گیربکس کرانویل پینیون (Bevel)

گیربکس BEVEL یا کرانویل پینیون چیست؟

گیربکس Bevel یک مکانیسم دوّار دنده‌دار است که برای انتقال انرژی مکانیکی یا توان بین شفت‌های متقاطع که می‌توانند عمود یا با هر زاویه‌ی دلخواهی باشند، استفاده می‌شود. نتیجه‌ی این انتقال انرژی، تغییر زاویه‌ی محور دوران شفت‌ها است و علاوه بر این، می‌توان مقدار توان را با نسبت دلخواه، افزایش یا کاهش داد.

عملکرد گیربکس Bevel:

گیربکس کرانویل پینیون را می‌توان مانند یک مخروط قطع‌شده تصور کرد. در سمت جانبی، دنده‌ها به چرخ‌دنده‌‌ی دیگر که دنده‌های مخصوص به خود را دارد، متصل می‌شوند. چرخ‌دنده‌ای که توان را منتقل می‌کند، چرخ‌دنده‌ی محرک و چرخ‌دنده‌ای که به‌وسیله‌ی چرخ‌دنده‌ی محرک چرخانده می‌شود، چرخ‌دنده‌ی متحرک نامیده می‌شود.

در گیربکس Bevel تعداد دنده‌های چرخ‌دنده‌ محرک و متحرک، معمولاً یکسان نیستند تا بتوان میزان گشتاور را به مقدار مناسب رساند. نسبت دنده‌های چرخ‌دنده‌ی متحرک به چرخ‌دنده‌ی محرک، نسبت چرخ‌دنده یا نسبت کاهش نامیده می‌شود. همچنین مزیت مکانیکی به‌عنوان نسبت گشتاور خروجی به گشتاور ورودی تعریف می‌شود. در رابطه‌ی زیر، این تعاریف را به زبان ریاضی مشاهده می‌کنید.

MA: مزیت مکانیکی

T: گشتاور

r: شعاع

N: تعداد دنده‌ها

a: چرخ‌دنده‌ی محرک

b: چرخ‌دنده‌ی متحرک

از رابطه‌ی بالا می‌توان دریافت که با افزایش تعداد دنده‌های چرخ‌دنده‌ی متحرک، گشتاور خروجی و مزیت مکانیکی افزایش می‌یابد. از طرف دیگر، طبق رابطه‌ی زیر افزایش مزیت مکانیکی باعث کاهش سرعت دوران چرخ‌دنده‌ی خروجی خواهد شد.

W: سرعت زاویه‌ای چرخ‌دنده‌ها

به‌طورکلی در گیربکس کرانویل پینیون نسبت چرخ‌دنده‌ی ده به یک برای چرخ‌دنده‌‌های مخروطی توصیه می‌شود اما برای افزایش سرعت چرخ‌دنده‌ی متحرک می‌توان از نسبت پنج به یک استفاده کرد.

توجه کنید که چرخ‌دنده‌های مخروطی به‌صورت جفت استفاده می‌شوند و نمی‌توان آن‌ها را به‌جای همدیگر استفاده کرد. در چرخ‌دنده‌های مخروطی برخلاف چرخ‌دنده‌های ساده که تنها نیروی شعاعی وجود دارد، هم نیروی شعاعی و هم نیروی محوری برای انتقال توان استفاده می‌شوند؛ به همین دلیل مونتاژ این چرخ‌دنده‌ها نیز به روش خاصی انجام می‌گیرد.

دنده‌های چرخ‌دنده‌های مخروطی در گیربکس بول می‌توانند از نوع عمودی یا مارپیچی باشند. انواع مختلفی از چرخ‌دنده‌های مخروطی وجود دارند که بر اساس عرض دنده‌ها و گام دایره‌ای مرکزی طبقه‌بندی می‌شوند:

• چرخ‌ دنده‌ مخروطی دنده عمودی:

شکل دنده‌های این چرخ‌دنده در گیربکس Bevel ازلحاظ عملکرد مانند دنده‌های ساده می‌باشند اما ازلحاظ هندسی، مخروط مانند هستند. اگر قسمت قطع‌شده‌ی مخروط‌های چرخ‌دنده‌ها را ادامه دهیم، مرکز هر دو مخروط باید روی یک نقطه بیفتد و به همین دلیل نمی‌توان این چرخ‌دنده‌ها را مانند چرخ‌دنده‌های ساده جایگزین کرد.

این مخروط‌های تصنعی با نام گام مخروط‌ها شناخته می‌شوند. یک مخروط تصنعی دیگر، مخروط پشتی است و بیرونی‌ترین لبه‌ی دنده را توصیف می‌کند که این مخروط بزرگ‌ترین قسمت دنده‌ها است و اندازه و شکل را مشخص می‌کند.

در این نوع چرخ‌دنده‌ها بعضاً نسبت چرخ‌دنده‌ی یک به یک انتخاب می‌شود تا تنها جهت گشتاور عوض شود که به این نوع، چرخ‌دنده‌های دوقلو (Miter Gears) گفته می‌شود. به دلیل اینکه تعداد دنده‌ی چرخ‌دنده‌های دوقلو برابر است، می‌توان از این چرخ‌دنده‌ها به‌جای همدیگر استفاده کرد. (جای چرخ‌دنده‌ی محرک و متحرک قابل تعویض است)

• چرخ‌ دنده‌ مخروطی مارپیچ:

این نوع چرخ‌دنده در گیربکس کرانویل پینیون هنگامی‌که چند شفت، متقاطع باشد استفاده می‌شود. انحنای دنده‌ها باعث ایجاد مزیت‌های زیادی می‌شود که در دنده‌های ساده وجود ندارند. سطح تماس بزرگ‌تر دنده‌ها، پتانسیل سرعت بالاتر و عملکرد کم‌صداتر جزو این مزیت‌ها به شمار می‌آیند. این نوع چرخ‌دنده‌ها معمولاً تنها در یک جهت کار می‌کنند و زاویه‌ی مارپیچی مشترک 35 درجه دارند.

بیشتر بخوانید: کاربرد گیربکس شافت مستقیم

به دلیل اینکه درگیر شدن دنده‌های مارپیچی به‌صورت تدریجی انجام می‌شود، این دنده‌ها وضعیت بهتری نسبت به دنده‌های ساده خواهند داشت که در یک‌لحظه باهم درگیر می‌شوند. با افزایش ماشین‌های CNC، هزینه‌ی ساخت دنده‌های مارپیچی نیز کاهش یافته و کاربرد آن‌ها در سیستم‌های انتقال قدرت، افزایش یافته است.

• چرخ‌ دنده‌ مخروطی هیپوئید:

یکی از انواع پرکاربرد دیگر از خانواده‌ی چرخ‌دنده‌های مخروطی در گیربکس Bevel، چرخ‌دنده‌ی هیپوئید است که جزو چرخ‌دنده‌های مخروطی مارپیچ است؛ با این تفاوت که محور شفت‌های چرخ‌دنده‌های محرک و متحرک، متقاطع نیستند.

هندسه‌ی پایه‌ی این چرخ‌دنده برخلاف شکل مخروطی قبلی، هذلولوی است و زاویه‌ی مارپیچ چرخ‌دنده‌ی متحرک، بیشتر از زاویه‌ی مارپیچ چرخ‌دنده‌ی محرک است که این امکان را می‌دهد تا قطر چرخ‌دنده‌ی متحرک بزرگ‌تر از چرخ‌دنده‌ی معادل در چرخ‌دنده‌های مخروطی باشد.

به دلایل ذکرشده، سطح تماس و مقاومت دنده‌ها در چرخ‌دنده‌های هیپوئید بالاتر است و درنتیجه امکان انتقال گشتاور بیشتری وجود داشته و استفاده از نسبت چرخ‌دنده تا 200 به 1 مجاز است. به دلیل عدم تقاطع شفت‌ها در سیستم‌های هیپوئید، می‌توان برای افزایش صلبیت سیستم از یاتاقان‌‌ها در دو طرف چرخ‌دنده استفاده کرد.

تفاوت زاویه‌ مارپیچ‌های چرخ‌دنده‌ محرک و متحرک در گیربکس بول باعث ایجاد مقداری لغزش بین دنده‌ها می‌شود اما این لغزش، یکنواخت بوده و در جهت پروفیل دنده‌ها و به‌صورت طولی است؛ درنتیجه عملکرد چرخ‌دنده‌ی هیپوئید بسیار روان بوده و صدای ایجادشده بسیار کم است. در مقابل، این چرخ‌دنده‌ها به دلیل نیروی بسیار زیاد بین دنده‌ها، به روغنی با فشار بسیار بالا برای روغن‌کاری مؤثر نیازمند هستند.

• چرخ‌ دنده‌ مخروطی زیرول:

این چرخ‌ دنده دارای انحنای دنده‌ها در جهت طولی بوده و ازنظر پروفیل دنده، شبیه به چرخ‌دنده‌های مارپیچ است. تفاوت چرخ‌دنده‌های زیرول و مارپیچی در گیربکس Bevel، زاویه‌ی مارپیچ است که در نوع زیرول، صفر و در چرخ‌دنده‌های مارپیچی، 35 درجه است.

همانند چرخ‌دنده‌های مخروطی دنده عمودی، چرخ‌دنده‌های زیرول نیروی عمودی زیادی ایجاد نمی‌کنند. این چرخ‌دنده‌ها می‌توانند بدون تغییر بدنه و یاتاقان‌ها با چرخ‌دنده‌های دنده عمودی جایگزین شوند. علاوه بر این، در چرخ‌دنده‌های زیرول به دلیل داشتن انحنا در دنده‌ها، درگیر شدن دنده‌ها مقداری شبیه به دنده‌های مارپیچی است که نتیجه‌ی آن، کار کردن روان‌تر نسبت به چرخ‌دنده‌های دنده عمودی است.

بیشتر بخوانید: گیربکس آویز چیست؟

یکی از مشخصات کلی که عملکرد چرخ‌دنده‌ها را مشخص می‌کند، بازده است که به‌صورت نسبت توان خروجی به توان ورودی تعریف می‌شود. توجه داشته باشید که بازده با مزیت مکانیکی که میزان تقویت گشتاور از طریق قربانی کردن سرعت را نشان می‌دهد، متفاوت است. در چرخ‌دنده‌های مخروطی، کاهش توان خروجی به دلیل اصطکاک بین دنده‌ها و بارهای اعمال‌شده به یاتاقان‌ها و بدنه است. بازده انواع مختلف چرخ‌دنده‌های مخروطی در جدول زیر مقایسه شده‌اند.

کاربرد چرخ دنده مخروطی:

چرخ‌دنده‌های مخروطی کاربردهای مهمی در تجهیزات ساخت‌و‌ساز، پیشرانه‌های خودروها، سیستم انتقال قدرت بالگردها، رانشگرهای دریایی، لوکوموتیوها و موارد مشابه دارند. این چرخ‌دنده‌ها در کاربردهای صنعتی بسیاری نیز برای جعبه‌دنده‌ی خط مونتاژ، محرک‌های پله‌برقی و جعبه‌دنده‌ی توربین‌های بادی استفاده می‌شوند. حتی یک مته‌ی دستی نیز از یک چرخ‌دنده‌ی مخروطی 90 درجه استفاده می‌کند.

یک چرخ‌دنده‌ی خودروی دیفرانسیل عقب از یک چرخ‌دنده‌ی محرک حلقوی و یک چرخ‌دنده‌ی متحرک هیپوئید به همراه دو چرخ‌دنده‌ی مخروطی دنده عمودی تشکیل شده است. چرخ‌دنده‌های مخروطی مارپیچ بیشتر در کاربردهای غیرمعمول که نیاز به حرکت شفت با زاویه‌ی دلخواه است، استفاده می‌شوند.

برای تضمین صلب بودن چرخ‌دنده‌های مخروطی، باید به نکات مهمی توجه کرد. چرخ‌دنده‌هایی که از دو طرف دارای تکیه‌گاه هستند، به چرخ‌دنده‌های معلق ترجیح داده می‌شوند؛ البته در برخی موارد نمی‌توان از تکیه‌گاهی برای چرخ‌دنده استفاده کرد.

(گیربکس کرانویل پینیون ایلماز سری KV)

هرکدام از چرخ‌دنده‌های مخروطی در کاربردهای خاصی نیز استفاده می‌شوند که عبارت‌اند از:

• چرخ‌ دنده مخروطی دنده عمودی:

اگرچه این نوع از چرخ‌دنده‌های مخروطی به دلیل ایجاد صدای زیاد و معایب دیگر نسبت به سایر چرخ‌دنده‌ها به‌ندرت استفاده می‌شوند، همچنان می‌توان آن‌ها را در کاربردهای خاصی مانند مته‌های دندانپزشکی، ساعت‌ها، دستگاه‌های فروش خودکار و مته‌های دستی پیدا کرد. همچنین در دستگاه‌های چمن‌زنی، باغبانی، بسته‌بندی غذا، کنسروسازی، آسیاب‌ها، سیستم‌های کمپرس روغن و شیرهای کنترل جریان از این چرخ‌دنده‌ها استفاده می‌شود.

• چرخ‌ دنده‌ مخروطی مارپیچ:

به‌طورکلی چرخ‌دنده‌های مخروطی در کاربردهایی استفاده می‌شوند که تغییر زاویه‌ی دوران شفت‌ها اجتناب‌‌ناپذیر باشد. در چرخ‌دنده‌های مارپیچ، طراحی دنده‌ها به‌گونه‌ای انجام گرفته که سطح تماس بزرگ‌تر و عملکرد روان‌تری حاصل شود. به همین دلیل، ارتعاش در این چرخ‌دنده‌ها نسبت به چرخ‌دنده‌های ساده کمتر است که این مسئله آن‌ها را برای رنج کاربردهای وسیع‌تری مناسب می‌سازد.

• چرخ‌ دنده‌ مخروطی هیپوئید:

این چرخ‌دنده‌ها در بسیاری از کاربردهایی که سرعت دوران شفت‌ها بالاتر از 1000 دور بر دقیقه باشد، به کار می‌روند. علاوه بر این، این چرخ‌دنده‌ها در کاربردهایی که سرعت پایینی وجود دارد اما عملکرد بسیار روان و بدون صدا موردنیاز است، استفاده می‌شوند.

چرخ‌دنده‌های هیپوئید اغلب در جعبه‌ دنده‌ ماشین‌های صنعتی و به‌ویژه کامیون‌های بزرگ دیده می‌شوند. زاویه‌ی چرخ‌دنده‌های هیپوئید (مارپیچ به سمت چپ در چرخ‌دنده‌ی متحرک و به سمت راست در چرخ‌دنده‌ی محرک) اجازه‌ی حرکت پایین‌تر از مرکز را به مجموعه می‌دهد. این مزیت امکان نصب شفت محرک در پایین را می‌دهد؛ بدین ترتیب برآمدگی که در وسط صندلی عقب خودروهای قدیمی وجود داشت، با استفاده از این چرخ‌دنده‌ها از بین می‌رود.

اجزاء گیربکس کرانویل پینیون:

نگهداری از گیربکس Bevel:

نگهداری مناسب برای استفاده‌ی حداکثری و بهینه از گیربکس ها ضروری است. بازه‌ی زمانی تعویض روغن توسط سازنده بیان می‌شود به‌طور مثال برای یک گیربکس Bevel مارپیچ، 500 ساعت پس از اولین استفاده و 2000 ساعت برای دفعات بعد است. میزان بار سیستم، استفاده از روغن سنتزشده و سرعت چرخ‌دنده‌ها می‌توانند بازه‌ی زمانی تعویض روغن را تغییر دهند.

همچنین در گیربکس های صنعتی، سطح روغن باید مقدار مناسبی داشته باشد. روغن کم می‌تواند باعث روغن‌کاری نامناسب و عدم توانایی خنک‌کاری شود و در مقابل، روغن زیاد باعث افزایش دما به دلیل افزایش اصطکاک برشی می‌شود.

روغن یا گریس داخل گیربکس هم وظیفه‌ی روغن‌کاری دنده‌های درگیر باهم و هم وظیفه‌ی انتقال گرما برای خنک‌کاری چرخ‌دنده‌ها را بر عهده دارد. اکثر گرما به‌وسیله‌ی تنش برشی در روغن و اصطکاک در یاتاقان‌ها و آب‌بندی به وجود می‌آید. در طی عملکرد در شرایط و سرعت نرمال، با تر شدن دنده‌ها و پاشش روغن، نیاز به روغن‌کاری برطرف می‌شود.

دمای قابل‌قبول حداکثر 100 درجه‌ی سلسیوس است که در حداکثر سرعت ایجاد می‌شود. اگر دمایی بالاتر از این مقدار ایجاد می‌شود، باید روش‌های دیگر خنک‌کاری استفاده شوند.

لزجت مناسب روغن برای هر گیربکس توسط سازنده مشخص شده و روغن مناسب از ابتدا در درون آن قرار دارد؛ اگرچه با توجه به کاربرد گیربکس می‌توان از روغن‌های جایگزین نیز استفاده کرد اما استفاده از روغن‌های سنگین، توصیه نمی‌شود. روغن‌های سنگین باعث ایجاد گرمای زیاد و افزایش سایش دنده‌ها خواهند شد.

همان‌طور که گفته شد، روغن باید هر 2000 ساعت تعویض شود و این مدت نباید بیشتر از 5000 ساعت کار جعبه‌دنده (حداکثر 2 سال) برسد. در تعویض روغن جعبه‌دنده برای جلوگیری از خطر سوختگی، ابتدا صبر کنید تا دمای روغن به دمای محیط برسد. روغن استفاده‌شده باید مطابق با دستورالعمل‌های زیست‌محیطی محلی دفع شود. همچنین قبل از پر کردن مجدد روغن، پیچی که برای تخلیه باز شده باید به‌طور کامل بسته شده و محکم شود.

بیشتر بخوانید: انواع گیربکس دور متغیر

در صورت استفاده نکردن و انبار کردن گیربکس کرانویل پینیون، آن‌ها را در دمای محیط (حداکثر 40 درجه‌ی سلسیوس) قرار داده و در محلی قرار دهید که ارتعاشات زیادی ندارد. در محیط‌هایی با رطوبت هوای بالا، محافظ‌های ضدخوردگی سطوح باید تعویض شوند.

برای انبار کردن به مدت بیشتر از شش ماه، جعبه‌دنده باید با روغن توصیه‌شده توسط سازنده پر شده و محل ورود و خروج روغن، کاملاً مسدود شود. همچنین سطوح خارجی باید با یک لایه رنگ حاوی مواد مقاوم در برابر خوردگی، پوشش داده شوند. اگر تغییر دمای محیط بسیار زیاد است، باید از چگالش آب (شبنم) جلوگیری شود. علاوه بر این گیربکس بول باید در مقابل منابع تشعشع، محافظت شود.

عیب یابی و تعمیر گیربکس شافت بغل:

جهت عیب یابی گیربکس Bevel می‌توانید به جدول زیر مراجعه کنید:

قیمت گیربکس Bevel:

آتور صنعت وارد کننده انواع گیربکس Bevel بوده و با ارائه بهترین کیفیت در کنار قیمتی مناسب، خریدی رضایت بخش برای مشتریان رقم خواهد زد.شما عزیزان می توانید برای خرید گیربکس کرانویل پینیون، دریافت لیست قیمت و مشاوره فنی رایگان با شماره تلفن 32004-031 تماس حاصل فرمایید.