گیربکس
GEARBOX
گیربکس تجهیزی مکانیکی است که از یک محفظه بسته(HOUSING) یا جعبه (BOX)که اجزای اصلی آن عبارتند از :
چرخ دنده، شفت ، بیرینگ، آب بند و ماده روانکار.
اجزاء دیگری به فراخور، نظیر بوش، اسپیسر، درپوش، مهره، خار و… نیز در ساخت گیربکس ها استفاده می شوند.
وظایف گیربکس
وظیفه اصلی یک گیربکس انتقال انرژی دورانی از یک شفت به شفت دیگر با یک یا چند هدف از موارد ذیل است:
- تغییر دور (RPM)
- تغییر گشتاور(TORQUE)
- تغییر جهت دوران (REVERSING)
- تغییر محور دوران(ROTATINAL AXIS)
- اتنقال قدرت قطعی( بدون لغزش) (POSITIVE POWER TRANSMITION)
طبقه بندی گیربکس ها
GEARBOX CLASIFICATION
گیربکس ها را به طرق مختلفی می توان طبقه بندی نمود:
- بر اساس نوع نسبت تبدیل:
- نسبت ثابت (CONSTANT RATIO)
این نوع گیربکس قابلیت تغییر نسبت تبدیل را نداشته واغلب گیربکس های صنعتی از این دسته هستند.
- نسبت قابل تغییر (CHANGEABLE RATIO)
که می تواند به صورت دستی (MANUAL)یا اتوماتیک (AUTOMATIC) تغییر پابد.
در انواع دستی با جابجا کردن یک اهرم نسبت تبدیل قابل تغییر دادن می شود.
نوع اتوماتیک معمولا” در خودروها کاربرد دارد و تغییر نسبت توسط کلاچ ها یا جابجایی دنده تعویضی(SHIFT GEAR) انجام می شود.
- بر اساس طراحی:
در طرح های هلیکال(HELICAL) ، مخروطی – هلیکال (BEVEL- HELICAL) ، خورشیدی (PLANETARY)، حلزونی (WORM) و سایکلوئیدی (CYCLOIDAL) تولید می شوند.
- هلیکال(HELICAL) یا محور موازی (COAXIAL HELICAL)
درگیربکس های هلیکال کلیه ی شفت ها و محورهای چرخ دنده ها موازی هستند.
محور های ورودی و خروجی نیز موازی بوده و می توانند در یک سمت گیربکس یا دو طرف آن واقع شده باشند.
محور های ورودی یا خروجی در دو نوع توپر (SOLID SHAFT) ویا توخالی (HOLLOW SHAFT) تولید می گردند.
در طرح با شفت توخالی (HOLLOW SHAFT)، محور ورودی یا خروجی و یا هردو توخالی هستند.
در این حالت دستگاه محرک یا متحرک می توانند در هر یک از طرفین گیربکس قرار داده شوند.
- مخروطی – هلیکال (BEVEL- HELICAL) محور متعامد(RIGHT ANGLE AXIS)
در این نوع گیربکس یک مرحله (STAGE) از تبدیل که معمولا” مرحله اول (ورودی) می باشد، از یک جفت چرخدنده مخروطی اسپیرال (SPIRAL BEVEL GEAR) تشکیل می شود که جهت تبدیل را 90 درجه تغییر میدهد.
سایر مراحل از چرخ دنده های هلیکال تشکیل می شوند.
- گیربکس نصب روی شفت (SHAFT MOUNTED GERABOX)
این گیربکس که در زمره گیربکس های هلیکال قرار دارد و به نام گیربکس(OVERHUNG) نیز معروف هستند، دارای محور خروجی توخالی بوده و شفت دستگاه متحرک داخل آن جای داده می شود. به منظور جلوگیری از چرخش گیربکس، پوسته از طریق یک میله که به آن (TOURQE BAR) اطلاق می شود به یک نقطه ثابت، متصل می شود.
- خورشیدی (PLANETARY)
درگیربکس خورشیدی یا اپیسایکلیک(PLANETARY OR EPICYCLIC) یک چرخدنده معمولا”مستقیم (SPUR) مرکزی یا خورشید (SUN GEAR)، بعنوان چرخدنده ورودی عمل می کند، سه یا تعداد بیشتری چرخ دنده سیاره ا (PLANET GEARS)
که از یک سمت با چرخ دنده مرکزی درگیر هستند به صورت سیاره ای (PLANETARY) به دور چرخ دنده مرکزی دریک مدار دایره ای حرکت می کنند.چرخ دنده های سیاره که هرز گرد هستند، از سمت مقابل با یک چرخ دنده داخلی (RING GEAR) ثابت درگیر می شوند.
شفت هر یک از چرخ دنده های سیاره از یک سمت بر روی یک بازوی حمال (CARRIER ARM) نصب میشوند. بنا بر این بازوی حمال هم همزمان به دور چرخ دنده ستاره دوران می کند.شفت خروجی سیستم در مرکز بازوی حمال قرارمیگیرد.
توضیحات فوق شامل یک مرحله تبدیل دور می باشد.به همین ترتیب می توان یک چرخ دنده روی شفت خروجی نصب نمود و از آن به عنوان چرخ دنده ستارهء مرحله دوم استفاده نمود.برای پیدا کردن نسبت تبدیل یک سیستم خورشیدی به کتب درسی دینامیک ماشین رجوع نمایید.
- گیربکس حلزونی (WORM GEARBOX)
این گیربکس غالبا” از یک ست حلزون و چرخ حازون (WORM & WORM WHEEL)تشکیل می شود.مهم ترین مزیت این گیربکس ها نسبت تبدیل بالای آنها می باشد که معمولا” از 1:7.5 تا 1:100 تولید می شوند
برای داشتن نسبت تبدیل های بیشتر می توان آنها را به دنبال یکدیگر(TANDEM OR DOUBLE) نصب نمود.
- بر اساس تغییر پذیری:
- ثابت (FIXED)
این نوع از گیربکس دارای یک (سری) ورودی و خروجی مستقل هستند. به این معنی که چرخش هر یک از محور ها باعث دوران کلیه محور ها با تسبت تبدیل ثابت می شود.
کلیه گیر بکس های فوق الذکر ازاین نوع می باشند.
- دیفرانسیل (DIFFERENTIAL)
زنجیره چرخ دنده های (GEAR TRAIN) گیربکس دیفرانسیل ازمجموع سه محور ورودی و خروجی تشکیل می شود. این گیر بکسها دارای چرخ دنده (های) هرزگرد خورشیدی (PLANETARY) می باشند.در گیربکس دیفرانسیل امکان تغییر نسبت در حین کارکرد سیستم فراهم می باشداین گیر بکس ها در دو نوع با:
- یک محور ورودی و دو محور خروجی
که از آن اغلب درمحورمحرک خودروها استفاده می شود.این مکانیزم اجازه میدهد هنگام حرکت خودرو در پیچ ها چرخ های محرک که در شعاع های متفاوتی حرکت میکنند با دورهای متفاوتی دوران کرده و از ایجاد لغزش (SLIP)در آنها ممانعت به عمل آید.
- دو محور ورودی و یک خروجی
این نوع گیربکس دیفرانسیل که به (PHASE SHIFTER) معروف است.دارای یک ورودی اصلی که به منبع محرک اصلی متصل است بعلاوی یک ورودی کمکی یا (CONTROL SHAFT) که به صورت دستی می توان آنرا دوران داد و یک محورخروجی می باشد.
این گیربکس غالبا” در خطوط تولید مورد استفاده قرار می گیرد.با چرخاندن ورودی کمک ، این امکان وجود دارد که موقعیت محور خروجی را هنگام کارکردن سیستم، نسبت به محور ورودی تغییر داد.
- گیربکس سایکلوئیدی (CYCLOIDAL GEARBOX)
در مکانیزم این نوع گیربکس، شفت ورودی در انتهای خود دارای یک قسمت لنگ یا خارج از مرکز (ECCENTRIC) می باشد. بر روی این قسمت خارج از مرکز، یک بیرینگ نصب می شود. در صورت دوران شفت ورودی حول محور اصلی خود، بیرینگ مذکور نیز به صورت لنگ یا خارج از مرکز (ECCENTRIC) دوران پیدا می کند.
رینگ خارجی بیرینگ، داخل سوراخ یک دیسک که روی محیط آن دندانه هایی به فرم منحنی سایکلوئید (CYCLOID) ایجاد شده است قرار می گیرد. به این دیسک، دیسک سایکلوئیدی (CYCLOIDAL DISK) اطلاق می گردد.روی سطح این دیسک و به منظور به حرکت درآوردن شفت خروجی، سوراخ هایی ایجاد می شود.
روی یکی از سطوح یک دیسک دیگر، که به آن پین دیسک (PIN DISK) اطلاق می شود پین هایی (ROLER PINS) به تعداد سوراخ های و دندانه های دیسک سایکلوئیدی، تعبیه شده است، برروی سمت مقابل این پین دیسک، شفت خروجی نصب شده است.
دیسک سایکلوئیدی که از سمت سوراخ مرکزی خود، با بیرینگ نصب شده روی قسمت شفت خارج از مرکزشفت ورودی درگیر است، از طرف خارج و توسط دندانه های سلیکلوئیدی خود با دندانه های ثابت (FIXED RING PINS) یک رینگ، به نام رینگ دندانه دار محفظه (RING GEAR HOUSING) که ثابت است، درگیر می شود. رینگ دندانه دار محفظه از سمت داخل دارای دندانه های سایکلوئیدی هست. با حرکت لنگ بیرینگ این درگیری ها باعث می گردد تا رینگ سایکلوئیدی حول محور تقارن خود و در جهت معکوس دوران شفت ورودی، به دوران درآمده، و همزمان حرکتی خورشیدی (PLANETARY) مانند و غلتان (ROLING) روی مسیر داخلی رینگ دندانه دار محفظه انجام دهد.
وجود دندانه های سایکلوئیدی باعث می شود تا این دو رینگ دندانه دار با یکدیگر درگیری قطعی (مثبت) (POSITIVE) و به تعبیر دیگر بدون لغزش (SLIP) داشته باشند.
بر روی پین های پین دیسک اشاره شده رولرها یا بیرینگ های سوزنی جازده می شود.پین ها و رولر های مربوطه درون سوراخ های دیسک سایکلوئیدی قرارداده می شوند، و به طبع دوران دیسک سایکلوئیدی، رولر های مذکور نیز روی مسیر داخلی سوراخ های دیسک سایکلوئیدی حرکت غلتشی انجام داده ، واین باعث به دوران در آمدن پین دیسک و شفت خروجی می شود.شفت خروجی نیز در جهت معکوس شفت ورودی دوران خواهد کرد .غالبا” سیستم به گونه ای طراحی می شود تا موقعیت شفت خروجی هم محور با شفت ورودی باشد.
تعداد دندانه های رینگ دندانه دار محفظه، متناسب با مقدار لنگی (CENTRICITY) شفت ورودی، بیشتراز تعداد دندانه های دیسک سایلوئیدی می باشد(غالبا” یک عدد).این تفاوت تعداد دندانه باعث می شود تا تعداد دور (RPM)دیسک سیکلوئیدی از تعداد دور شفت ورودی کمتر باشد.
نسبت تبدیل توسط رابطه ذیل تعیین می شود.
i=n/(N-n)
که در آن :
N=تعداد دندانه های رینگ ثابت
n=تعداد دندانه های رینگ سایکلوئیدی
می باشند.
توضیحات فوق جهت یک مرحله از گیربکس سایکلوئیدی است و به همین ترتیب می توان خروجی هرمرحله را وارد مرحله بعدی نموده و نسبت تبدیل کل را کاهش داد.
- گیربکس های خاص (SPECIAL PURPOSE GEARBOX)
برای دستگاه ها و مصارف مخصوص ،گیربکس های خاص یا (CUSTOM DESIGNED) در طرح، توان، نسبت تبدیل و… گوناگون و بسته به نیاز مصرف کننده، طراحی و تولید می شوند.
شرکت مهندسی تامین پارت کارآمد با سوابق طولانی در زمینه گیربکس های صنعتی و سیستم های انتقال قدرت، آمادگی دارد طراحی، ساخت و تعمیراقسام مختلف گیربکس های صنعتی و قطعات مربوطه شامل انواع چرخ دنده های ساده (SPUR)، هلیکال (HELICAL) ،جناغی (HERRINGBONE)، مخروطی اسپیرال(SPIRAL BEVEL)، پوسته (HOUSING)، پینیون شفت (PINION SHAFT) و … را با بهترین کیفیت ارائه نماید.
چرخ دنده
GEAR
چرخ دنده ها از اجزاء اصلی انتقال قدرت(گشتاور) در ماشین ها می باشند. این انتقال از طریق درگیری دندانه هایی که روی آنها تعبیه شده اند بین محورهای موازی ,متقاطع ویا متنافردستگاه ها صورت می گیرد. چرخ دنده ها انواع گوناگونی دارند که در مورد آنها اطلاعات گسترده ای در متون و وب سایت های فنی وجود دارد.(ادامه مطلب)