گیربکس صنعتی به دلیل داشتن مشخصات فنی مختلف، از جمله تجهیزاتی است که هنگام خرید و استفاده، بررسی تک تک این مشخصات در آن ها ضروری است. این پارامترها عموما روی پلاک گیربکس درج شده اند. در این مقاله نحوه محاسبه گشتاور و توان گیربکس صنعتی را شرح می دهیم. این دو فاکتور از مفاهیم بسیار مهم در ساخت گیربکس صنعتی و انتخاب و خرید آن به حساب می آیند. به همین دلیل محاسبه دقیق آن ها از اهمیت بالایی برخوردار است.
فرمول محاسبه گشتاور گیربکس صنعتی
مفهوم گشتاور در گیربکس ها به دلیل وجود نیروی چرخشی در آن ها به وجود آمده است. به عبارت دیگر نیرویی که گیربکس از محرک خود (به طور معمول الکتروموتور) دریافت می کند، باعث به چرخش درآمدن شافت خروجی گیربکس می شود. اصلی ترین عاملی که باعث استفاده از انواع گیربکس صنعتی کاهنده می شود، افزایش گشتاور و کاهش سرعت است.
به همین دلیل بسیار مهم است که مقدار گشتاور گیربکس کاملا متناسب با صنعت مورد نظر ما باشد، تا با بهترین راندمان بتوانیم از گیربکس استفاده کنیم.
برای محاسبه گشتاور لازم است بدانیم این پارامتر کاملا وابسته به توان (قدرت) و مقدار سرعت ورودی است. از طرفی گشتاور با قدرت رابطه مستقیم و با سرعت رابطه عکس دارد. به عبارتی هرچه توان ورودی گیربکس بالاتر باشد، گشتاور گیربکس نیز بیشتر می شود و هر چه گیربکس سرعت بالاتری داشته باشد، از میزان گشتاور آن کاسته می شود.
بر همین اساس کامل ترین فرمولی که می توان برای محاسبه گشتاور ارائه داد، به صورت زیر است:
گشتاور (Nm)=[توان (Kw) ÷ دور خروجی (rpm)] × 9550
در این فرمول دور خروجی گیربکس برحسب rpm و توان ورودی گیربکس بر حسب کیلووات می باشد. عدد 9550 نیز مقدار ثابتی است که به دلیل تبدیل واحد rad/s به rpm به وجود می آید.
فرض کنید، دور خروجی موتور برابر 1400 rpm و توان آن 5 اسب بخار است. همچنین نسبت تبدیل گیربکس 1:10 است. در این صورت برای محاسبه گشتاور مورد نیاز گیربکس، ابتدا توان را بر حسب کیلووات به دست می آوریم:
توان (Kw) = توان (Hp) × 0.735499
توان (Kw) = 5 × 0.735499 ≅ 3.7
بر اساس فرمول محاسبه دور خروجی گیربکس، n2 نیز برابر 140 rpm می شود. حال با استفاده از فرمول بالا می توانیم مقدار گشتاور گیربکس را محاسبه کنیم:
گشتاور (Nm)= [3.7 (Kw) ÷ 140 (rpm)] × 9550 = 252.39
بیشتر بدانید ⇐ فرمول محاسبه نسبت تبدیل و دور خروجی گیربکس
با توجه به نکته ای که پیش از این گفتیم، اگر بخواهیم گشتاور گیربکس در توان ثابت (3.7kw) بالاتر رود، لازم است سرعت آن را کاهش دهیم. به عنوان مثال اگر همین گیربکس را به موتور 750 دور یا 8 پل متصل کنیم، گشتاور برابر 471.13 نیوتن متر می شود.
اما اگر دقیقا به 140 دور خروجی نیاز داشته باشیم و گشتاور بیشتری نیز بخواهیم، لازم است تا از موتوری با توان بالاتر استفاده کنیم. در این مثال موتور 1400 دور با توان 7.5 KW و نسبت تبدیل 1:10 گشتاوری معادل 511.6 به ما می دهد.
تا اینجا با فرمول گشتاور گیربکس آشنا شدیم. در ادامه به بررسی فرمول محاسبه توان خروجی در گیربکس می پردازیم.
چگونگی محاسبه توان گیربکس
پیش از این نیز به وابستگی توان و گشتاور در گیربکس صنعتی اشاره کردیم. نکته جالب توجه در رابطه با توان گیربکس این است که این پارامتر کاملا از الکتروموتور متصل به آن گرفته می شود. به بیان ساده تر توان خروجی گیربکس با یک اختلاف جزیی برابر همان توان ورودی آن است که از الکتروموتور گرفته است. در اصل یکی از کاربرد های موتور الکتریکی این است که توان مورد نیاز تجهیزاتی چون گیربکس را تامین کند.
حال با توجه به اینکه وظیفه گیربکس کاهش یا افزایش توان نیست، بنابراین لازم است توان ورودی و خروجی در آن برابر باشد. با این وجود یک تفاوت جزیی در این باره به چشم می خورد؛ که این تفاوت به دلیل وجود نیروی اصطکاک است.
اکنون، اگر بخواهیم مناسب ترین توان را برای گیربکس خود مشخص کنیم، فرمول محاسبه توان گیربکس به صورت زیر خواهد بود:
توان (Kw)= [گشتاور (Nm) × دور خروجی گیربکس (rpm)] ÷ 9550
حال فرض می کنیم گشتاور گیربکس ما در حدود 252 Nm است. همچنین به 100 دور خروجی نیز نیاز داریم. در این صورت الکتروموتور مناسب این گیربکس با توجه به فرمول بالا، باید توانی در حدود 2.6 کیلووات داشته باشد.
همانطور که اشاره کردیم، این مقدار به دلیل وجود اصطکاک کاملا دقیق نبوده ولی نزدیک ترین توان مورد نیاز گیربکس با این مشخصات است. به منظور آگاهی از سایر پارامتر های تعیین کننده هنگام خرید و انتخاب موتور گیربکس می توانید مقاله زیر را مطالعه نمایید.
بیشتر بدانید ⇐ راهنمای انتخاب موتور گیربکس
نکات مهم در رابطه با استفاده از فرمول محاسبه گشتاور گیربکس
تا اینجا به طور کامل با نحوه محاسبه گشتاور و توان خروجی گیربکس آشنا شدیم. با این حال نکاتی در رابطه با استفاده از این فرمول وجود دارد که در ادامه به آن می پردازیم:
- استفاده از این فرمول در برخی گیربکس های صنعتی خیلی کاربرد ندارد. مانند گیربکس های حلزونی. در گیربکس های حلزونی تناسب بین توان، گشتاور و دور خروجی به صورت تجربی مشخص می شود. این در حالی است که در گیربکس های خورشیدی به خوبی می توان از این فرمول استفاده کرد. برای کسب اطلاعات کامل تر در باره انواع گیربکس، می توانید مقاله آشنایی با گیربکس های صنعتی را مطالعه نمایید.
- برای استفاده صحیح از این فرمول، لازم است تا واحد های گفته شده را عینا طبق آنچه در فرمول آمده قرار دهیم.
- برای تعیین گشتاور، حتما ضریب اطمینان را در نظر بگیرید. در این صورت هم راندمان و هم طول عمر گیربکس بالاتر می رود. به عنوان مثال اگر طبق محاسبات گشتاور مورد نیاز ما برابر 200 Nm بود، برای اطمینان و بازدهی بیشتر بهتر است از گیربکسی با گشتاور 250 Nm استفاده کنیم.
- به خاطر داشته باشید، مفهوم توان برای الکتروموتور قابل محاسبه است و اختلاف توان ورودی و خروجی در گیربکس تنها به دلیل وجود نیروی اصطکاک است.
کلام پایانی
در این مقاله به نحوه محاسبه گشتاور و توان گیربکس ها پرداختیم. با این وجود، این مباحث بسیار حساس بوده و نیازمند دقت بسیار بالایی است. به همین دلیل تمام این موارد در زمان ساخت و تولید، توسط کارشناسان با حساسیت بالایی محاسبه می شود. همچنین هنگام خرید و فروش گیربکس، کارشناسان ما در مجموعه شهباز موتور آماده پاسخگویی و ارائه مشاوره تخصصی به شما عزیزان هستند.
سوالات خود در رابطه با این مقاله را می توانید از طریق کامنت برای ما ارسال کنید. کارشناسان ما در اسرع وقت پاسخگوی شما عزیزان خواهند بود.