گیربکس حلزونی

گیربکس حلزونی چیست؟

گیربکس حلزونی یکی از رایج‌ترین گیربکس‌های صنعتی است که برای کاهش سرعت و افزایش گشتاور در ماشین‌آلات صنعتی استفاده می‌شود. ساختار آن شامل یک چرخ‌دنده برنجی و یک شافت مارپیچی (ماردون) است که نیروی ورودی موتور را به خروجی منتقل می‌کنند.

بدنه گیربکس بسته به نوع کاربرد، از آلومینیوم یا چدن ساخته می‌شود و در مدل‌های پایه‌دار و فلنج‌دار عرضه می‌گردد. همچنین، گیربکس‌های حلزونی در انواع مختلفی از نظر ورودی و خروجی تولید می‌شوند؛ از جمله مدل‌های شافت‌دار، فلنج‌دار و هالو شافت (توخالی) که بسته به نیاز کاربر قابل انتخاب و خریداری هستند.

اجزای اصلی گیربکس حلزونی

مهم‌ترین اجزای گیربکس حلزونی عبارتند از:

• ماردون (شافت مارپیچ): قطعه‌ای فولادی و پیچ‌مانند است که نیروی موتور را می‌گیرد و به چرخ‌دنده حلزونی منتقل می‌کند. در واقع مسیر اصلی انتقال حرکت و نیرو در گیربکس این قطعه است.
• چرخ‌دنده حلزونی: چرخ‌دنده‌ای دایره‌ای از جنس برنج است که با ماردون درگیر می‌شود. وقتی ماردون می‌چرخد، این چرخ‌دنده نیز شروع به چرخش می‌کند و باعث می‌شود سرعت کم و قدرت (گشتاور) زیاد شود.
• شافت ورودی: محلی است که نیروی موتور را به گیربکس منتقل می‌کند و می‌تواند به صورت توپر (سالید شافت) یا توخالی (هالوشافت) باشد. طراحی آن بستگی به نوع گیربکس و اتصال مورد نیاز دارد.
• شافت خروجی: شافت خروجی سرعت کاهش یافته و گشتاور افزایش‌یافته را به دستگاه مصرف‌کننده منتقل می‌کند. این شافت نیز ممکن است بسته به طراحی گیربکس توخالی یا توپر باشد.
• بلبرینگ‌ها: بلبرینگ‌ها بین شافت‌ها و بدنه گیربکس نصب می‌شوند تا حرکت شافت‌ها روان باشد و از سایش و اصطکاک جلوگیری شود. وجود آن‌ها برای عملکرد طولانی‌مدت گیربکس ضروری است.
• پوسته: بدنه اصلی گیربکس که معمولا از جنس چدن یا آلومینیوم ساخته می‌شود و تمام اجزای داخلی درون آن قرار می‌گیرند. وظیفه آن محافظت از اجرا در برابر ضربه و آلودگی است.
• فلنج: فلنج صفحه‌ای است که برای نصب و اتصال گیربکس به موتور یا سیستم محرک دیگر استفاده می‌شود. طراحی و ابعاد آن بسته به نوع اتصال و گیربکس می‌تواند متفاوت باشد.
• کاسه‌نمد: قطعه‌ای که مانع نشت روغن و ورود گرد و غبار به داخل گیربکس می‌شود.
• دریچه روغن: محلی برای اضافه کردن یا خالی کردن روغن روان‌کننده داخل گیربکس است.
• درپوش بلبرینگ:درپوش محافظ بلبرینگ‌ها که مانع ورود گرد و غبار و آسیب به بلبرینگ می‌شود.

نحوه عملکرد گیربکس حلزونی

گیربکس حلزونی بر اساس درگیری دو عضو اصلی  ماردون و چرخ‌دنده حلزونی کار می‌کند. محور ورودی گیربکس که همان ماردون است، به شافت موتور متصل شده و حرکت چرخشی موتور از طریق کوپلینگ یا اتصال مستقیم به آن منتقل می‌شود.

ماردون نیز با چرخش خود، دندانه‌های چرخ‌دنده حلزونی را به‌صورت لغزشی و پیوسته درگیر می‌کند و باعث می‌شود چرخ‌دنده با سرعت کمتر اما گشتاور بالاتر بچرخد. به این ترتیب، سرعت بالای موتور به سرعت پایین و گشتاور زیاد در محور خروجی گیربکس تبدیل شده و به دستگاه مصرف‌کننده منتقل می‌شود.

به‌دلیل تماس لغزشی بین دندانه‌ها، عملکرد گیربکس حلزونی نرم و کم‌صدا است. البته همین تماس باعث می‌شود بخشی از انرژی بر اثر اصطکاک به حرارت تبدیل شده و در نتیجه مقداری از راندمان کاهش یابد.

مشخصات فنی گیربکس‌های حلزونی

گیربکس‌های حلزونی به طور معمول از نسبت تبدیل 1 به 7 تا 1 به 100 و توان ورودی 0.07 تا 45 کیلووات پشتیبانی می‌کنند. لازم به ذکر است در صورت نیاز به دور خروجی بسیار پایین، این گیربکس‌ها قابلیت دارند که به صورت مرکب (ترکیبی) با هم کوپل شوند و دسترسی به نسبت تبدیل تا 1 به 10000 را فراهم آورند. گیربکس‌های حلزونی معمولا اندازه کوچکی دارند و راندمان آنها بین 60 تا 65 درصد است.

انواع گیربکس حلزونی

گیربکس‌های حلزونی بسته به ساختار بدنه و نوع ورودی و خروجی در مدل‌های مختلفی طراحی می‌شوند. در ادامه مهم‌ترین انواع آن را معرفی‌ می‌کنیم.

انواع گیربکس حلزونی بر اساس شکل بدنه

گیربکس‌های حلزونی از نظر شکل بدنه در دو نوع دایره‌ای (گرد) و کتابی (مکعبی) تولید می‌شوند. هر یک از این دو مدل ساختار، ویژگی و کاربرد خاص خود را دارند.

گیربکس حلزونی دایره‌ای (گرد)

مدل دایره‌ای رایج‌ترین نوع گیربکس حلزونی است که به دلیل طراحی جمع‌وجور، نصب آسان و عملکرد نرم، در بسیاری از تجهیزات صنعتی سبک و متوسط کاربرد دارد. گیربکس‌های دایره‌ای در دو تیپ VF  و MVF عرضه می‌شوند. تفاوت اصلی میان این دو تیپ در نوع ورودی آن‌ها می‌باشد.

گیربکس‌های VF (ورودی شافت)

گیربکس‌های VF از انواع پر کاربرد گیربکس حلزونی محسوب می‌شوند. به عنوان مثال مدل VF86 هم در گیربکس میکسر بلوک زنی  و هم گیربکس بتونیر استفاده می‌شود. در این مدل، ورودی به صورت شافت توپر است. گیربکس‌های ورودی شافت حلزونی، در دو 2 طراحی پایه‌دار معمولی و پایه فلنج (VF FC) تولید می‌شوند. گیربکس‌های VF را می‌توان از قدیمی‌ترین نوع و طراحی در میان کاهنده‌ها دانست.

گیربکس‌های MVF (ورودی فلنج)

دومین دسته پرکاربرد گیربکس حلزونی، گیربکس MVF هستند. این گیربکس‌ها از نظر ورودی با نوع VF تفاوت دارند. ورودی گیربکس MVF به صورت فلنج طراحی شده است. به همین دلیل می‌توان آن را مستقیم به الکتروموتور متصل کرد. این گروه نیز در دو نوع MVF و MVF FC تولید و استفاده می‌شود.

گیربکس‌های مکعبی (کتابی)

گیربکس حلزونی مکعبی که با نام کتابی نیز شناخته می‌شود، در مقایسه با مدل‌های دایره‌ای، دارای ساختاری فشرده‌تر، سبک‌تر و مدرن‌تر است. طراحی مکعبی این نوع گیربکس باعث می‌شود فضای کمتری اشغال کند و نصب آن در وضعیت‌های مختلف بسیار آسان‌تر باشد.

بدنه‌ی گیربکس‌های حلزونی مکعبی بسته به اندازه و نوع کاربرد، از آلومینیوم یا چدن ساخته می‌شود؛ معمولا مدل‌های کوچک‌تر (مانند تیپ 25) از آلومینیوم و مدل‌های بزرگ‌تر (مانند تیپ 110) از چدن تولید می‌شوند.

این گیربکس‌ها از نظر ورودی نیز در دو مدل NMRV  (ورودی فلنج) و NRV  (ورودی شافت) عرضه می‌گردند.

انواع ورودی گیربکس حلزونی

نوع ورودی نشان می‌دهد که نیرو از موتور چگونه به گیربکس منتقل می‌شود. ورودی گیربکس حلزونی معمولا در دو مدل ورودی شافت‌دار و ورودی فلنجی طراحی می‌شود.

در مدل ورودی شافت توپر (سالید شفت)، محور ورودی به‌صورت نری و توپر است و از طریق کوپلینگ به موتور متصل می‌شود. این نوع ساختار که در گیربکس‌های VF  و برخی مدل‌های کتابی مشاهده می‌شود، برای انتقال گشتاورهای بالا مناسب است.

در مقابل، نوع ورودی فلنجی (هالو شفت) به گونه‌ای طراحی شده که موتور به‌صورت مستقیم به گیربکس متصل می‌شود. این مدل که در گیربکس‌های MVF  و NMRV رایج است، نصب سریع‌تری دارد و باعث کاهش لرزش در سیستم می‌شود.

انواع خروجی گیربکس حلزونی

نوع خروجی در گیربکس حلزونی نحوه اتصال آن به دستگاه یا تجهیز بعدی را مشخص می‌کند. خروجی گیربکس حلزونی می‌تواند به صورت  پایه دار یا  فلنج دار باشد.

در مدل پایه‌دار، بدنه گیربکس دارای پایه است و روی شاسی نصب می‌شود؛ این نوع خروجی برای نصب‌های ثابت و دقیق مناسب است.

در مدل فلنج‌دار، خروجی به‌صورت فلنج طراحی شده و امکان اتصال مستقیم به پمپ یا سایر تجهیزات را فراهم می‌کند. فلنج‌ها بسته به نوع کاربرد، در دو اندازه فلنج بزرگ (FF یا F) یا فلنج کوتاه (C یا FC) تولید می‌شوند.

برای آشنایی بیشتر با مشخصات فنی، ابعاد، تیپ‌ها و مدل‌های مختلف این نوع گیربکس می‌توانید به کاتالوگ گیربکس حلزونی مراجعه کنید. در این کاتالوگ اطلاعات کامل درباره نحوه انتخاب، نصب و کاربرد گیربکس‌های حلزونی ارائه شده است.

کاربردهای رایج گیربکس حلزونی

گیربکس‌های حلزونی کاربردهای گسترده‌ای دارند از جمله:

• نوارنقاله‌ها و سیستم‌های حمل‌ونقل مواد (برای کاهش سرعت و افزایش گشتاور)
• بالابرها، جرثقیل‌ها و آسانسورها (به‌دلیل گشتاور بالا و خاصیت خودقفل‌شوندگی)
• ماشین‌آلات بسته‌بندی و چاپ (برای کنترل دقیق سرعت و حرکت یکنواخت)
• میکسرها، پمپ‌ها و تجهیزات پردازشی دورکم (برای تأمین گشتاور بالا در سرعت پایین)
• درب‌های اتوماتیک صنعتی و درایو درب پارکینگ (به‌دلیل عملکرد نرم، بی‌صدا و قابلیت خودقفل‌شوندگی)

مزایای گیربکس حلزونی

این گیربکس به دلیل طراحی خاص خود، مزایای متعددی دارد که مهم‌ترین آن‌ها عبارتند از:

• قیمت اقتصادی: به‌دلیل طراحی ساده و استفاده از پوسته آلومینیومی در اکثر مدل‌ها، هزینه تولید این گیربکس‌ها پایین است و آن‌ها را به یکی از مقرون‌به‌صرفه‌ترین گیربکس‌ها در میان گیربکس‌های صنعتی تبدیل کرده است.
• وزن سبک: پوسته آلومینیومی علاوه بر کاهش هزینه، باعث کاهش چشمگیر وزن گیربکس می‌شود و نصب و جابه‌جایی آن را آسان‌تر می‌کند.
• طراحی فشرده و اندازه کوچک: گیربکس‌های حلزونی فضای کمی اشغال می‌کنند و برای دستگاه‌هایی با محدودیت فضا گزینه‌ای ایده‌آل هستند.
• نصب و نگهداری آسان: ساختار ساده و دسترسی راحت به اجزا باعث می‌شود نصب، سرویس و روغن‌کاری آن به‌راحتی انجام شود و هزینه نگهداری پایین باشد.
• خاصیت خودقفل‌شوندگی: در نسبت‌های تبدیل بالا، محور خروجی نمی‌تواند ماردون را بچرخاند. این ویژگی مانع برگشت ناگهانی حرکت شده و در بالابرها و نوار نقاله‌ها ایمنی بالایی ایجاد می‌کند.
• تنوع بالا در مدل و اتصال: این گیربکس‌ها در انواع ورودی و خروجی تولید می‌شوند و به‌راحتی با موتور یا سیستم‌های دیگر ترکیب می‌گردند.

مزایای استفاده همزمان از گیربکس حلزونی و اینورتر سه فاز

در بسیاری از سیستم‌های صنعتی که از گیربکس حلزونی استفاده می‌شود، کنترل دقیق سرعت و راه‌اندازی نرم از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. یکی از بهترین راهکارها برای دستیابی به این هدف، به‌کارگیری اینورتر سه‌فاز در کنار گیربکس است. اینورتر سه‌فاز با تبدیل جریان متناوب (AC) به فرکانس متغیر، امکان تنظیم دور الکتروموتور را فراهم می‌کند و در نتیجه می‌توان سرعت خروجی گیربکس را متناسب با نوع فرایند به‌صورت دقیق تنظیم کرد.

استفاده از این ترکیب به‌ویژه در تجهیزاتی مانند نوار نقاله‌ها، بالابرها، دستگاه‌های بسته‌بندی و سیستم‌های حمل‌ونقل مواد باعث کاهش شوک‌های مکانیکی در زمان راه‌اندازی یا توقف و در نتیجه افزایش طول عمر مؤثر گیربکس می‌شود. همچنین خاصیت خودقفل‌شوندگی گیربکس حلزونی در کنار کنترل دقیق سرعت توسط اینورتر، به بهبود ایمنی و پایداری عملکرد سیستم کمک می‌کند.

به‌کارگیری اینورتر در کنار گیربکس، علاوه بر امکان کنترل سرعت و گشتاور، در بسیاری از موارد موجب بهینه‌سازی مصرف انرژی و کاهش هزینه‌های نگهداری نیز می‌شود؛ البته این مزیت به انتخاب صحیح ظرفیت موتور و نسبت تبدیل گیربکس بستگی دارد. به همین دلیل، هنگام خرید اینورتر سه فاز باید به توان موتور، نوع بار و شرایط کاری توجه ویژه‌ای داشت.

در فروشگاه شهباز موتور علاوه بر عرضه انواع گیربکس حلزونی، امکان بررسی و مقایسه‌ی قیمت اینورتر سه فاز از برندهای معتبر نیز فراهم شده است. کاربران صنعتی می‌توانند با انتخاب اینورتر سه فاز قیمت مناسب در کنار گیربکس موردنظر، یک پکیج کامل، اقتصادی و کارآمد برای کنترل حرکت و انتقال قدرت در خطوط تولید خود ایجاد کنند.

ایرادات رایج و نکات نگهداری گیربکس حلزونی

گیربکس‌های حلزونی مانند هر دستگاه مکانیکی ممکن است در طول عملکرد دچار مشکل شوند. شناخت این ایرادها و نگهداری درست، عمر و کارایی گیربکس را به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد.

مشکلات رایج در گیربکس حلزونی

تیز شدن دنده‌ها

یکی از ایرادهای رایج، تیز شدن لبه دندانه‌های چرخ‌دنده حلزونی است که به دلیل تماس مداوم ماردون و چرخ‌دنده در طول زمان رخ می‌دهد. این پدیده باعث کاهش سطح تماس، افزایش اصطکاک، داغ شدن و افت گشتاور می‌شود.
راه‌حل: استفاده از روغن مخصوص گیربکس حلزونی، کنترل بار مجاز و در صورت سایش زیاد، تعویض چرخ‌دنده برنجی.

رد کردن دنده هنگام اعمال بار

وقتی به دلیل سایش زیاد فاصله بین چرخ‌دنده و ماردون افزایش یابد (Backlash  یا لقی بالا)، درگیری دندانه‌ها ناقص می‌شود و تحت بار سنگین، دنده‌ها از روی هم عبور می‌کنند. این مشکل باعث صدای تق‌تق، کاهش انتقال نیرو و آسیب به دنده‌ها می‌شود.
راه‌حل: تنظیم فاصله دنده‌ها، بررسی سلامت یاتاقان‌ها و تعویض قطعات فرسوده.

داغ شدن بیش از حد

اصطکاک زیاد، کمبود روغن یا استفاده از روان‌کننده نامناسب می‌تواند موجب افزایش دمای بدنه گیربکس شود.
راه‌حل: کنترل سطح روغن، استفاده از روغن با گرانروی مناسب و بررسی تهویه محیط نصب.

نکات مهم برای نگهداری و افزایش عمر گیربکس حلزونی

• روغن‌کاری منظم: سطح و کیفیت روغن را به‌صورت دوره‌ای بررسی کنید و در فواصل توصیه‌شده تعویض نمایید.
• بازرسی دوره‌ای: لرزش، صداهای غیرعادی، نشتی و حرارت بیش از حد را به‌صورت منظم کنترل کنید.
• کنترل عملکرد و پیشگیری از خرابی: در صورت مشاهده هرگونه تغییر عملکرد، گیربکس را متوقف کرده و قطعات داخلی مانند دنده‌ها و بلبرینگ‌ها را بررسی یا تعویض کنید.
• رعایت شرایط کاری استاندارد: از وارد شدن بار بیش از حد یا شوک مکانیکی به گیربکس جلوگیری کنید.

با رعایت این موارد، گیربکس حلزونی می‌تواند با راندمان بالا و بدون خرابی‌های ناگهانی، عملکردی پایدار و طولانی‌مدت داشته باشد.

برندهای معتبر گیربکس حلزونی

گیربکس حلزونی به دلیل کارایی بالا در صنایع مختلف و طراحی نسبتا ساده، توسط تولیدکنندگان متعددی در داخل و خارج از کشور عرضه می‌شود.

از جمله برندهای ایرانی مطرح و با کیفیت می‌توان به سهند، ترنج، توانکار، شاکرین صنعت سپاهان و بهکار اشاره کرد. همچنین، در میان گیربکس‌های حلزونی چینی، انواع سایزها و طراحی‌های متنوع با قیمت مناسب در برندهای KS  و TS قابل خریداری هستند. از برندهای معتبر خارجی نیز می‌توان به SEW آلمان، Yilmaz ترکیه  و  SITI ایتالیا اشاره نمود.

عوامل تعیین کننده قیمت گیربکس حلزونی

قیمت گیربکس حلزونی تحت تاثیر چند عامل اصلی است که هر کدام روی هزینه نهایی تاثیر می‌گذارند از جمله:

• مدل گیربکس: گیربکس‌های مکعبی (کتابی) معمولا گران‌تر از مدل‌های گرد هستند، زیرا طراحی آن‌ها برای انتقال گشتاور بالاتر و عملکرد صنعتی سنگین‌تر بهینه شده است.
• اندازه گیربکس: هرچه گیربکس بزرگ‌تر باشد، مواد بیشتری مصرف می‌شود و توان انتقال آن بالاتر است، بنابراین قیمت آن نیز افزایش می‌یابد.
• نحوه نصب: گیربکس‌های فلنج‌دار معمولا نسبت به مدل‌های پایه‌دار گران‌تر هستند، زیرا اتصال و نصب دقیق‌تر و مطمئن‌تری را فراهم می‌کنند.
• برند: محصولات برندهای معتبر به دلیل کیفیت ساخت بالاتر، دقت تولید و خدمات پس از فروش مطمئن معمولا قیمت بالاتری دارند.

قیمت گیربکس‌ حلزونی معمولا متناسب با تیپ، سایز و برند تولیدکننده متفاوت است. اما به طور کلی، گیربکس‌های حلزونی در مقایسه با سایر انواع گیربکس‌های صنعتی، ارزان‌تر هستند؛ زیرا ساختار ساده‌تری نسبت به دیگر مدل‌ها دارند.

برای مشاهده قیمت گیربکس صنعتی کاهنده حلزونی و مشخصات فنی هر محصول، می‌توانید به صفحات محصولات مراجعه کنید. همچنین، لیست قیمت گیربکس حلزونی  و یا مشخصات تیپ‌های مختلف هر برند در صفحات دسته‌های مربوطه درج شده است.

نکات مهم هنگام خرید گیربکس حلزونی

خرید گیربکس حلزونی نیازمند آگاهی از ویژگی‌های کلیدی است تا عملکرد بهینه و عمر طولانی سیستم تضمین شود. هنگام انتخاب گیربکس حلزونی باید به موارد زیر توجه کنید:

• مدل گیربکس: بسته به فضای نصب و نیاز به گشتاور، می‌توان بین نوع کتابی یا گرد انتخاب کرد.
• هماهنگی با موتور: گیربکس باید با توان و سرعت موتور هماهنگ باشد تا از فشار اضافی یا آسیب به دنده‌ها جلوگیری شود.
• نسبت تبدیل: این نسبت تعیین می‌کند سرعت خروجی و گشتاور نهایی چه‌قدر خواهد بود.
• نوع و جنس چرخ‌دنده: بسته به نیاز به گشتاور، کاهش صدا و راندمان، می‌توان بین چرخ‌دنده حلزونی یا هلیکال انتخاب کرد. همچنین جنس چرخ‌دنده‌ها که معمولا برنج، فولاد یا چدن است، تاثیر مستقیم بر دوام و قیمت دارد.
• اعتبار برند: برندهای معتبر کیفیت بالاتر، دوام بیشتر و خدمات پس از فروش بهتر دارند و ریسک خرابی ناگهانی را کاهش می‌دهند.

توجه داشته باشید که گیربکس‌های حلزونی معمولا در صنایع سبک و نیمه‌سنگین استفاده می‌شوند و کمتر در صنایع بسیار سنگین کاربرد دارند.

این گیربکس‌ها در ابعاد کوچک (تیپ 25) تا بزرگ (تیپ 300) در فروشگاه شهباز موتور قابل خرید هستند و امکان ثبت سفارش برای ابعاد، ورودی و سایزهای سفارشی نیز وجود دارد.

برای بررسی مدل‌های مختلف، مشاهده قیمت روز و خرید گیربکس حلزونی با گارانتی معتبر، می‌توانید به سایت شهباز موتور مراجعه کنید و مناسب‌ترین گزینه را برای سیستم صنعتی خود انتخاب نمایید.

جمع بندی

گیربکس حلزونی یکی از انواع پرکاربرد گیربکس‌های صنعتی است که به‌دلیل طراحی ساده، وزن سبک و عملکرد نرم در صنایع سبک و نیمه‌سنگین کاربرد وسیعی دارد. این گیربکس‌ها با استفاده از ماردون و چرخ‌دنده حلزونی، سرعت را کاهش و گشتاور را افزایش می‌دهند و در انواع کتابی و دایره‌ای با ورودی و خروجی متنوع عرضه می‌شوند.
ویژگی‌هایی مانند خودقفل‌شوندگی، نصب آسان و انعطاف‌پذیری در اتصال، گیربکس حلزونی را به گزینه‌ای ایده‌آل برای نوار نقاله‌ها، بالابرها و ماشین‌آلات بسته‌بندی تبدیل کرده است.