همه چیز درباره موتور گیربکس دار :

گیربکس چیست؟

گیربکس وسیله ایست که  از قوانین  مکانیک برای افزایش یا کاهش  گشتاور خروجی و همچنین افزایش ویا کاهش دور در دقیقه استفاده می کند. نیروی شافت موتور به جعبه دنده منتقل می شود و از طریق یک سری چرخ دنده داخلی ،تبدیل سرعت به گشتاور و یا بالعکس را فراهم می کن طند. جعبه دنده ها در اندازه ها و نسبت دنده های مختلف برای پاسخگویی به طیف وسیعی از نیازهای گشتاور در دسترس هستند. امروزه جعبه دنده ها با چرخ دنده های فلزی ، پلاستیکی و ترکیبی در بازار موجود می باشد و صنعتگران می توانند با توجه به نیاز خود انواع مختلفی از جعبه دنده هار را برای موتور خود انتخاب کنند .

اصول کار گیربکس به زیان ساده
اصول کار گیربکس یا همان جعبع دنده شباهت بسیاری به قرقره و تسمه دارد ، به این صورت که موتوری را فرض کنید که روی شافت  آن یک قرقره  یا همان پولی متصل شده باشد این پولی را با استفاده از یک تسمه به یک پولی دقیقا هم اندازه ی پولی اول متصل میکنیم ، حال با روشن شدن موتور چه اتفاقی می افتد؟
همانطور که میدانیم با صرف نظر از اصطکاک و اتلاف انرژی پولی دوم نیزبا همان سرعت پولی اول که روی موتور نصب شده است شروع به چرخش میکند .

حال بیایید پولی دوم را بزرگتر از پولی اول در نظر بگیرید در این حالت با روشن شدن موتور دیگر سرعت چرخش پولی ها متفاوت خواهد بود چراکه پولی اول که روی موتور است کوچک تر است در این حالت اگر پولی روی موتور یک دور کامل بزند پولی دوم بسته به اندازه ی بزرگترش مثلا نیم دور میزند ، پس با این کار ما سرعت چرخش را کمتر کردیم اما سوالی که بوجود می آید این است که ما با این کار چه سودی می بریم ؟ این دقیقا کاریست که جعبه دنده ها یا همان کیربکس ها انجام میدهند ، با پایین آمدن سرعت موتور در پولی دوم بر قدرت آن افزوده شد پولی اول یا همان شفت موتور اگر به عنوان مثال بتواند حداکثر یک وزنه ی 1 کیلویی را در عرض 30 ثانیه در یک متر جابجا کند پولی دوم می تواند یک وزنه ی دوکیلویی را در مدت زمان 60 ثانیه 1 متر جابجا کند.

اما آیا گیربکس ها فقط باعث افزایش قدرت می شوند خیر اینطور نیست همان مثال بالا را تکرار کنیم بیایید پولی سر شفت موتور را بزرگتر از پولی دوم در نظر بگیریم ، در این حالت با روشن شدن موتور با چرخیدن پولی اول که بزرگتر است اگر پولی اول 1 دور بزند پول دوم که کوچکتر از پولی اول است به عنوان مثال 3 دور می چرخد ، در این مثال ما توانسته ایم دور موتور را به نسبت 1 به 3 افزایش دهیم اما همانطور که ذکر شد وقتی سرعت را بیشتر میکنیم از قدرت کاسته می شود .

اما گیربکس یا جعبه دنده چیست ؟
با پیشرفت تکنولوژی بشر فهمید اصطکاک سهم ویژه ای در اتلاف انرژی دارد لذا سعی کرد با اختراعات گوناگون اصطکاک را کم کند یکی از این اختراعات چرخدنده است .
مشکل پولی و تسمه این است که در هنگام کار و فشار تسمه روی پولی ها سُر میخورد همچنین با سرما و گرما  تسمه بزرگ و کوچک شده و باعث سر خوردن و یا فشار آمدن بیش از حد به موتور می شود ، با گذشت زمان نیز تسمه فرسوده شده و ازبین می رود از این رو اینچنین شد که چرخدنده ها جایگزین پولی و تسمه شدند.
از دیگر مشکلات پولی و تسمه میتوان به اشغال فضای زیاد اشاره کرد موتور باید از پولی دوم فاصله میگرفت تا تسمه قدرت را از یک پولی به دیگری انتقال دهد همچنین در این بین اگر نیاز به پولی دیگری جهت تغییردور یا قدرت می بود این فضا بیشتر از پیش میشد .

اما با اختراع چرخدنده این مشکلات مرتفع شد چرخدندها در فضای کوچکی نصب شده و به موتور متصل می شوند این فضا را معمولا در پوسته ای فلزی محصور می کنند تا ازوورود گرد و غبار و اجسام خارجی جلوگیری کند ، به این جعبه اصلاحا جعبه دنده و یا همان گیربکس میگویند.

امروزه جعبه دنده ها برای مصارف مختلف همچنین برای انواع  موتور در اندازه های گوناگون برای پاسخگویی به طیف گسترده ای از نیازهای گشتاور در دسترس هستند.

جعبه دنده ها توسط موتور چرخانده می شوند ، جریان انرژی از شافت ورودی به خروجی انتقال می یابد و گشتاور های مختلفی را از یک ماشین اسباب بازی کوچک گرفته تا یک آسانسور بزرگ ایجاد می کنند

محاسبات !
محاسبه ی گشتاور و بصورت کلی استفاده از گیربکس خود یکی از مباحث پیچیده ی مکانیک می باشد که ما در اینجا قصد داریم به گوشه ی کوچکی از آن بپردازیم.

نسبت

یک گیربکس با نسبت دنده i یا زمان آن مشخص می شود. نسبت دنده i نسبت سرعت ورودی ne و سرعت خروجی na است. T زمان یک چرخش شافت خروجی است.

نیروی مجاز FA و FR در شافت خروجی
بارهای مجاز نیروی در شافت خروجی عبارتند از:
بار محوری FA ، کشیدن یا فشار دادن در جهت محوری شافت
بار شعاعی FR که به صورت جانبی بر روی شافت وارد می شود.

یک گیربکس با نسبت دنده i یا زمان آن مشخص می شود. نسبت دنده i نسبت سرعت ورودی ne و سرعت خروجی na است. T زمان یک چرخش شافت خروجی است.

گشتاور مجاز
طول عمر یک گیربکس با توجه به بار روی دندانه دنده و تعداد دور چرخ دنده تعیین می شود.

حداکثر گشتاور مجاز Mn توسط بار مرحله آخر جعبه دنده و پایداری محفظه تعریف می شود.

بعضی از گیربکس ها نمودار طول عمر دارند. این رابطه بین نسبت i و گشتاور مربوط به آن را برای یک دوره زمانی مشخص نشان می دهد ، به عنوان مثال 1000 یا 10000 ساعت یک پارامتر شرطی سرعت ورودی (معادل سرعت موتور) مربوط به تعداد کل دورهای چرخ دنده است.

به عنوان مثال: حداکثر گشتاور خروجی Mx1 با نسبت ix1 مجاز است.

مثال 1: استفاده از موتور 1 همراه با یک گیربکس با نسبت ix1 منجر به گشتاور خروجی Mx1 در نقطه A می شود. جعبه دنده می تواند این گشتاور را منتقل کند ، و طول عمر آن را برآورده کند.

اگر نسبت i> ix1 انتخاب شود ، گشتاور واقعی M> Mx1 خواهد بود. با این وجود نمی توان طول عمر را تضمین کرد ، زیرا نقطه کار اکنون بالاتر از منحنی طول عمر است.

مثال 2: موتور 1 با نسبت ix2. گشتاور تولید شده Mx2 است. این زیر منحنی طول عمر است. انتقال می تواند برای مدت طولانی بدون مشکل کار کند.

مثال 3: موتور 2 و نسبت ix3 گشتاور Mn می دهد. هنگام استفاده از نسبت i> ix3 – نمی توان جعبه دنده را بیش از Mn بارگیری کرد.

کلاچ
از کلاچ برای تغییر دور در گیربکس استفاده می شود موتوری را تصور کنید که با سرعت 10000 دور در دقیقه میچرخد با استفاده از گیربکس سرعت را به 100 دور در دقیقه کاهش می دهیم ، اما دستگاه ما در وضعیتی نیاز به دور پایین تر 50 دور در دقیقه و گشتاور بالاتر دارد در این وضعیت است که گیربکس با تعویض دنده یا دنده ها این عمل را انجام میدهد بدین صورت که با فشار دادن یک اهرم یه یا چند چرخدنده از کار افتاده و چند چرخدنده ی دیگر درگیر می شود ! اما این عمل با فشار فقط یک اهرم امکان پذیر نیست زیرا در حالت چرخش شما نمی توانید چند دنده را جدا کرده و چند دنده را درگیر کنید اگر این عمل را در حال حرکت انجام دهید با برخورد دندانه های دنده ها به هم در اولین برخورد خُرد شده و گیربکس از کار می افتد .
پس ما نیاز به خاموش کردن موتور و تکان دادن اهرم داریم ! اما صبر کنید در همه موارد این امکان وجود ندارد مثلا آیا شما می توانید اتوموبیل خودرا نگه داشته خاموش کنید بعد دنده عوض کنید ؟! خیر . اینجا لزوم وجود اهرمی به نام کلاچ مشخص می شود.
با فشردن کلاچ شفت دنده ها از موتور جدا شده و دنده ها در حالی که موتور هنوز درحال چرخش است از حرکت می ایستند و با فشردن اهرم دنده شما می تواند سرعت چرخش را تغییر داده و کلاچ را رها کنید تا دوباره شفت موتور با چرخدنده ها درگیر شود .

به یاد داشته باشید: چرخاندن مستقیم شافت خروجی  می تواند به گیربکس آسیب برساند

ما در تارنمای الکتروآروین با عرضه انوای موتورگیربکس دار سعی داریم تا نیاز شما عزیزان و علاقه مندان به مکانیک و رباتیک را تا حدود زیادی برطرف نماییم
شما می توانید در قسمت فروشگاه و انتخاب دسته موتورگیربکس دار طیف وسیعی از موتورهای ولتاژ مستقیم و متناوب را مشاهده انتخاب و خرید نمایید
امیدواریم بتوانیم با ارائه محصولات متونع و باکیفیت سهم کوچکی در شکوفایی و تحقق رویاهای علاقه مندان به رباتیک و الکترونیک باشیم.