پروژه‌هایی که نیاز به حرکت متناوب و کنترلشده دارند، به تجهیزات تخصصی مثل الکتروگیربکس و دانش فنی مهندسی وابسته‌اند. قطعاتی که وظیفه شروع و توقف دقیق حرکت را بر عهده دارند، باید با هماهنگی کامل عمل کنند. الکتروگیربکس که به نام موتور گیربکس دار (Geared Motor) هم شناخته میشود، به‌عنوان یکی از اجزای کلیدی در سامانه انتقال قدرت، وظیفه دارد سرعت چرخش موتور را به گشتاور تبدیل کند تا حرکت تجهیزات جابجایی مواد با شرایط عملکرد مورد نظر هماهنگ شود.
در این مقاله، آتور صنعت توضیح خواهد داد که الکتروگیربکس دقیقاً چیست، چه کاربردهایی دارد، در چه انواعی قابل تهیه است و برای خرید موتور گیربکس دار باید چه نکاتی را مدنظر داشته باشید.
الکتروگیربکس چیست؟
به بیان ساده، الکتروگیربکس حاصل ترکیب الکتروموتور و گیربکس است. هدف از افزودن گیربکس به موتور این است که سرعت محور خروجی کاهش پیدا کند و در عوض، گشتاور خروجی بیشتر شود. این تبدیل با استفاده از مجموعه چرخ دنده‌های گیربکس انجام میشود که با نسبت مشخصی سرعت را کاهش و گشتاور را افزایش می‌دهند تا با حداقل اتلاف انرژی، بازدهی مطلوب را داشته باشند.
الکتروگیربکس‌ها معمولاً ترکیبی از یک الکتروموتور (مثل موتورهای کموتاتور الکتریکی) و یک گیربکس یا کاهنده سرعت هستند. این ترکیب باعث میشود بسیاری از مشکلات همراستاسازی بین موتور و گیربکس برطرف شود. به جای اینکه الکتروموتور و گیربکس را جداگانه تنظیم و هم‌راستا کنید، می‌توانید با انتخاب الکتروگیربکسی که با نیازهای شما بخواند، از یک واحد مجتمع و هماهنگ بهره‌مند شوید.
الکتروگیربکس‌ها بسته به نوع الکتروموتور، با برق AC یا DC کار می‌کنند و به انواع گیربکس‌های صنعتی تجهیز می‌شوند که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت.
عملکرد الکتروگیربکس
ساختار الکتروگیربکس به‌گونه‌ای طراحی شده که انرژی الکتریکی را به حرکت مکانیکی کنترلشده تبدیل نماید. این دستگاه خروجی گشتاور و سرعت را دقیقاً مطابق با نیاز هر کاربرد تأمین میکند. در این بخش توضیح می‌دهیم که موتور گیربکس دار از چه اجزایی تشکیل میشود و بر پایه چه اصلی عمل میکند.
اجزای موتور گیربکس دار
همانطور که از نامش پیداست، الکتروگیربکس از ترکیب موتور الکتریکی و گیربکس در یک مجموعه فشرده ساخته شده است. این ساختار، سرعت را کاهش داده و گشتاور را تقویت میکند. چنین ترکیبی جایگزین مناسبی برای سیستم‌های بزرگ‌تر و جدا از هم است و تا حد مناسبی از بروز مشکلات همراستاسازی جلوگیری به عمل می‌آورد. بسته به نوع گیربکس و کاربرد موردنظر، ممکن است مشخصات فنی متفاوتی داشته باشد، اما اصول عملکردی آنها یکسان است.
الکتروموتور
الکتروموتور در سیستم، انرژی الکتریکی را به چرخش مکانیکی تبدیل میکند و شامل اجزایی مانند استاتور (سیم‌پیچ ثابت)، روتور (عضو گردان)، بلبرینگ و پوسته محافظ است. این موتور در الکتروگیربکس منبع اولیه گشتاور و سرعت است که توسط گیربکس به خروجی مناسب تبدیل میشود. نوع الکتروموتور (القایی، براش‌دار، براش‌لس، پله‌ای) بسته به نیاز به توان، دقت و سرعت انتخاب میشود.
اجزای گیربکس
- چرخ دنده‌ها: مجموعه چرخ‌دنده‌ها شامل چندین چرخ‌دنده (ساده، مارپیچ، حلزونی یا سیاره ای بسته به نوع گیربکس) است که با نسبت‌های مشخصی، سرعت موتور را پایین می‌آورند و گشتاور را افزایش می‌دهند. این چرخ‌دنده‌ها با دقت بالا ماشین‌کاری و سخت‌کاری می‌شوند تا انتقال نیرو با کمترین لقی و حداقل صدا انجام شود. نوع چینش چرخ‌دنده‌ها بسته به نیاز فضا، راندمان و گشتاور تعیین می‌گردد. مثلاً ساختار گیربکس حلزونی برای کاهش زیاد سرعت کاربرد دارد یا سیاره‌ای برای طراحی فشرده الکتروگیربکس مناسب است.
پوسته گیربکس: گیربکس درون یک بدنه مستحکم معمولاً از جنس چدن یا آلومینیوم قرار دارد. این پوسته از اجزای داخلی محافظت کرده، هم‌راستایی دقیق را حفظ میکند و روانکار را در خود نگه می‌دارد. طراحی آن ممکن است به‌صورت دو تکه یا قالبی باشد تا تعمیر و نگهداری آسان شود. این ساختار هم مقاومت کافی در برابر گشتاور بالا به الکتروگیربکس میدهد، هم مانع آلودگی میشود و به دفع حرارت کمک میکند. اغلب در بدنه گیربکس دریچه‌ها و محل‌هایی برای نصب آسان و بازرسی هم تعبیه می‌شوند. - شافت ورودی و خروجی: شافت ورودی، گشتاور موتور را وارد گیربکس میکند و شافت خروجی، سرعت و گشتاور تنظیم‌شده را به دستگاه منتقل می‌نماید. هر دو شافت به‌صورت دقیق و با کمک یاتاقان در جای خود ثابت شده‌اند. بسته به مدل گیربکس، این شافت‌ها ممکن است شامل جای خار، دندانه یا فلنج برای اتصال مطمئن باشند. استفاده از فولاد مقاوم و عملیات سخت‌کاری سطحی باعث جلوگیری از تغییر شکل و حفظ دقت چرخش میشود.
- یاتاقان: بلبرینگ‌های الکتروگیربکس وظیفه نگهداری شافت‌ها و چرخ‌دنده‌های واسطه را دارند و باید بارهای محوری و شعاعی را تحمل کنند. نوع یاتاقان می‌تواند ساچمه‌ای، غلتکی یا سوزنی باشد. انتخاب درست یاتاقان برای کاهش لرزش، عملکرد روان و افزایش عمر مفید دستگاه اهمیت زیادی دارد. معمولاً یاتاقان به شکل درزدار یا آب‌بندی‌شده طراحی میشود تا روغن و گریس روانکاری را داخل خودش نگه دارد و از ورود آلودگی جلوگیری کند.
- آب بندی و واشر: این اجزا شامل کاسه‌نمد، اورینگ و واشرهایی هستند که برای جلوگیری از نشت روغن و نفوذ گردوغبار، آب یا ذرات به داخل گیربکس طراحی شده‌اند. طراحی و نصب صحیح آنها فشار داخلی گیربکس را حفظ کرده، کیفیت روانکاری را ثابت نگه می‌دارد و از آسیب به سطوح داخلی چرخ‌دنده‌ها و بلبرینگ جلوگیری میکند. آب‌بندی مؤثر برای افزایش طول عمر قطعات و کاهش دفعات سرویس ضروری است.
- سیستم روانکاری: روانکاری در قالب روغن، گریس یا سیستم چرخش اجباری انجام میشود تا سایش بین قطعات کاهش یافته، دما کنترل شود و موتور گیربکس دار حرکت نرم‌تری داشته باشد. انتخاب نوع روانکار باید متناسب با سرعت، بار و دمای عملکرد باشد. پوسته گیربکس معمولاً شامل دریچه‌های پر و تخلیه و شیشه‌های دید است تا بررسی و نگهداری آسان شود. تعویض به‌موقع روانکار از داغ شدن بیش از حد و آسیب به چرخ‌دنده‌ها یا یاتاقان جلوگیری میکند و کارایی سیستم را در بلندمدت حفظ می‌نماید.
مکانیسم عملکرد موتور گیربکس دار
در یک الکتروگیربکس، الکتروموتور (با جریان AC یا DC) با ایجاد میدان مغناطیسی چرخشی درون سیم‌پیچ‌ها، باعث دوران روتور و تولید گشتاور میشود. این چرخش از طریق شفت موتور مستقیماً وارد گیربکس میشود تا سرعت و گشتاور آن متناسب با خروجی موردنیاز تنظیم شوند. با استفاده از نسبت دنده مشخص، گیربکس می‌تواند سرعت بالای موتور را کاهش دهد و همزمان گشتاور خروجی را تقویت کند یا برعکس، سرعت را بالا ببرد و گشتاور را کاهش دهد. این فرایند بسته به تعداد دندانه‌های ورودی و خروجی متفاوت خواهد بود. دنده خروجی بزرگ‌تر به معنی سرعت کمتر و گشتاور بیشتر است و بالعکس، هرچه دنده خروجی کمتر باشد، سرعت بالاتر و گشتاور کمتری تحویل خواهید گرفت.
ادغام موتور و گیربکس در یک مجموعه فشرده که از پیش هم‌راستا سازی شده، نیاز به کوپلینگ‌های جداگانه و نصب‌های پیچیده را از بین می‌برد. نوع مکانیسم عملکرد الکتروگیربکس ارتعاش را کاهش میدهد، نصب و نگهداری را آسان‌تر میکند و در فضاهای محدود، عملکردی دقیق و قابل‌اعتماد با گشتاور بالا و سرعت کنترلشده رقم می‌زند.
کاربردهای الکتروگیربکس در صنعت
الکتروگیربکس‌ها زمانی به‌کار می‌روند که نیاز به گشتاور زیاد و سرعت پایین در محور خروجی وجود دارد، به‌ویژه در فضاهای محدود یا شرایطی که مصرف انرژی باید بهینه باشد. این ویژگی باعث شده الکتروگیربکس انتخابی ایده‌آل برای تجهیزاتی مانند نوار نقاله، میکسرها و سامانه‌های بالابر باشد. موارد زیر، نمونه‌های دیگری از کاربرد الکتروگیربکس در صنایع هستند.
رباتیک
در صنعت رباتیک، الکتروگیربکس‌ها در مفاصل مکانیکی مانند بازوها به‌کار می‌روند. در دست‌های رباتیکی نسل جدید، این موتورها حرکت آزاد مفاصل را با دقت بالا ممکن می‌کنند. در شرایطی که بار کاری سنگین باشد، گشتاور زیاد این موتورها نقش کلیدی دارد. از سوی دیگر، مقاومت بالا در برابر فرسایش و حرکات تکراری، عمر طولانی‌تری برای سامانه‌های رباتیک به‌همراه دارد. در ربات‌های چندمحوره نیز این موتورها برای حرکت کنترلشده و دقیق انتهای بازو مهم هستند.
تجهیزات تولید نیمه‌رسانا: در کارخانه‌های تولید قطعات نیمه‌رسانا، الکتروگیربکس‌هایی با دقت بالا نقش مهمی در جابه‌جایی قطعات دارند. چرخ‌دنده‌هایی که در این موتورها به‌کار می‌روند، امکان کنترل موقعیت و حرکت نرم را به خطوط تولید و مونتاژ می‌دهند. در دستگاه‌های مونتاژچیپ (مانتِر هد) نیز این موتورها برای آرایش و چینش دقیق قطعات به‌کار می‌روند. با کوچک‌تر شدن ابعاد قطعات، اندازه موتورها هم به تناسب کوچک‌تر طراحی میشود.
تجهیزات پزشکی
الکتروگیربکس‌ها در صدها نوع تجهیزات پزشکی از جمله آندوسکوپ و پمپ تزریق مورد استفاده قرار می‌گیرند. دلیل این انتخاب، عملکرد قابل اعتماد و کنترل‌پذیر آنهاست. از آنجا که سکوت و نویز پایین در محیط‌های پزشکی اهمیت دارد، چرخ‌دنده‌هایی با متریال خاص و بی‌صدا مانند پلاستیک‌های مهندسی‌شده در این موتورها تعبیه میشود.
سایر کاربردهای صنعتی الکتروگیربکس عبارتند از:
- نوار نقاله و سیستم‌های انتقال در خطوط تولید، انبارداری و بسته‌بندی؛
- انواع میکسرها، آسیاب‌ها و همزن‌ها در صنایع غذایی، دارویی، شیمیایی و معدنی؛
- پمپ و کمپرسور در پالایشگاه‌ها، تصفیه‌خانه‌ها و صنایع نفت و گاز؛
- ربات‌ها و ماشین‌آلات مونتاژ در خودروسازی و صنایع الکترونیک؛
- آسانسور، بالابر، سیستم‌های لجستیک و جرثقیل در کارگاه‌ها، انبارها و خطوط بارگیری؛
- ماشین‌آلات بسته‌بندی و پرکنی در کارخانه‌های مواد غذایی، دارویی و آرایشی.
الکتروگیربکس چه تفاوتی با گیربکس‌های عادی دارد؟
الکتروگیربکس یک مجموعه‌ی یکپارچه از موتور و گیربکس است که به‌صورت کارخانه‌ای مونتاژ و هم‌راستا شده و آماده‌ی نصب است. در این نوع سیستم، اجزای موتور و گیربکس از نظر گشتاور و سرعت به‌خوبی با هم هماهنگند. در نتیجه مشکلات ناسازگاری، لرزش زیاد یا اتلاف انرژی بسیار کمتر دیده میشود. این ویژگی‌ها باعث میشود الکتروگیربکس انتخابی مناسب برای کاربردهایی مانند نوار نقاله، میکسر و خطوط اتوماسیون باشد.
در مقابل گیربکس‌های عادی به‌صورت مستقل طراحی شده‌اند و باید به موتور جداگانه‌ای متصل شوند. این ماژولار بودن، دست شما را در انتخاب اجزا و تعمیرات باز می‌گذارد و برای تجهیزات سنگین یا پروژه‌هایی با نیاز به تغییرات مکرر مناسب‌تر است. با این حال، نصب دقیق و همراستاسازی در این سیستم‌ها ضروری است و معمولاً فضای بیشتری اشغال می‌کنند.
انواع الکتروگیربکس
تمییز و تفکیک انواع الکتروگیربکس به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله توان و سرعت موردنیاز، نوع بار و شرایط عملکرد، نحوه نصب، محیط کاری و الزامات کنترل. این عوامل تعیین می‌کنند که چه نوع گیربکس (مثلاً هلیکال، حلزونی، خورشیدی) و چه نوع موتور (AC یا DC، تک‌فاز یا سه‌فاز) برای کاربرد موردنظر شما مناسب‌تر است.
انواع الکتروگیربکس بر اساس منبع تغذیه
الکتروگیربکس AC
در این نوع الکتروگیربکس، یک الکتروموتور جریان متناوب (از نوع القایی یا سنکرون) با یک گیربکس ترکیب شده است. این موتورها به‌خاطر دوام بالا، عملکرد بی‌صدا، بهره‌وری مناسب و نیاز کم به سرویس، در کاربردهایی مثل پمپ، کمپرسور و نوار نقاله بسیار پرکاربردند.
الکتروگیربکس‌های AC معمولاً به برق مستقیم وصل می‌شوند یا از طریق درایو فرکانس متغیر (VFD) کنترل سرعت می‌شوند. عملکرد نرم و پایدار از ویژگی‌های اصلی آنهاست، ولی در کنترل سرعت دینامیک محدودیت دارند و در بارهای متناوب شدید ممکن است داغ شوند. گیربکس در این ترکیب نقش کاهش سرعت و افزایش گشتاور را برعهده دارد و آن را برای سامانه‌های پیوسته و کم‌نیاز به نگهداری مناسب میکند.
الکتروگیربکس DC
حاصل ادغام الکتروموتور جریان مستقیم (براش‌دار یا براش‌لس) با یک گیربکس، می‌تواند به صورت الکتروموتور گیربکس دار DC عرضه شود. موتورهای DC به‌خاطر طراحی کموتاتور و آهنربای دائم، در ارائه‌ی گشتاور اولیه بالا و کنترل دقیق سرعت (از طریق تنظیم ولتاژ یا جریان) بسیار توانمند هستند.
این موتورها ساختاری جمع‌وجور دارند و در رباتیک، تجهیزات پزشکی، سامانه‌های خودرویی و ابزارهای قابل‌حمل به‌کار می‌روند. گرچه کنترل‌پذیری و گشتاور بسیار خوبی دارند، اما هزینه‌ی بالاتری هم تحمیل می‌کنند و به‌ویژه در مدل‌های براش‌دار، نیازمند سرویس منظم مثل تعویض براش و بررسی کموتاتور هستند.
انواع موتور گیربکس دار بر اساس نوع گیربکس
الکتروگیربکس خورشیدی
در الکتروگیربکس‌های خورشیدی، یک چرخ‌دنده مرکزی با چندین چرخ‌دنده سیاره‌ای درگیر است که روی یک حامل دوّار نصب شده‌اند و درون یک رینگ‌گیر ثابت یا متحرک حرکت می‌کنند. با چرخش دنده خورشیدی، سیاره‌ها در مسیر رینگ‌گیر می‌چرخند و حرکت نهایی از طریق حامل به خروجی منتقل میشود.
به دلیل طراحی هم‌محور و توزیع یکنواخت بار، بازده هر مرحله به حدود ۹۷٪ می‌رسد. این نوع الکتروگیربکس برای کاربردهایی که به چگالی گشتاور بالا و دقت حرکتی نیاز دارند (مانند رباتیک، خودروسازی و ماشین‌آلات صنعتی) بسیار مناسب است.
الکتروگیربکس هلیکال شافت مستقیم
در این نوع، چرخ‌دنده‌های گیربکس هلیکال دارای دندانه‌های موربی هستند که در مقایسه با چرخ‌دنده‌های ساده، به‌تدریج درگیر می‌شوند. این موضوع باعث حرکت نرم‌تر، صدای کمتر و تحمل بار بالاتر میشود. با این حال، این زاویه باعث ایجاد نیروی محوری هم میشود و به همین دلیل نیاز به بلبرینگ‌های اضافی دارد.
الکتروگیربکس هلیکال گزینه‌ای ایده‌آل برای کاربری‌های پیوسته مانند فن‌ها و نوار نقاله‌ها است. در ترکیب با ساختار خورشیدی، واحدهای ترکیبی هلیکال-خورشیدی قدرت انتقال بار را افزایش داده و صدای تولیدی را کاهش می‌دهند.
الکتروگیربکس حلزونی
در این مدل، پیچ گیربکس حلزونی با یک چرخ‌دنده حلزونی درگیر میشود. این ساختار اجازه میدهد در یک مرحله، نسبت کاهش دور بالایی (مثلاً ۱:۲۰ تا ۱:۱۰۰) ایجاد شود. ویژگی قفل‌شوندگی این سیستم باعث میشود بدون نیروی خارجی امکان برگشت‌پذیری وجود نداشته باشد.
این خاصیت در بالابرها، آسانسورها یا تجهیزات نگه‌دارنده موقعیت بسیار کاربردی است. با این حال، موتور گیربکس دار حلزونی بازده پایین‌تری (در حدود ۵۰ تا ۹۰٪) دارد و به دلیل اصطکاک لغزشی بالا، گرمای بیشتری تولید میکند. بنابراین برای بارهای سنگین با کارکرد مداوم توصیه نمیشود.
الکتروگیربکس سایکلو
در ساختار گیربکس سایلکو از یک شافت ورودی خارج از مرکز، دیسک‌های سایکلوئیدی، یک رینگ‌گیر پین‌دار و شافت خروجی پین‌دار استفاده میشود. حرکت خارج از مرکز باعث میشود دیسک‌ها با پین‌های ثابت تماس پیدا کنند و به‌صورت پیوسته، سرعت ورودی را کاهش داده و گشتاور خروجی را افزایش دهند.
این الکتروگیربکس‌ها بک‌لش بسیار کم، سختی پیچشی بالا و دوام قابل‌توجهی دارند. بازدهی آنها در یک مرحله به حدود ۹۳٪ می‌رسد. طراحی دیسک‌های دوتایی تعادل حرکتی را حفظ کرده و امکان استفاده در سرعت‌های بالا و شرایط بارگذاری شدید را فراهم میکند که برای سیستم‌های رباتیک و موقعیت یابی عالی عمل خواهد کرد.
ترکیب سرووموتور و گیربکس
در این سیستم، یک سرووموتور دقیق با یک گیربکس، سنسور فیدبک (مثل انکودر یا پتانسیومتر) و ماژول کنترل ترکیب میشود. موتور حرکت را ایجاد میکند و گیربکس وظیفه افزایش گشتاور و تنظیم سرعت را بر عهده دارد. سنسور موقعیت و سرعت شافت را لحظه‌به‌لحظه رصد کرده و اطلاعات را به کنترلر منتقل میکند.
کنترلر با مقایسه داده‌ها و فرمان ورودی، عملکرد موتور را اصلاح میکند. این حلقه بسته موجب کنترل دقیق موقعیت، سرعت و گشتاور میشود. این واحدها به‌دلیل واکنش‌پذیری بالا، نرمی حرکت و سیستم تشخیص عیب داخلی، برای کاربردهای رباتیک، ماشین‌ابزار CNC و سیستم‌های اتوماسیون بسیار کاربردی‌اند.
الکتروگیربکس کرانویل پینیون
گیربکس کرانویل پینیون یا Bevel از چرخ‌دنده‌های مخروطی استفاده میکند که شافت‌ها را در زاویه‌هایی معمولاً ۹۰ درجه به هم متصل می‌کنند. با چرخش موتور، چرخ‌دنده ورودی با دندانه‌های زاویه‌دار درگیر شده و گشتاور را در راستای جدید انتقال میدهد. اینجا نیز همانطور که گفتیم نسبت تبدیل بر اساس تعداد دندانه‌ها تعیین میشود. هرچه چرخ‌دنده خروجی دندانه بیشتری داشته باشد، گشتاور بیشتر و سرعت کمتر خواهد بود.
بازده این سیستم می‌تواند تا ۹۹٪ باشد. قابلیت تحمل بارهای شعاعی و محوری به‌صورت همزمان، آن را برای شرایط با فضای محدود یا نیاز به تغییر جهت حرکت، مانند سر ابزارهای ماشینی، دیفرانسیل خودرو و گوشه‌های نوار نقاله، مناسب می‌سازد.
الکتروگیربکس ضدانفجار
این سیستم‌ها برای کار در محیط‌های مستعد انفجار مثل مکانهایی با گازهای قابل اشتعال یا گردوغبار با پتانسیل احتراق طراحی شده‌اند. تمامی اجزا طبق استانداردهای ایمنی خاص مانند ATEX یا IECEx ساخته می‌شوند و شامل بدنه‌های مقاوم، آب‌بندی‌های ویژه و کنترل فشار داخلی برای جلوگیری از جرقه یا دمای خطرناک هستند. موتور و گیربکس در یک محفظه ایمن یکپارچه قرار دارند.
در این واحدها اغلب از سیستم‌های خنک‌کاری و روانکاری سازگار با مناطق پرخطر استفاده میشود. عملکرد الکتروگیربکس ضدانفجار مشابه نمونه‌های معمولی است، اما طراحی آنها مانع ورود مواد منفجره به داخل سیستم شده و از انتشار هرگونه احتراق داخلی به بیرون جلوگیری میکند. این ویژگی برای صنایع معدنی، پتروشیمی و حمل‌ونقل مواد پودری حیاتی است.
انواع موتور گیربکس دار بر اساس عملکرد
الکتروگیربکس کاهنده
الکتروگیربکس‌های کاهنده وظیفه دارند سرعت چرخش خروجی موتور را کاهش داده و همزمان گشتاور را افزایش دهند. این کار از طریق چرخ‌دنده‌های درگیر درون گیربکس انجام میشود. نسبت کاهش دور (Gear Reduction Ratio) تعیین میکند که خروجی با چه ضریبی کندتر از موتور بچرخد. مثلاً نسبت تبدیل 10:1 باعث میشود شفت خروجی تنها یک دور بچرخد در حالی که موتور 10 دور زده است. در نتیجه گشتاور خروجی تقریباً ۱۰ برابر میشود.
این مزیت مکانیکی باعث میشود موتوری با اندازه کوچک بتواند بارهای سنگین را با فشار الکتریکی کمتر و دوام بیشتر به حرکت درآورد. الکتروگیربکس کاهنده گزینه‌ای ایده‌آل برای نوار نقاله، بالابر و میکسرهاست که نیازمند خروجی قدرتمند با سرعت پایین‌اند. بسته به میزان گشتاور مورد نیاز و محدودیت فضایی، می‌توان از گیربکس‌های تک‌مرحله‌ای یا چندمرحله‌ای استفاده کرد.
الکتروگیربکس افزاینده
در مقابل گیربکس‌های کاهنده، نوعی دیگر از الکتروگیربکس‌ها وجود دارند که برای افزایش سرعت خروجی طراحی شده‌اند. در این نوع، سرعت چرخش افزایش پیدا میکند اما گشتاور کاهش می‌یابد. کاربرد آنها در صنایع سنگین رایج نیست و بیشتر در سیستم‌هایی مانند محور ماشین آلات و تجهیزات دقیق و جمع‌وجور استفاده می‌شوند که نیاز به سرعت بسیار بالا دارند.
در این الکتروگیربکس‌ها، نسبت گیربکس کمتر از یک است (مثلاً 0.2:1)، به این معنا که موتور با دور کم کار میکند ولی شفت خروجی با سرعت بالاتری می‌چرخد. این ویژگی برای کاربردهایی مانند اسپیندل‌های دقیق، پالایشگاه، دریل‌های دندان‌پزشکی یا مبدل ابزار در ماشین‌های CNC اهمیت دارد.
مزایا و معایب الکتروگیربکس
مزایای موتور گیربکس دار
- گشتاور بالا در سرعت پایین: اصلی‌ترین مزیت الکتروگیربکس‌ها، توانایی آنها در تولید گشتاور بالا در سرعت‌های پایین است. در صنایعی مانند انتقال مواد، همزن‌های صنعتی یا سیستم‌های بالابر که قدرت مهم‌تر از سرعت است، این ویژگی نقش کلیدی دارد.
- کاهش سرعت و افزایش بهره‌وری موتور: چرخ‌دنده‌های داخل الکتروگیربکس باعث کاهش دور خروجی و همزمان افزایش گشتاور می‌شوند. این امر عملکرد سیستم را ارتقا میدهد، خصووصاً زمانی که موتور در دورهای پایین بازده کمی دارد.
- صرفهجویی در فضا: الکتروگیربکس‌ها معمولاً طراحی فشرده‌ای دارند. با وجود ابعاد کوچک، گشتاور لازم را تأمین می‌کنند. این موضوع در فضاهای محدود مانند تجهیزات اتوماسیون یا خطوط تولید بسیار ارزشمند است.
- طراحی یکپارچه و آسانی در نصب: ترکیب موتور و گیربکس در یک واحد یکپارچه، نیازی به کوپلینگ جداگانه یا تنظیمات پیچیده جهت همراستاسازی ندارد. همین ویژگی باعث نصب آسان‌تر در فضاهای محدود میشود.
- کنترل دقیق حرکت: نسبت‌های دنده‌ای قابل کنترل در الکتروگیربکس‌ها، امکان کنترل نرم سرعت، شتاب‌گیری و توقف را فراهم میکند. این دقت در صنایعی مثل بسته‌بندی، رباتیک و سیستم‌های اتوماسیون صنعتی ضروری است.
- انطباق دقیق با نیاز بار: با تنظیم نسبت دنده‌ها، می‌توان خروجی را دقیقاً متناسب با نیاز بار تنظیم کرد. این تطبیق‌پذیری، بازده سیستم را بالا می‌برد و استهلاک اجزای متصل را کاهش میدهد.
- قابلیت کاربرد در صنایع مختلف: تنوع در نوع چرخ‌دنده‌ها (ساده، مارپیچ، حلزونی، سیاره‌ای)، الکتروگیربکس‌ها را برای طیف وسیعی از صنایع قابل استفاده میکند.
- تحمل بار بالا: کاهش دور داخلی باعث میشود این تجهیزات نسبت به موتورهای هم‌سایز، بتوانند بارهای سنگین‌تری را جابه‌جا کنند. این ویژگی برای کاربری‌های سنگین، بدون نیاز به موتور بزرگ‌تر، بسیار مفید است.
- عمر طولانی (در صورت نگهداری صحیح): در صورتی که هم الکتروگیربکس را درست انتخاب کنید هم روانکاری، سرویس و همراستاسازی را درست انجام بدهید، الکتروگیربکس‌ها عمر بالایی دارند. این دوام، توجیهی برای سرمایه‌گذاری در آنهاست.
معایب الکتروگیربکس
- پیچیدگی مکانیکی: ترکیب موتور و گیربکس، اجزای متحرک بیشتری نسبت به موتورهای ساده دارد. در نتیجه، احتمال بروز مشکلاتی مثل عدم هم‌راستایی، سایش چرخ‌دنده‌ها یا خرابی کوپلینگ در صورت نگهداری ضعیف افزایش می‌یابد.
- نیاز بیشتر به نگهداری: گیربکس‌ها نیاز به بررسی منظم سطح روانکار، سلامت درزگیرها و تعویض قطعاتی مانند بلبرینگ یا چرخ‌دنده‌های فرسوده دارند. این موضوع باعث افزایش نیازهای نگهداری نسبت به الکتروموتورهای ساده میشود.
- کاهش بازده انرژی: در هر مرحله‌ی انتقال با چرخ‌دنده، مقداری انرژی به‌دلیل اصطکاک از دست می‌رود. به‌ویژه در گیربکس‌های چندمرحله‌ای یا حلزونی، بازده نهایی نسبت به موتورهای بدون گیربکس پایین‌تر است.
- ایجاد صدا و لرزش: درگیری چرخ‌دنده‌ها به‌ویژه در دورهای بالا یا زیر بار باعث ایجاد صدا و لرزش میشود. حتی در چرخ‌دنده‌های کم‌صداتر مثل مارپیچ یا سیاره‌ای نیز نمی‌توان انتظار عملکرد کاملاً سایلنت را داشت.
- محدودیت در دامنه سرعت کاری: الکتروگیربکس‌ها برای دامنه‌های سرعت خاصی طراحی می‌شوند. در کاربردهای نیازمند تغییرات زیاد در سرعت، معمولاً باید از تجهیزات مکمل مانند اینورترVDF استفاده کرد که هزینه و پیچیدگی را افزایش میدهد.
- افزایش اندازه و وزن نهایی: افزودن گیربکس باعث افزایش ابعاد و وزن کلی میشود که می‌تواند برای سیستم‌های قابل حمل یا فضاهای کوچک مشکل‌ساز باشد. این مسئله همچنین محدودیت‌هایی در نصب و جابه‌جایی ایجاد میکند.
نکات مهم در انتخاب الکتروگیربکس مناسب
برای انتخاب یک الکتروگیربکس متناسب با نیاز دستگاه، بررسی دقیق مشخصات عملکردی آن ضروری است. معیارهایی که در ادامه نام می‌بریم، از جمله مهمترین فاکتورهایی هستند که هنگام بررسی و انتخاب الکتروموتور گیربکس دار باید مدنظر داشته باشید.
- گشتاور خروجی: الکتروگیربکس باید گشتاوری کافی برای راه‌اندازی و حرکت مداوم تجهیز متصل به آن فراهم کند. این گشتاور باید هم پاسخ‌گوی عملکرد عادی دستگاه باشد، هم شتاب‌گیری اولیه، شرایط بار ناگهانی و حتی گیرپاژ یا شوک‌های لحظه‌ای را پوشش دهد.
- سرعت خروجی: در مواردی که تجهیز به سرعت خاصی نیاز دارد، الکتروگیربکس باید توانایی حفظ آن سرعت را داشته باشد بدون آنکه در انتقال گشتاور به بار دچار افت عملکرد شود.
- بازدهی: اگر توان موتور به‌طور نزدیک با توان موردنیاز بار در حال کار مطابقت دارد، بازده الکتروگیربکس اهمیت دوچندان پیدا میکند. بازده بالا به‌ویژه در سیستم‌هایی که کاهش هزینه انرژی هدف اصلی است، نقش کلیدی دارد.
- فاکتور سرویس: فاکتور سرویس به میزان گشتاوری اشاره دارد که الکتروگیربکس می‌تواند در بازه‌های زمانی کوتاه از توان نامی خود فراتر رود. در کاربردهایی با شتاب‌گیری مکرر یا شوک‌های گاه‌به‌گاه، انتخاب گیربکسی با فاکتور سرویس بالا ضروری است. از آنجا که اغلب گیربکس‌ها فاقد فن خنک‌کننده هستند، ساعات کاری نیز در تعیین فاکتور سرویس نقش دارد؛ هرچه شیفت کاری طولانی‌تر باشد، اندازه بدنه باید بزرگ‌تر انتخاب شود تا حرارت به‌خوبی دفع شود.
- ویژگی‌های نصب و اتصال: در فضاهایی که محدودیت ابعاد یا شکل وجود دارد، اندازه، فرم و پیکربندی الکتروگیربکس تعیین‌کننده انتخاب خواهد بود. برخی انواع چرخ‌دنده مانند سیستم‌های سیاره‌ای، طراحی فشرده‌تری دارند و در فضاهای محدود بهتر جای می‌گیرند، در حالی که چرخ‌دنده‌های ساده به حجم بیشتری نیاز دارند. در کاربردهای کوچک، ممکن است از الکتروگیربکسی استفاده شود که موتور را نیز در خود جای دهد؛ اما در کاربردهای بزرگ‌تر معمولاً نیاز به نصب جداگانه بر روی شاسی است.
- لقی یا بک لش: لقی به میزان بازی بین دندانه‌های چرخ‌دنده اشاره دارد که هنگام روشن یا خاموش شدن موتور، می‌تواند منجر به ضربه مکانیکی شود. در کاربردهایی که موتور به‌صورت متناوب کار میکند، استفاده از الکتروگیربکس‌هایی با لقی پایین مثل مدل‌های خورشیدی توصیه میشود تا از استهلاک زودرس جلوگیری شود.
- بار شعاعی: بار شعاعی نیرویی است که عمود بر محور خروجی الکتروگیربکس وارد میشود، مثلاً هنگام اتصال تسمه یا زنجیر. هر گیربکس ظرفیتی مشخص برای تحمل این نوع بار دارد. بنابراین اطمینان از سازگاری گیربکس با شرایط واقعی کارکرد دستگاه الزامی است.
- ممان اینرسی: ممان اینرسی نشان‌دهنده مقاومت الکتروگیربکس در برابر شتاب‌گیری ناگهانی است. در کاربردهایی مانند سیستم‌های سرووی رباتیکی که نیاز به کنترل دقیق و سریع سرعت وجود دارد، استفاده از الکتروگیربکس با ممان اینرسی پایین ضرورت خواهد داشت.
بهترین برند الکتروگیربکس کدام است؟
انتخاب برند و توزیع کننده مناسبی که امتحان کیفیت و ساپورت مشتریان را پس داده باشد، یکی از مهمترین المان‌ها در خرید الکتروگیربکس است. اگر به‌دنبال خرید اینترنتی الکتروگیربکس صنعتی کاربرد سنگین هستید، یکی از بهترین گزینه‌ها برای شما الکتروگیربکس شافت مستقیم اس ای دبلیو است. این مدل توان انتقال گشتاور تا 18 هزار نیوتن‌متر را دارد و قابلیت تحمل بارهای محوری بالا را نیز ارائه میدهد. سری RM در دو نسخه تک‌استیج و چند‌استیج تولید میشود و بسته به نیاز صنعتی می‌توانید مدل مناسب را برگزینید.
در مقابل اگر به دنبال ترکیبی از استحکام، وزن سبک و کاربری آسان هستید، گیربکس حلزونی موتوواریو سری SWX-NMRX انتخابی کاربردی و هوشمندانه محسوب میشود. این گیربکس که از آلیاژهای ضدزنگ ساخته شده، توان انتقال گشتاور تا ۶۶۰ نیوتن‌متر را دارد و در کنار راندمان بالا، انعطاف‌پذیری در نصب، و طول عمر بالا، برای محیط‌های صنعتی متنوع بسیار مناسب است.
قیمت الکتروگیربکس
بسته به نوع، توان، برند و مشخصات فنی، قیمت الکتروگیربکس می‌تواند بین انواع مختلف تفاوت قابل‌توجهی داشته باشد. مثلاً موتور گیربکس دار هلیکال شافت مستقیم با توان ۰.۷۵ تا ۱.۵ اسب بخار از برندهایی مثل شریف، پولادین‌پارت و شاکرین معمولاً در بازه ۴۰ تا ۶۰ میلیون تومان عرضه می‌شوند. این در حالی است که مدل‌های ساده‌تر با توان ۱.۵ اسب از برندهای ایرانی مانند ایران‌گیربکس یا موتوژن در گذشته قیمتی بین ۶ تا ۷ میلیون تومان داشته‌اند؛ هرچند با توجه به شرایط بازار، این عدد احتمالاً نوسان زیادی را رو به بالا تجربه کند.
در مورد مدل‌های صنعتی با توان بالاتر (۲ تا ۷.۵ کیلووات)، محدوده قیمتی معمولاً بین ۲۰ تا ۶۰ میلیون تومان است که به برند، تیپ گیربکس و قابلیت‌های فنی آن بستگی دارد.
نکته مهم این است که صرفاً بر اساس قیمت تصمیم‌گیری نکنید زیرا دوام، راندمان و تناسب فنی در نهایت تعیین‌کننده بهره‌وری سیستم خواهد بود. پیش از خرید، باید مشخصات دقیق کاربردتان شامل گشتاور موردنیاز، شرایط نصب، نوع بار و محیط کاری را مشخص کنید. اگر در این مرحله نیاز به مشاوره تخصصی داشتید، می‌توانید با کارشناسان فنی فروشگاه آتورشاپ تماس بگیرید. تیم ما می‌تواند شما را برای انتخاب و مقایسه، محاسبه توان بهینه و نحوه نصب و نگهداری صحیح راهنمایی کند تا یک خرید هوشمندانه و اقتصادی داشته باشید.
جمع بندی
همانطور که مشاهده کردیم، الکتروگیربکس‌ها تجهیزاتی هستند که ترکیبی از سرعت و توان موتور الکتریکی را با دقت و گشتاور بالای گیربکس در یک سیستم فشرده فراهم می‌کنند. در این مقاله اجزای اصلی هر بخش را به‌صورت جداگانه معرفی کردیم، نقش عملکردی هر کدام را توضیح دادیم و نشان دادیم که چطور این اجزا در کنار هم، حرکتی کنترلشده و قابل اعتماد را در طیف گسترده‌ای از کاربردهای صنعتی به وجود می‌آورند.
چه در حال طراحی یک سیستم انتقال برای رباتیک باشید، چه نقاله‌های صنعتی، دستگاه‌های پزشکی یا میکسرهای سنگین، انتخاب صحیح موتور گیربکس دار می‌تواند توان فشرده و کنترل دقیق حرکت را در اختیار شما قرار دهد. اگر قصد دارید از الکتروگیربکس در تجهیزات خود استفاده کنید یا به راهنمایی برای انتخاب مدل و پیکربندی مناسب نیاز دارید، حتماً با متخصصان ما مشورت کنید. واحد پشتیبانی ما با ارائه مشاوره تخصصی، شما را یاری خواهد داد تا خروجی موردنیاز و نسبت تبدیل مطلوب را بسنجید و برای ثبت سفارش اینترنتی الکتروگیربکس، به درستی تصمیم بگیرید.
سؤالات متداول الکتروگیربکس و انواع آن
- الکتروگیربکس چگونه کار میکند؟
الکتروگیربکس با تبدیل برق به حرکت و کاهش سرعت موتور، گشتاور خروجی را افزایش میدهد و حرکت کنترلشده ایجاد میکند. - مزیت ترکیب الکتروموتور و گیربکس در یک سیستم چیست؟
این ترکیب باعث صرفهجویی در فضا، سهولت نصب، کاهش لرزش و بهینهسازی انتقال توان میشود. - در چه مواردی استفاده از الکتروگیربکس توصیه نمیشود؟
در کاربردهایی با سرعت متغیر زیاد یا نیاز به دقت فوقالعاده بالا، گزینههای دیگری مثل سرووموتور توصیه میشود. - چگونه توان خروجی یک الکتروگیربکس را محاسبه کنیم؟
توان خروجی برابر است با حاصلضرب سرعت خروجی (rpm) در گشتاور خروجی (Nm) تقسیم بر عدد 9550.
