گیربکس هلیکال
گیربکس هلیکال یکی دیگر از انواع gearbox های مورد استفاده در دنیا می باشد . هلیکال گیربکسی است که می توان در توان های بالا مورد طراحی و استفاده قرار گیرد و این گیربکس در شکل های مختلف ساخته می شود . این gearbox حدود 70 درصد از گیربکس های دنیا را تشکیل داده است . هر چه زاویه هلیکال بیشتر باشد صدای آن کمتر می شود.
سطح درگیری یا تماس دندانه ها به دندانه ها بر روی یکدیگر حداقل باید 80 درجه باشد یعنی اکثر پروفیل دنده با یکدیگر باید تماس داشته باشد تا فشار بر روی دنده ها کامل باشد و عمر گیربکس بالا رود و روغن کاری این گیربکس ها به خاطر بزرگی و طراحی آن می تواند در کارکرد آن موثر باشد که با پمپ ها و لوله های مخصوص روغن کاری گیربکس بر روی دنده ها طراحی می شود تا در هنگام کارکرد گیربکس روغن به تمتم سطح دنده ها برسد . برای مشاهده نمونه گیربکس های هلیکال تولید شده توسط پمپ ورنا و قیمت ، کارایی و ویژگی های آن ، با پمپ ورنا همراه باشید
گیربکس هلیکال چیست؟
گیربکس هلیکال نوعی چرخ دنده استوانه‌ای است که دندانه‌های آن به صورت زاویه‌دار (مارپیچ) نسبت به محور چرخ دنده بریده شده‌اند. تصور کنید که دندانه‌های یک چرخ دنده ساده به جای اینکه مستقیم باشند، به دور محور پیچیده‌اند و یک ساختار مارپیچی را تشکیل می‌دهند. این طراحی خاص، که آن‌ها را از چرخ دنده‌های ساده متمایز می‌کند، امکان انتقال نیرو و حرکت بین محورهای موازی یا غیر موازی (متقاطع) را فراهم می‌سازد. در واقع، این زاویه دندانه‌هاست که ویژگی اصلی و تعیین‌کننده عملکرد گیربکس هلیکال محسوب می‌شود.
اساس کارکرد یک گیربکس هلیکال بر درگیری تدریجی دندانه‌ها استوار است. برخلاف چرخ دنده‌های ساده که دندانه‌ها به طور همزمان درگیر می‌شوند و ممکن است ضربه و صدا ایجاد کنند، در گیربکس‌های هلیکال، درگیری از یک طرف دندانه آغاز شده و به تدریج در سراسر سطح آن پیش می‌رود. این نوع درگیری باعث می‌شود که انتقال نیرو به صورت روان‌تر و کارآمدتر انجام شود و همچنین صدای کمتری تولید گردد. به عبارت دیگر، نیروی وارد شده به دندانه‌ها به تدریج اعمال می‌شود، نه به صورت ناگهانی، که این امر به کاهش ارتعاشات و صدا کمک می‌کند.
تفاوت گیربکس هلیکال با سایر گیربکس‌ها
گیربکس‌های هلیکال در مقایسه با سایر انواع گیربکس‌ها، ویژگی‌ها و عملکردهای متفاوتی دارند. در اینجا به برخی از مهم‌ترین تفاوت‌ها اشاره می‌کنیم تا درک بهتری از جایگاه و کاربرد آن‌ها پیدا کنید:
با گیربکس های دارای دنده‌های ساده
گیربکس‌های هلیکال عملکرد بی‌صداتر و روان‌تری دارند و معمولاً ظرفیت حمل بار بالاتری را ارائه می‌دهند. این برتری به دلیل همان درگیری تدریجی دندانه‌ها و سطح تماس بیشتر آن‌هاست. در مقابل، چرخ دنده‌های ساده ساختار ساده‌تری دارند و تولید آن‌ها ارزان‌تر است، اما در سرعت‌های بالا معمولاً پر سر و صدا هستند و برای بارهای سنگین به اندازه گیربکس‌های هلیکال مناسب نیستند. همچنین، گیربکس‌های هلیکال می‌توانند در محورهای غیر موازی نیز استفاده شوند، در حالی که چرخ دنده‌های ساده محدود به محورهای موازی هستند. برای مثال، در خودروها، دنده‌های جلو معمولاً از نوع هلیکال هستند تا عملکرد بی‌صدا و روانی داشته باشند، در حالی که دنده عقب ممکن است از نوع ساده باشد.
با گیربکس‌های حلزونی
گیربکس‌های هلیکال معمولاً راندمان بالاتری نسبت به گیربکس‌های حلزونی دارند و ظرفیت حمل گشتاور آن‌ها نیز بیشتر است. در گیربکس‌های حلزونی، انتقال نیرو بیشتر از طریق لغزش بین دنده‌ها انجام می‌شود که باعث اتلاف انرژی و کاهش راندمان می‌گردد. با این حال، گیربکس‌های حلزونی اغلب دارای ویژگی خود قفل شوندگی هستند، به این معنی که اگر نیرویی به محور خروجی وارد شود، نمی‌تواند محور ورودی را بچرخاند. این ویژگی در گیربکس‌های هلیکال معمولاً وجود ندارد و ممکن است نیاز به استفاده از ترمزهای جداگانه باشد. گیربکس‌های حلزونی اغلب برای نسبت‌های کاهش سرعت بسیار بالا در یک مرحله استفاده می‌شوند، در حالی که گیربکس‌های هلیکال برای نسبت‌های متوسط تا بالا با راندمان بهتر مناسب‌تر هستند.
با گیربکس‌های خورشیدی
گیربکس‌های سیاره‌ای در کاربردهایی که نیاز به تراکم گشتاور بالا و طراحی فشرده دارند، برتری دارند. این نوع گیربکس‌ها از چند چرخ دنده سیاره‌ای که به دور یک چرخ دنده مرکزی (خورشیدی) می‌چرخند، تشکیل شده‌اند و می‌توانند گشتاور بسیار زیادی را در یک فضای کوچک منتقل کنند. در مقابل، گیربکس‌های هلیکال عملکرد روان‌تر و بی‌صداتری دارند و نگهداری آن‌ها معمولاً آسان‌تر است. همچنین، گیربکس‌های سیاره‌ای ممکن است به دلیل درگیری همزمان چند چرخ دنده، صدا و ارتعاش بیشتری تولید کنند.
انواع گیربکس هلیکال
گیربکس‌های هلیکال بر اساس طراحی و کاربردشان به انواع مختلفی تقسیم می‌شوند که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند:
گیربکس هلیکال ساده
در این نوع گیربکس، دندانه‌ها با یک زاویه مشخص نسبت به محور طراحی شده‌اند و می‌توانند جهت چپ یا راست داشته باشند. این طراحی ساده و کارآمد، گیربکس‌های هلیکال ساده را برای بسیاری از کاربردها مناسب می‌سازد. این نوع گیربکس‌ها ظرفیت حمل بار بالایی دارند اما نیروی محوری تولید می‌کنند که باید توسط بلبرینگ‌های مخصوص تحمل شود. این نیروی محوری به دلیل زاویه‌دار بودن دندانه‌ها ایجاد می‌شود و در صورت عدم مدیریت صحیح، می‌تواند باعث سایش و خرابی بلبرینگ‌ها شود.
گیربکس هلیکال دوبل
گیربکس‌های هلیکال دوبل از دو مجموعه دنده هلیکال با زوایای مارپیچ مشابه اما مخالف تشکیل شده‌اند که نزدیک به هم قرار گرفته‌اند و یک شکاف کوچک بین آن‌ها وجود دارد. این طراحی هوشمندانه باعث می‌شود که نیروهای محوری تولید شده توسط هر مجموعه دنده، یکدیگر را خنثی کنند و در نتیجه نیازی به بلبرینگ‌های محوری قوی و گران‌قیمت نباشد. همچنین، این نوع طراحی امکان همپوشانی بیشتر دندانه‌ها و عملکرد روان‌تر را فراهم می‌گرداند و ظرفیت بارگذاری بالاتری را نیز به همراه دارد. گیربکس‌های هلیکال دوبل معمولاً در سیستم‌های دنده بسته و برای انتقال قدرت در کاربردهای سنگین مانند توربین‌های گازی، ژنراتورها و ماشین‌آلات ساختمانی استفاده می‌شوند.
گیربکس هلیکال جناغی (Herringbone)
گیربکس‌های جناغی مشابه گیربکس‌های هلیکال دوبل هستند، با این تفاوت که هیچ شکافی بین دو سطح مارپیچ مخالف وجود ندارد و دو ردیف دندانه به هم می‌رسند و یک شکل V را تشکیل می‌دهند. این طراحی پیوسته باعث می‌شود که انتقال نیرو بسیار یکنواخت و بدون ضربه انجام شود. گیربکس‌های جناغی برای کاربردهایی با ارتعاش و ضربه بالا مانند ماشین‌آلات نورد فولاد و گیربکس‌های کاهنده اصلی کشتی‌ها بسیار مناسب هستند. با این حال، تولید این نوع گیربکس‌ها دشوارتر و پرهزینه‌تر است و به همین دلیل به اندازه گیربکس‌های هلیکال ساده یا دوبل رایج نیستند.
سایر انواع گیربکس هلیکال
علاوه بر انواع اصلی ذکر شده، گیربکس‌های هلیکال در پیکربندی‌های دیگری نیز موجود هستند که برای پاسخگویی به نیازهای خاص طراحی شده‌اند:
گیربکس‌های هلیکال-مخروطی: این نوع گیربکس‌ها دنده‌های هلیکال و مخروطی را با هم ترکیب می‌کنند تا امکان انتقال نیرو بین محورهایی که با زاویه 90 درجه نسبت به هم قرار دارند (خروجی عمود) فراهم شود. این گیربکس‌ها راندمان بالایی (معمولاً بین 90 تا 98 درصد) دارند و در کاربردهایی مانند کنترل فرآیند، جابجایی مواد و ماشین‌آلات سنگین استفاده می‌شوند.
گیربکس‌های هلیکال خطی: در این نوع گیربکس‌ها، محورهای ورودی و خروجی موازی هستند و دنده‌های هلیکال برای کاهش یا افزایش سرعت چرخش استفاده می‌شوند. این نوع گیربکس‌ها در بسیاری از ماشین‌آلات صنعتی کاربرد دارند.
گیربکس‌های هلیکال متقاطع (اریب): این نوع گیربکس‌ها برای انتقال نیرو بین محورهایی که غیر موازی و غیر متقاطع هستند، طراحی شده‌اند. با این حال، ظرفیت بار در این پیکربندی معمولاً کاهش می‌یابد.
گیربکس‌های هلیکال چپ گرد و راست گرد: جهت مارپیچ دندانه‌ها می‌تواند به صورت چپ گرد یا راست گرد باشد که این موضوع در طراحی جفت دنده‌ها و نحوه درگیری آن‌ها اهمیت دارد.
گیربکس‌های هلیکال درهم قفل شونده: این نوع گیربکس‌ها برای عملکرد روان و بی‌صدا در گیربکس‌ها و ماشین‌آلات با سرعت بالا طراحی شده‌اند.
گیربکس هلیکال – دستگاه تزریق پلاستیک- شرکت میراب
گیربکس هلیکال – گیتی پسند
گیربکس هلیکال – کارخونه پودر سیمان
مزایای استفاده از گیربکس هلیکال
استفاده از گیربکس‌های هلیکال مزایای متعددی را به همراه دارد که آن‌ها را به گزینه‌ای محبوب در صنایع مختلف تبدیل کرده است:
ظرفیت حمل بار بیشتر
به دلیل درگیری همزمان تعداد بیشتری از دندانه‌ها در گیربکس‌های هلیکال، سطح تماس بین دندانه‌ها افزایش می‌یابد. این امر به آن‌ها اجازه می‌دهد تا گشتاور بیشتری را نسبت به سایر انواع چرخ دنده‌ها تحمل کنند. همچنین، بار به طور مساوی در طول دندانه‌ها توزیع می‌شود که این امر به کاهش سایش و افزایش طول عمر گیربکس کمک می‌کند.
عملکرد روان و بی‌صدا
درگیری تدریجی دندانه‌ها در گیربکس‌های هلیکال منجر به کاهش صدا و ارتعاش می‌شود، به ویژه در سرعت‌های بالا. این ویژگی آن‌ها را برای کاربردهایی که نیاز به سطح صدای کم دارند، مانند گیربکس‌های خودرو، ماشین‌آلات بسته‌بندی و تجهیزات پزشکی، ایده‌آل می‌سازد. حتی در سرعت‌های بالا نیز گیربکس‌های هلیکال می‌توانند به صورت نسبتاً بی‌صدا کار کنند.
راندمان بالا در بسیاری از کاربردها
گیربکس‌های هلیکال عموماً راندمان بالایی ارائه می‌دهند که اغلب از 90% فراتر می‌رود و در برخی موارد می‌تواند به 98% نیز برسد. این راندمان بالا به دلیل تماس غلتشی بیشتر بین دندانه‌ها در مقایسه با تماس لغزشی در برخی دیگر از انواع گیربکس‌ها (مانند گیربکس‌های حلزونی) حاصل می‌شود. راندمان بالا منجر به مصرف انرژی کمتر و کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود و گیربکس‌های هلیکال را به گزینه‌ای جذاب برای بسیاری از کاربردهای صنعتی تبدیل می‌کند.
تطبیق‌پذیری در انتقال نیرو بین محورهای موازی و غیر موازی
گیربکس‌های هلیکال می‌توانند حرکت و نیرو را بین محورهای موازی یا با زاویه قائمه منتقل کنند، که این امر انعطاف‌پذیری بیشتری در طراحی ماشین‌آلات فراهم می‌آورد. این قابلیت به مهندسان اجازه می‌دهد تا سیستم‌های انتقال قدرت را با توجه به محدودیت‌های فضایی و نیازهای طراحی بهینه کنند.
دوام و طول عمر بیشتر در شرایط مناسب
طراحی قوی و توزیع یکنواخت بار در گیربکس‌های هلیکال به افزایش دوام و طول عمر آن‌ها کمک می‌کند و نیاز به تعویض زودهنگام را کاهش می‌دهد. درگیری تدریجی دندانه‌ها نیز با کاهش تنش و بارهای ضربه‌ای به طول عمر بیشتر این گیربکس‌ها کمک می‌کند. با نگهداری صحیح، گیربکس‌های هلیکال می‌توانند سال‌ها به طور قابل اعتماد کار کنند.
معایب و محدودیت‌های گیربکس هلیکال
با وجود مزایای فراوان، گیربکس‌های هلیکال دارای برخی معایب و محدودیت‌ها نیز هستند که در هنگام انتخاب باید به آن‌ها توجه شود:
تولید نیروی محوری و نیاز به بلبرینگ‌های محوری
دندانه‌های زاویه‌دار در گیربکس‌های هلیکال ساده نیروی محوری تولید می‌کنند که باید توسط بلبرینگ‌های محوری مخصوص تحمل شود. این نیرو در امتداد محور شفت وارد می‌شود و می‌تواند منجر به افزایش سایش بلبرینگ‌ها و در نتیجه کاهش طول عمر آن‌ها شود. برای مقابله با این مشکل، از گیربکس‌های هلیکال دوبل یا جناغی استفاده می‌شود که نیروهای محوری را خنثی می‌کنند.
راندمان بالقوه کمتر از چرخ دنده‌های ساده در سناریوهای خاص
به دلیل نیروهای محوری و افزایش اصطکاک لغزشی بین دندانه‌ها، گیربکس‌های هلیکال ممکن است در مقایسه با چرخ دنده‌های ساده در برخی سناریوها که بار بسیار سبک و سرعت پایین است، راندمان کمتری داشته باشند. همچنین، نیروی محوری تولید شده می‌تواند باعث ایجاد گرما شود که در صورت عدم روغن‌کاری مناسب، می‌تواند به چرخ دنده‌ها آسیب برساند.
هزینه تولید بالاتر در مقایسه با انواع ساده‌تر
پیچیدگی طراحی و ساخت دندانه‌های زاویه‌دار باعث می‌شود که هزینه تولید گیربکس‌های هلیکال نسبت به چرخ دنده‌های ساده بیشتر باشد. تولید دندانه‌های مارپیچی نیازمند ابزار و ماشین‌آلات تخصصی‌تری است و فرآیند پرداخت نهایی آن‌ها نیز ممکن است پیچیده‌تر باشد که در نهایت به افزایش هزینه تولید منجر می‌شود.
نیاز به تراز دقیق برای عملکرد بهینه
برای اطمینان از عملکرد صحیح و طول عمر مطلوب، گیربکس‌های هلیکال نیاز به تراز دقیق در هنگام نصب دارند. عدم تراز می‌تواند منجر به افزایش صدا، ارتعاش و سایش غیر یکنواخت دندانه‌ها و بلبرینگ‌ها شود. اگرچه گیربکس‌های هلیکال نسبت به برخی دیگر از انواع گیربکس‌ها (مانند گیربکس‌های حلزونی) تحمل بیشتری در برابر عدم تراز دارند، اما تراز دقیق همچنان برای عملکرد بهینه ضروری است.
افزایش پیچیدگی در طراحی و مونتاژ
طراحی و مونتاژ گیربکس‌های هلیکال به دلیل پروفیل‌های دندانه زاویه‌دار و تعداد بیشتر دنده‌های درگیر، پیچیده‌تر از گیربکس‌های حلزونی است. این پیچیدگی نیازمند دقت بیشتری در فرآیندهای ماشین‌کاری، مونتاژ و روغن‌کاری دارد تا عملکرد مطلوب حاصل شود.
گیربکس هلیکال
گیربکس هلیکال شرکت گیتی پسند
گیربکس هلیکال شرکت بهتاش سپاهان
گیربکس هلیکال – شرکت گیتی پسند
کاربردهای گیربکس هلیکال در صنایع مختلف
گیربکس‌های هلیکال به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردشان، در طیف گسترده‌ای از صنایع کاربرد دارند و به عنوان یکی از اجزای اصلی سیستم‌های انتقال قدرت شناخته می‌شوند:
صنعت خودرو
به طور گسترده در گیربکس‌های خودرو برای دنده‌های جلو به دلیل عملکرد روان و بی‌صدا استفاده می‌شوند. استفاده از دنده‌های هلیکال در این بخش به بهبود تجربه رانندگی و کاهش صدای داخل کابین کمک می‌کند. همچنین در سیستم‌های دیفرانسیل برای بهبود توزیع گشتاور بین چرخ‌ها و در محورهای چرخ و موتورها نیز کاربرد دارند. حتی در برخی خودروهای الکتریکی و هیبریدی نیز از گیربکس‌های هلیکال مینیاتوری و با راندمان بالا استفاده می‌شود.
ماشین‌آلات صنعتی
گیربکس‌های هلیکال اجزای حیاتی در بسیاری از ماشین‌آلات صنعتی مانند تسمه نقاله‌ها، آسانسورها، دمنده‌ها، کمپرسورها، برش‌ها، میکسرها و خردکن‌ها هستند. آن‌ها در صنایع مختلف از جمله خاکبرداری، کود، چاپ، فولاد، نورد، برق، بنادر، نساجی، پلاستیک و مواد غذایی مورد استفاده قرار می‌گیرند. توانایی آن‌ها در تحمل بارهای سنگین و عملکرد روان، آن‌ها را برای طیف وسیعی از کاربردهای صنعتی مناسب می‌سازد. برای مثال، در کارخانجات فولاد، از گیربکس‌های هلیکال در سیستم‌های نورد و جابجایی مواد استفاده می‌شود.
تولید برق
در توربین‌های بادی برای تبدیل چرخش آهسته پره‌ها به چرخش سریع‌تر مورد نیاز ژنراتورها و همچنین در توربین‌های گازی و سیستم‌های برق آبی برای انتقال قدرت کارآمد و قابل اعتماد از توربین‌ها به ژنراتورها استفاده می‌شوند. راندمان بالا و توانایی تحمل بارهای بالا، گیربکس‌های هلیکال را به گزینه‌ای ایده‌آل برای این کاربردها تبدیل کرده است. در سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر، استفاده از گیربکس‌های هلیکال به حداکثر رساندن راندمان و انتقال گشتاور کمک می‌کند.
