توان از آن اجتناب کرد و نیاز به نیروهای فشاری زیاد است که دوباره باعث بار زیاد بر یاتاقان می شود . طول عمر چرخ دنده های اصطکاکی و قدرت قابل انتقال به خواص مواد چرخ دنده های اصطکاکی ( سختی ، استحکام ، مقاومت در برابر سایش) بستگی دارد.

انتقال دنده گیربکس صنعتی

مقاله اصلی: چرخ دنده

چرخ دنده است ماشین قطعه (عنصر) یک استوانه ای یا مخروطی با دندانه های مساوی در اطراف محیط خود ثابت است . جفت با چرخ دنده دیگری که هر یک روی شفت عمل می کند ، برای انتقال حرکت چرخشی ( چرخش ) و قدرت بین شفت ها . یک یا چند جفت چرخ دنده، با شفت، یاتاقان، پوشش و لوازم جانبی مناسب، یک انتقال دنده را تشکیل می دهند . هر جفت چرخ دنده یک مرحله انتقال را تشکیل می دهد، بنابراین انتقال دنده می تواند تک مرحله ای یا چند مرحله ای باشد. مانند سایر گیربکس های مکانیکی، گیربکس صنعتی اغلب برای کاهش سرعت چرخش از محرکه به شفت محرک، یعنی از محرک به ماشین محرک استفاده می شود . شکل چرخ دنده به موقعیت نسبی محورهای محرک و محرک بستگی دارد. اگر شفت ها موازی باشند، انتقال حرکت توسط چرخ دنده های غلتکی (اسوانه ای) با دندانه های مستقیم، مخروطی یا پیکانی انجام می شود و چرخ دنده بزرگتر نیز می تواند دارای دندانه های داخلی باشد. این گروه همچنین شامل قفسه‌های دندانه‌دار (دنده‌هایی با قطر بی‌نهایت) می‌شود که با استفاده از آن‌ها حرکت چرخشی چرخ دنده به حرکت مستقیم قفسه یا در موارد کمتر برعکس تبدیل می‌شود. اگر محورهای شافت از یکدیگر عبور می کنند (اغلب در زاویه راست)، انتقال حرکت توسط چرخ دنده های مخروطی (مخم) یا اریب انجام می شود. هنگامی که محورهای محورهای محرک و محرک از کنار آن عبور می کنند، انتقال توسط دنده هایی انجام می شود که از نظر تئوری شکل هیپربولوئید دارند و با چرخ دنده های مخروطی (به اصطلاح انتقال هیپووئید) یا دنده های استوانه ای (گیربکس پیچ)، با منحنی یا مورب تقریب می شوند. دندان ها همچنین اغلب از گیربکس های کرمی استفاده می شود که شامل یک پیچ حلزونی (دنده ای با قطر کم که در جهت محوری کشیده شده است) و یک چرخ حلزونی (دنده ای با دندانه های شیبدار با زاویه شیب و کناره های منطبق با رزوه پیچ کرمی است. ).

برای عملکرد صحیح چرخ دنده ها در درگیری

نقاط تماس آنی دندانه های واقع در درگیری باید دارای مولفه های سرعت مساوی باشند (در جهت عمود بر مماس مشترک در نقطه تماس مشاهده می شود). سپس نسبت انتقال در هنگام چرخاندن دندان‌ها یکی پس از دیگری بدون تغییر باقی می‌ماند که با شکل‌دهی ویژه کنار دندان‌ها به صورت منحنی به دست می‌آید. چرخ دنده هایی با به اصطلاح کناره دندانه در پیچ یا شبه در پیچ ( دنده های پیچ خورده ) حدود 98 درصد چرخ دنده ها را تشکیل می دهند. آنها نسبت به سایر چرخ دنده ها مزیت دارند، زیرا نسبت به تغییرات جزئی در فاصله محوری حساس نیستند (مثلاً در اثر اشتباهات در مونتاژ ایجاد می شود) و تولید آنها مانند چرخ دنده های سیکلوئیدی سخت نیست.

اکثر چرخ دنده های امروزی دارای ویژگی های هندسی استاندارد شده ای هستند (عمدتاً از طریق به اصطلاح گیربکس صنعتی ماژول چرخ دنده)، به عنوان مثال قطر دایره گام (دایره ای که فاصله دندان ها بر اساس آن تعیین می شود)، تعداد دندانه ها، فاصله دندانه ها (فاصله بین دندانه های اندازه گیری شده توسط دایره گام)، قطر بیرونی چرخ دنده.

پیشرو چرخ دنده های امروزی، چرخ دنده های چوبی ابتدایی هستند که ، لت یا تیر ( پیچ به جای دندانه ) دارند. آنها حتی برای انتقال حرکت با لبه های متقاطع مورد استفاده قرار می گرفتند و قبلاً در مصر باستان تقریباً بین 3000 تا 2000 قبل از میلاد مورد استفاده قرار می گرفتند. Kr.، در دستگاه های خیساندن. در حدود 285 قبل از میلاد کامل شدند آنها بعدها توسط ارشمیدس . Kr. امروزه چرخ دنده ها اغلب از فلز ( فولاد یا برنز ) یا پلاستیک و فقط به طور استثنایی از چوب ، با ریخته گری و با آسیاب یا حفاری ساخته می شوند . [8]

انتقال تسمه گیربکس صنعتی

مقاله اصلی: درایو تسمه

انتقال تسمه منتقل می کند نیروها و حرکات چرخشی را بین شفت ها و به ویژه برای فواصل بزرگتر بین محورهای شفت مناسب است. به دلیل خاصیت ارتجاعی تسمه، گیربکس های تسمه انعطاف پذیرتر از زنجیری و گیربکس های دندانه دار عمل می کنند . به قسمتی از تسمه که بین دو قرقره انتقال تسمه می کشد، شاخه کششی و به قسمت دیگر، برگشتی و آزاد تسمه می گویند. انتقال تسمه ای یکی از ارزان ترین انتقال قدرت است. برای انتقال نیرو ، نیازی به تنظیم قابل توجه محورهای دو شفت نیست. انتقال تسمه حداقل از یک تسمه و دو قرقره تشکیل شده است. گیربکس آن بر خلاف سایر گیربکس ها بی صدا و بدون صدای زیاد است.

انتقال زنجیره ای گیربکس صنعتی

مقاله اصلی: انتقال زنجیره ای

گیربکس زنجیره ای ، مشابه انتقال تسمه با تسمه دندانه دار، نیرو را با استفاده از یک اتصال شکل منتقل می کند. تسمه های تخت و V-با استفاده از اتصال نیرو ( اصطکاک ) نیرو و حرکت را منتقل می کنند. انتقال زنجیره ای در مواردی استفاده می شود که انتقال تسمه به دلیل شرایط نامناسب فضایی و انتقال یا فاصله محور شفت غیرممکن باشد.

گیربکس های زنجیره ای با زاویه پوشش کمتر و فاصله کمتر بین محورها می توانند نیروهای گیربکس صنعتی بسیار بالاتری را نسبت به انتقال تسمه ای منتقل کنند. به طور کلی، آنها نیازی به بارگذاری اولیه ندارند و بنابراین فشار کمتری به شفت ها وارد می کنند. با این حال، گیربکس‌های زنجیره‌ای به‌طور الاستیک کار نمی‌کنند و نیاز به نگهداری بهتر دارند، زیرا باید روغن کاری شوند و اغلب باید در برابر نفوذ گرد و غبار محافظت شوند. زنجیر و چرخ دنده به طور قابل توجهی گرانتر از تسمه و قرقره هستند. آنها در ساخت وسایل حمل و نقل، در صنعت وسایل نقلیه موتوری ، برای دوچرخه و ماشین آلات کشاورزی خوب هستند .

شاخه کششی گیربکس زنجیر ترجیحاً باید در سمت بالا باشد. موقعیت شیب گیربکس صنعتی سودمند است، در حالی که موقعیت عمودی به دلیل گرفتن ضعیف روی چرخ دنده پایینی (افت زنجیر) مضر است. به همین دلیل است که انتقال زنجیر عمودی به چرخ دنده های کششی نیاز دارد.

در صورت امکان باید از موقعیت عمودی محور اجتناب شود، زیرا کوپلینگ های زنجیر به سمت جلوی چرخ دنده ساییده می شوند و بنابراین به سرعت فرسوده می شوند. از آنجایی که زنجیرها نیز از نظر پلاستیک تغییر شکل داده اند، امکان کشش بعدی، به عنوان مثال زنجیر کششی یا محورهای کششی، باید پیش بینی شود. حدود 2 درصد از فاصله شفت به عنوان حد افت مجاز در نظر گرفته می شود. زنجیرها در معرض ارتعاشات مخصوصاً در درایو با ضربه و موتورهای احتراق داخلی هستند که باعث عملکرد بی قرار می شود. به همین دلیل است که اغلب نیاز به لرزشگیرها است.

انتقال (دستگاه مکانیکی)

گیربکس اتوماتیک هیدرولیک (نمای برش)
نمودار دنده Epicyclic ، همانطور که در گیربکس های اتوماتیک هیدرولیک استفاده می شود

گیربکس نیز (که گیربکس نامیده می شود ) وسیله ای مکانیکی است که از چرخ دنده برای تغییر سرعت یا جهت چرخش در یک دستگاه مکانیکی استفاده می کند . [1] [2] متعدد هستند بسیاری از گیربکس ها دارای نسبت دنده های ، اما گیربکس هایی نیز وجود دارند که از یک نسبت دنده ثابت استفاده می کنند.

اکثر خودروهای سواری که در حال حاضر با موتورهای بنزینی یا دیزلی تولید می شوند از جعبه دنده هایی با ضریب دنده 5-8 جلو و یک نسبت دنده عقب استفاده می کنند. خودروهای الکتریکی معمولاً از گیربکس تک سرعته یا دو سرعته استفاده می کنند.

انتقال با نسبت ثابت

انتقال برای بریستول سیکامور هلیکوپتر

ساده‌ترین گیربکس‌ها از یک نسبت ثابت برای کاهش یا افزایش سرعت استفاده می‌کردند، گاهی اوقات همراه با تغییر جهت محور خروجی. نمونه‌هایی از چنین انتقال‌هایی در هلیکوپترها ، توربین‌های بادی و برخاست‌های نیرو (PTOs) برای تراکتورها استفاده می‌شوند. در مورد توربین بادی، اولین مرحله گیربکس معمولاً یک چرخ دنده سیاره ای است تا اندازه را به حداقل برساند و در عین حال در مقابل ورودی های گشتاور بالا از توربین مقاومت کند.