گیربکس حلزونی چیست و چگونه کار می کند؟

گیربکس کرم چیست؟

گیربکس حلزونی نوعی کاهنده سرعت است که از یک کرم (دنده پیچ مانند) با یک چرخ حلزونی برای انتقال نیرو بین شفت های غیر متقاطع و عمود بر هم استفاده می کند. عملکرد اصلی دستیابی به نسبت های کاهش بالا در یک فضای فشرده است - اغلب از 5:1 تا 100:1 در یک مرحله متغیر است - در حالی که قابلیت قفل خودکار را در بسیاری از پیکربندی ها نیز ارائه می دهد.

در عمل صنعتی، گیربکس های حلزونی به طور گسترده در سیستم های نوار نقاله، ماشین آلات بسته بندی، آسانسورها، میکسرها و تجهیزات جابجایی مواد استفاده می شود. توانایی آنها در کاهش قابل توجه سرعت در حالی که گشتاور را چند برابر می کند آنها را در کاربردهایی که حرکت کنترل شده و با سرعت کم مورد نیاز است ضروری می کند.

گیربکس کرمی چگونه کار می کند؟

اصل کار بر رزوه مارپیچ کرمی است که با دندانه های چرخ کرم درگیر می شود. با چرخش کرم (که توسط یک موتور هدایت می شود)، رزوه های آن به دندانه های چرخ کرم فشار می آورند و باعث می شوند چرخ با سرعت بسیار کمتری بچرخد. نسبت دندانه های چرخ کرم به تعداد استارت (نخ ها) روی کرم نسبت کاهش دنده را تعیین می کند.

• کرم تک شروع: یک رشته. اگر چرخ کرم دارای 40 دندانه باشد، نسبت آن 40 به 1 است.
• کرم دوبار استارت: دو رشته. همان چرخ 40 دندانه نسبت 20:1 را می دهد.
• کرم چهارگانه شروع: چهار رشته. نسبت 10:1 می شود.

زاویه نخ کرم (زاویه سرب) مستقیماً بر کارایی و رفتار قفل شوندگی تأثیر می گذارد. زاویه سرب کمتر از حدود 6 درجه تمایل به ایجاد خود قفل شدن دارد ، به این معنی که چرخ کرم نمی تواند کرم را به عقب هدایت کند - یک ویژگی ایمنی مهم در بلند کردن یا نگه داشتن برنامه ها.

انتقال نیرو در گیربکس حلزونی شامل تماس لغزشی بین کرم و چرخ است که نسبت به انواع دنده با استفاده از تماس غلتشی گرما و اصطکاک بیشتری ایجاد می کند. به همین دلیل است روانکاری مناسب بسیار مهم است - اکثر گیربکس های کرمی برای حفظ کارایی و افزایش عمر مفید نیاز به روغن کاری یا روغن کاری دارند.

اجزای کلیدی گیربکس کرمی

شفت کرم

کرم یک چرخ دنده استوانه ای با یک یا چند رشته مارپیچ است. معمولاً از فولاد آلیاژی سخت شده ساخته می شود تا در برابر سایش از مش کشویی مقاومت کند. کرم مستقیماً به شفت ورودی (سمت موتور) متصل می شود.

چرخ حلزونی (چرمی دنده)

چرخ کرم با کرم مشبک می شود و معمولاً از برنز یا چدن ساخته می شود. برنز در کاربردهای با بار بالا ترجیح داده می شود زیرا اصطکاک در برابر کرم فولادی را کاهش می دهد و گرما را به طور موثرتری دفع می کند. یک چرخ کرم معمولی بین 20 تا 100 دندان دارد.

مسکن و بلبرینگ

محفظه (پوشش) هر دو شفت کرم و چرخ کرم را پشتیبانی می کند، تراز محوری مناسب را حفظ می کند و حاوی روان کننده است. بلبرینگ های داخل محفظه بارهای محوری و شعاعی را جذب می کنند. بیشتر بدنه ها از چدن یا آلیاژ آلومینیوم ساخته می شوند.

شفت خروجی

شفت خروجی به چرخ کرم متصل می شود و خروجی با سرعت کاهش یافته و گشتاور بالا را به ماشین محرک می دهد. پیکربندی شفت خروجی می تواند بسته به کاربرد شامل سوراخ توخالی، شفت جامد یا فلنجی باشد.

کارایی و نسبت های کاهش گیربکس کرم

کارایی یکی از مهمترین پارامترهای عملکرد است. با توجه به ماهیت لغزشی تماس دنده حلزونی، راندمان کمتر از گیربکس های حلزونی یا مارپیچی است. مقادیر کارایی معمولی عبارتند از:

در نسبت های کاهش بالا، راندمان به طور قابل توجهی کاهش می یابد. این یک مبادله شناخته شده است: نسبت‌های بالاتر ضرب گشتاور بیشتری را فراهم می‌کنند اما گرمای بیشتری را به ازای واحد توان انتقالی تولید می‌کنند. مدیریت حرارتی (پره های محفظه، خنک کننده اجباری یا خنک کننده های روغن) در کاربردهای با نسبت بالا با کار مداوم مهم می شود.

کاهنده دنده کرم RV چیست؟

یک کاهنده دنده کرم RV یک نوع طراحی خاص از گیربکس کرمی است که به طور گسترده در اتوماسیون صنعتی، رباتیک و ماشین آلات عمومی مورد استفاده قرار گرفته است. "RV" به پیکربندی محفظه فشرده و با زاویه راست (همچنین به عنوان کاهنده روی صورت یا فلنجی شناخته می شود) با یک شفت خروجی توخالی یا جامد اشاره دارد.

ویژگی های کلیدی کاهنده دنده کرم RV عبارتند از:

• طراحی فشرده با زاویه راست: شفت های ورودی و خروجی 90 درجه هستند که باعث صرفه جویی در فضای نصب می شود.
• محفظه آلیاژ آلومینیوم: ساختار سبک وزن مناسب برای چرخه های کاری سبک تا متوسط.
• محدوده نسبت وسیع: معمولاً از 7.5:1 تا 100:1 در یک مرحله موجود است.
• نصب استاندارد: سازگار با فلنج های موتور استاندارد IEC، ادغام را ساده می کند.
• قابلیت خود قفل شدن: در نسبت‌های بالاتر از تقریباً 40:1، دستگاه خود قفل می‌شود و از عقب‌نشینی تحت بار استاتیک جلوگیری می‌کند.

کاهنده‌های چرخ دنده کرم RV در اندازه‌های مختلف موجود هستند - معمولاً با فاصله مرکزی مشخص می‌شوند، مانند RV 25، RV 30، RV 40، RV 50، RV 63، RV 75، RV 110 و RV 130. هر اندازه محدوده گشتاور خروجی متفاوتی را کنترل می‌کند. به عنوان مثال، یک واحد RV 63 معمولاً گشتاورهای خروجی را تا حدود 200 نیوتن متر ارائه می دهد، در حالی که یک RV 110 بسته به نسبت و چرخه کاری می تواند تا 500 نیوتن متر یا بیشتر را تحمل کند.

گیربکس کرم در مقابل سایر انواع کاهنده

انتخاب نوع کاهنده مناسب به نیازهای کاربرد بستگی دارد. در اینجا یک مقایسه مستقیم وجود دارد:

گیربکس‌های حلزونی زمانی عالی هستند که به ضریب کاهش بالا، رفتار قفل خودکار و خروجی زاویه راست فشرده همگی به طور همزمان نیاز باشند. - شرایطی که هیچ نوع گیربکس دیگری به اندازه مقرون به صرفه نیست.

کاربردهای معمولی گیربکس های کرمی

گیربکس های حلزونی به دلیل ترکیب منحصر به فرد ویژگی هایشان در طیف وسیعی از صنایع ظاهر می شوند:

• سیستم های نوار نقاله: کاهش سرعت و تغییر جهت در یک واحد، با قفل خودکار از برگشت تسمه در هنگام توقف جلوگیری می کند.
• ماشین آلات بسته بندی: درایوهای فشرده برای ماشین‌های پرکننده، آب‌بندی و برچسب‌زنی که در آن خروجی دقیق و با سرعت کم مورد نیاز است.
• بلند کردن و بالا بردن: خود قفل شدن در نسبت های بالا از افت بار در صورت قطع برق جلوگیری می کند.
• میکسرها و همزن ها: گشتاور بالا در دور خروجی پایین برای هم زدن مواد چسبناک.
• محرک های دروازه و شیر: عملکرد روان و کنترل شده با گشتاور بالا برای باز و بسته کردن شیرهای صنعتی.
• سیستم های ردیابی خورشیدی: موقعیت زاویه ای دقیق با قفل خودکار برای نگه داشتن موقعیت پانل بدون برق مداوم.

روغن کاری و نگهداری گیربکس های کرمی

با توجه به تماس لغزشی بین کرم و چرخ، روانکاری صحیح مستقیماً کارایی، افزایش دما و عمر مفید را تعیین می کند. نکات کلیدی نگهداری:

• نوع روغن: بیشتر سازندگان روغن دنده معدنی ISO VG 220 یا ISO VG 460 یا روغن مصنوعی پلی گلیکول (PAG) را برای الزامات بازده بالا مشخص می کنند.
• سطح روغن: سطح روغن را روی شیشه دید یا علامت پرکننده نگه دارید. پایین آمدن باعث سایش سریع چرخ کرم برنزی می شود.
• فاصله زمانی تعویض روغن: معمولاً هر 5000 تا 10000 ساعت کار یا حداقل هر 2 سال یک بار.
• دمای عملیاتی: دمای معمولی کارکرد مداوم باید زیر 80 درجه سانتیگراد بماند. بالاتر از 90 درجه سانتیگراد، حفاظت اضافه بار حرارتی یا خنک کننده اضافی باید در نظر گرفته شود.
• مهر و موم شفت: مهر و موم های لبه را به صورت دوره ای از نظر نشت روغن بررسی کنید. تعویض مهر و موم یک اقدام پیشگیرانه کم هزینه است که از خرابی های عمده جلوگیری می کند.

برای واحدهایی که به طور متناوب کار می کنند (چرخه کاری کمتر از 25%)، روانکاری گریس ممکن است قابل قبول باشد، اما کاربردهای مداوم تقریباً همیشه به روانکاری حمام روغن برای اتلاف گرمای کافی نیاز دارند.

نحوه انتخاب گیربکس کرم مناسب

انتخاب مناسب مستلزم ارزیابی چندین پارامتر با هم است:

1. گشتاور خروجی مورد نیاز: گشتاور بار را در شفت خروجی محاسبه کنید و ضریب سرویس (معمولاً 1.25-2.0) را بر اساس بارگذاری ضربه، ساعات کار روزانه و فرکانس شروع/توقف اعمال کنید.
2. نسبت کاهش: دور خروجی مورد نیاز را از روی دور موتور ورودی تعیین کنید. به عنوان مثال، یک موتور 1450 دور در دقیقه با نسبت 50:1 خروجی 29 دور در دقیقه را ارائه می دهد.
3. جهت نصب: گیربکس های کرم را می توان در موقعیت های مختلف (کرم افقی، کرم عمودی به بالا، عمودی کرم به پایین) نصب کرد. محل درگاه پر کردن و تخلیه روغن با جهت گیری تغییر می کند.
4. درجه حرارتی: بررسی کنید که درجه قدرت حرارتی گیربکس مطابق با الزامات کار مداوم باشد. اگر نه، اندازه محفظه بزرگتر را مشخص کنید یا خنک کننده خارجی اضافه کنید.
5. الزامات خود قفل شدن: اگر برنامه نیاز به نگه داشتن بار بدون ترمز دارد، نسبتی را انتخاب کنید که قفل شدن خود را تضمین کند (معمولاً ≥40:1 برای زوایای سرب استاندارد).

سوالات متداول

Q1: تفاوت بین دنده حلزونی و گیربکس حلزونی چیست؟

چرخ دنده حلزونی به جزء چرخ کرمی (دنده دندانه دار که با کرم مشبک می شود) اشاره دارد. گیربکس حلزونی مجموعه کاملی است که شامل شفت کرم، چرخ کرم، محفظه، یاتاقان ها، مهر و موم ها و شفت خروجی می شود.

Q2: آیا می توان گیربکس حلزونی را به عقب هدایت کرد؟

بستگی به زاویه لید دارد. در زوایای سرب کمتر از تقریباً 6 درجه (معمولاً نسبت های بالاتر از 40:1)، اکثر گیربکس های حلزونی خود قفل می شوند. و نمی توان آن را به عقب هدایت کرد. در زوایای سرب بالاتر (نسبت های پایین تر)، رانندگی به عقب امکان پذیر است.

Q3: چرا گیربکس حلزونی در حین کار داغ می شود؟

تماس لغزشی بین کرم و چرخ به دلیل اصطکاک گرما ایجاد می کند. نسبت کاهش بالاتر و عملکرد مداوم باعث افزایش گرما می شود. روانکاری مناسب، سطح صحیح روغن و مساحت سطح بدنه مناسب، راه های اصلی مدیریت دمای عملیاتی هستند.

Q4: عمر مفید یک گیربکس حلزونی چقدر است؟

با روغن کاری مناسب و سایز بندی صحیح، گیربکس حلزونی معمولاً به دست می آید 15000 تا 30000 ساعت عمر مفید . چرخ کرم (برنزی) معمولاً اولین قطعه ای است که پوشیده می شود و بدون تعویض کامل واحد قابل تعویض است.

Q5: نام "RV" در یک کاهنده چرخ دنده کرم RV به چه معناست؟

RV یک کاهنده چرخ دنده حلزونی جمع و جور با زاویه راست با شفت خروجی توخالی یا جامد و محفظه روی صورت را تعیین می کند. سری RV یک خانواده محصول استاندارد شده است که در اندازه های مختلف فریم برای پوشش نیازهای گشتاور مختلف موجود است.

Q6: آیا می توان از گیربکس حلزونی در هر دو موقعیت نصب افقی و عمودی استفاده کرد؟

بله، اما جهت نصب بر سطح پر شدن روغن و نیازهای روانکاری تأثیر می گذارد. همیشه از دستورالعمل های نصب سازنده استفاده کنید و مقدار پر شدن روغن را بر اساس آن تنظیم کنید تا از روانکاری مناسب در همه موقعیت ها اطمینان حاصل کنید.

Q7: چگونه می توانم گشتاور خروجی یک گیربکس حلزونی را محاسبه کنم؟

گشتاور ورودی را در نسبت دنده ضرب کنید، سپس در راندمان گیربکس ضرب کنید. برای مثال، گشتاور ورودی 10 نیوتن متر، نسبت 50:1 و بازده 70 درصد گشتاور خروجی تقریباً به دست می‌دهد. 350 نیوتن متر . همیشه یک ضریب سرویس مناسب برای شرایط بار خاص خود اعمال کنید.