مثل هر وسیله دیگری، برای انتخاب گیربکس نیز باید معیارهایی را مدنظر قرار داد. هرچه بیشتر به این معیارها توجه کنیم، به بهترین گیربکس متناسب با مورد نیاز خواهیم رسید. این مقاله درصدد بررسی همین معیارهاست.
نباید از نظر دور نگه داشت که انتخاب گیربکس مناسب، پیچیدگی‌های فراوانی دارد. انتخاب غلط یک گیربکس که ناشی از عدم توجه به معیارها و سنجه‌هاست، می‌تواند به خرید گیربکس‌های بلااستفاده، ضعیف و گران ختم گردد. همچنین باید در کاربری‌های مختلف به کاربری‌های خاص توجه نمود. برای مثال، جعبه‌دنده‌ای که جهت کاربری‌های انتقال توان انتخاب می‌شوند، لازم است توانایی خود قفل‌شوندگی داشته باشد. این در حالی است که در کاربری‌های کنترل حرکت، قابلیت مدیریت حرکت دینامیکی در اولویت قرار دارد.
پیش از ادامه مطالعه پیشنهاد می‌گردد مقاله منتشر شده در وبسایت آتور صنعت با عنوان «گیربکس چیست؟» را مطالعه فرمایید.
معیارهای انتخاب گیربکس مناسب
از اولین سوالات هنگام تعیین کردن اندازه گیربکس، چگونگی تعیین نمودن اندازه برطبق بار یا تعیین نمودن اندازه بر طبق موتور است. تعیین نمودن اندازه بر طبق موتور، ساده‌تر بوده و به انتخابی درست منتهی می‌گردد. با این حال این امکان وجود دارد که چنین انتخابی، بیش از حد خواسته ما باشد. از طرفی، انتخاب گیربکس بر طبق میزان بار، موجب می‌شود که اندازه گیربکس مناسب با کاربری بوده و هزینه مقرون به صرفه باشد.
در ادامه به معیارهای انتخاب گیربکس مناسب اشاره می‌شود:
نوع بار و بارهای شوک‌دار
بارهای ضربه‌ای یا بارهای شوک‌دار با مقدار بالا می‌تواند موجب افزایش ساییدگی چرخ‌دنده‌های گیربکس یا یاتاقان‌های شفت گردد. چنانچه چنین موردی مدنظر واقع نشود، عمر گیربکس کاهش چشمگیری داشته و جهت در نظر گرفتن آن باید بر مقدار ضریب سرویس افزوده شود. به بارهایی که در طول زمان ثابت باشند بارهای یکنواخت گفته می‌شود. این در حالی است که در یک کاربری خاص و مشخص، بارهای غیریکنواخت تغییر می‌کند. دستگاه‌های برش از جمله نمونه‌های بار غیریکنواخت بوده که در طول فرآیند، مقدار نیروی لازم جهت برش، تغییر قابل ملاحظه‌ای می‌کند.
دمای محیط
در محیط با دمای زیاد، فشار موجود در درون گیربکس افزایش یافته و چنین افزایش فشاری، نیاز به ضریب سرویس بالاتری دارد. لازم به ذکر است در دماهای گوناگون، جنس روغن‌ها، آب‌بندی‌ها متفاوت است.
از دیگر عواملی که تعیین کننده اندازه گیربکس است، محیطی است که گیربکس در آن کار می‌کند. محیط‌های خشن موجب افزایش خوردگی و ساییدگی گیربکس به میزان زیادی است. گیربکس‌هایی که در محیط‌های حاوی گرد و غبار و آلودگی زیاد قرار گرفته‌اند، به ماده‌های خاصی جهت پیشگیری از رشد باکتری‌ها و خوردگی هستند. گیربکس‌هایی که مورد استفاده در صنایع غذایی هستند، لازم است براساس استانداردهای بهداشتی از رنگ‌ها و روغن‌های خاصی استفاده برای آنها استفاده بشود. از سوی دیگر در فضاهای خلأ، از روغن‌های خاصی استفاده شده و به علت کم‌بودن فشار هوا، از روش‌های ویژه‌ای جهت انتقال حرارت و دفع نمودن گرما در گیربکس استفاده می‌شود. چنین مواردی تنها شماری از محدودیت‌هایی هستند که در انتخاب نمودن گیربکس مدنظر قرار داد و چنانچه هریک مدنظر قرار گرفته نشود، طول عمر گیربکس به کاهش دچار شده و با ایراد روبرو می‌گردد.
بارکلی شفت
لازم است هنگام سایزبندی گیربکس این مورد در نظر گرفته شود که به هیچ وجه بار ورودی آسیبی به قطعات وارد نکند. چنانچه باری در موقعیت‌های ویژه و اضطراری وارد شود و این بار بیش از ظرفیت نامی گیربکس باشد، چنین چیزی در نهایت موجب آسیب به گیربکس می‌گردد.
شفت خروجی
در روند انتخاب نمودن گیربکس، اندازه شفت گیربکس قطر درونی (چنانچه شفت توخالی باشد) لازم است با یک کاربری خاص یکسان باشد. همچنین خارداربودن یا نبودن و نیز جنس فلز آن باید مشخص گردد. این امکان وجود دارد که در بعضی مواقع جهت برگزیدن شفت با اندازه مناسب، طراح مجبور به برگزیدن گیربکسی با سایز بزرگتر یا نوع دیگری شود. با این حال ممکن است تغییردادن شفت دستگاه، انتخاب مناسب‌تری به نظر برسد.
نوع بدنه
به هنگام انتخاب نمودن گیربکس، لازم است شیوه نصب گیربکس مورد نظر مشخص گردد. گیربکس این امکان را دارد که دارای فلنج یا شاسی بوده و یا فقط از طریق چند سوراخ در قسمت بدنه گیربکس به بخشی از دستگاه یا زمین متصل شود. طریقه متصل شدن بدنه گیربکس امکان دارد در یک سری کاربردها، استفاده نمودن از تعداد قابل توجهی از گیربکس‌ها را دچار محدودیت کرده در چنین حالتی نیاز است براکت‌ها و قاب‌های ویژه اتصال ایجاد شود.
مکانیزم خروجی بار
مکانیزم خروجی بار این امکان را دارد که انواع مختلفی همچون پولی، تسمه، زنجیر یا چرخ‌دنده داشته باشد. این مکانیزم می‌تواند مقدار بیشینه باری که گیربکس تحمل می‌کند را دچار تغییر کند. همچنین این مکانیزم انواع نیروها را به شفت اعمال می‌کند که لازم است برای هریک محسابه گردد. بیشتر مکانیزم‌ها موجب به وجود آمدن نیروی شعاعی خیلی زیادی می‌شوند لکن برخی از آنها همچون چرخ‌دنده‌های مخروطی باعث می‌شود نیروی محوری بالایی تولید کند. بر همین اساس هر مکانیزم خاص به قطعات و یاتاقان‌های ویژه خود احتیاج دارد تا بتوان از این طریق به نحو مناسب، بارهای محوری و شعاعی را بی‌اثر نمود.
ضریب سرویس
پیش از انتخاب اندازه گیربکس جهت کاربری مشخص، لازم است خریدار ضریب سرویس را مشخص نماید. مقدار ضریب سرویس را می‌توان به صورت مقدار بار کاربرد به مقدار بار نامی مشخص نمود. لازم به ذکر است ضریب سرویس باید در شرایطی مانند ساعات کاری و دمای بالا و نیز وجود بارهای غیریکنواخت به نحو کاملا دقیق تعیین شود.
مقدار 1 در ضریب سرویس به این معنی است که ظرفیت گیربکس مورد استفاده فقط به اندازه بار مورد احتیاج است. در چنین فرضی، هیچ حاشیه‌ای جهت بقیه موارد در نظر گرفته نمی‌شود؛ فلذا این امکان وجود دارد که در شرایط ناگهانی، گیربکس گرم گردیده و معیوب شود. جهت بسیاری از کاربری‌های صنعتی، ضریب سرویس ¼ (یک چهارم) کفایت می‌کند. مقدار ضریب سرویس به درستی نشان از این موضوع دارد که گیربکس توانایی تحمل کردن ¼ (یک چهارم) برابر بار کاربری مشخص شده را دارد. لازم به ذکر است که بسیاری از عوامل محیطی، در انتخاب نمودن ضریب سرویس تأثیر داشته که این ضریب به خود گیربکس نیز وابسته است و اصولاً توسط تولیدکننده مشخص می‌گردد.
انتقال توان
بعضی متغیرها که بر میزان گیربکس تأثیر دارند، وابسته به صنعت‌ها و کاربردهایی بوده که قرار است گیربکس در آن فعالیت داشته باشد. در صنایع، توان موتور، اندازه قاب، میزان شوک بار، انتقال توان و دور خروجی از جمله این متغیرها هستند.
دور خروجی
مشتری نسبت کاهش دور یک گیربکس را انتخاب می‌کند. اصولاً استاندارد ورودی گیربکس‌های انتقال توان، عبارت است از 1750 (هزار و هفتصد و پنجاه) دور بر دقیقه در یک فرکانس 60 هرتزی. لازم است هر نوع تغییری پیش از مشخص نمودن نسبت دورها انجام گردد. چنانچه متغیری از متغیرها در مشخص نمودن دور گیربکس از نظر دور نگه‌داشته شود، خروجی مطوب مورد انتظار خریدار به دست نخواهد آمد.
اندازه قاب و توان موتور
اندازه گیربکس و سایز ورودی آن لازم است پیش از آنکه ضریب سرویس حساب گردد. این امکان وجود دارد که برخی موتورها که از توان بالایی برخوردار هستند، دچار گرمای بیش از حدی شده که در نتیجه آن از کمیت‌های مکانیکی کاسته شود. ظرفیت به دست آمده جدید که در اثر گرمای بوجود آمده، ظرفیت دمایی نامیده می‌شود؛ این ظرفیت دمایی لازم است در محاسبات مدنظر واقع شود.
کنترل سرعت
برای حوزه صنعت، دور ورودی 1 ، گشتاور دینامیکی 2 ، سرعت دور ورودی 3 ، اینرسی 4 ، بار ویژه شفت 5 ، قطر و طول شفت موتور 6 جهت انتخاب گیربکس لازم است مدنظر قرار گیرد.
حرکت دینامیکی
به وجود آوردن یک حرکت دوره‌ای، احتیاج به ضریب سرویس زیادتری از مواردی که دور ثابت هستند، دارد؛ توضیح آن که هنگام حرکت دوره‌ای، ناشی از آغاز به کار و توقف چندباره، ساییدگی آب‌بندی‌ها و چرخ‌دنده‌ها زیادتر است. از میان حرکت‌های دوره‌ای متعدد، حرکت رفت و برگشتی بالاترین ضریب سرویس را احتیاج دارد.
سرعت ورودی
لازم است سرعت ورودی از ظرفیت نامی گیربکس بالاتر نباشد. در غیراین صورت، ناشی از افزایش فشار، چرخ‌دنده‌ها دچار ساییدگی شده و از طول عمر گیربکس کاسته می‌شود. از جمله متغیرهایی که می‌تواند موجب افزایش غیرمنتظره سرعت ورودی گردد. مدنظر قرارندادن افزایش یافتن سرعت به وسیله مکانیسم خروجی است. برهمین اساس، برگزیدن مکانیسم خروجی مناسب از اهمیت بالایی برخوردار است.
اینرسی
جهت کنترل بهینه‌تر خروجی، بهتر است اینرسی گیربکس کمتر از یک‌دهم اینرسی سیستم باشد. مدنظر قراردادن چنین نکته‌ای جهت حفظ و نیز بالابردن دقت در کاربردهای کنترلی از ضرورت بسیاری برخوردار است. مقدار و نیز نسبت کاهنده، از جمله با اهمیت‌ترین عوامل تأثیرگذار در اینرسی یک گیربکس است. این احتمال وجود دارد که محدودیت‌های طراحی کنترلی، احتیاج به گیربکسی با اندازه کوچک یا گیربکسی با ابعاد مشخص داشته باشند. برگزیدن الکتروموتور در چنین کاربردهایی طبق توانایی‌های دینامیکی صورت می‌پذیرد و این امکان وجود دارد الکتروموتور مدنظر، توانایی به وجود آوردن چندین برابر گشتاور مورد احتیاج را داشته باشد تا بر اینرسی روتور آن افزوده شود. در کارکردن با چنین وسایلی که گشتاور موتور بیش از گشتاور نامی گیربکس است. لازم است جهت اینکه گیربکس دچار آسیب نشود، گشتاور خروجی موتور با محدودیت روبرو شود.
بار ویژه شفت
بارهای محوری و شعاعی و نیز گشتاورهای خمشی لازم است با ظرفیت‌های نامی گیربکس مقایسه شود. در صورت اشتباه در برآورد نمودن مقادیر صحیح، این امکان وجود دارد که شفت، دچار شکستگی شده یا دنده‌ها و یاتاقان‌ها دچار آسیب‌دیدگی شود. چنانچه شرایط کاری بیش از حد خشن باشد، در این حالت از ضریب سرویس‌های بیشتر و نیز یاتاقان‌های ویژه استفاده می‌گردد.
طول شفت موتور و قطر آن
لازم است شفت موتور در گیربگس قرارداده شده و طول شفت به میزانی باشد که موجب شود به مقدار کافی درگیری ایجاد شود. چنانچه این شرایط مراعات نشود، این امکان وجود دارد میان خروجی موتور و ورودی گیربکس، لغزندگی بوجود بیاید. هرچند این متغیر موجب تغییر ضریب سرویس نمی‌گردد، لکن موجب می‌شود باعث تلفات توان در سیستم گردد. بعضی از تولیدکنندگان گیربکس برای برطرف نمودن چنین چالش‌هایی، از ورودی هایی در گیربکس استفاده می‌کنند که بزرگتر است تا چنانچه احتیاج به استفاده از موتوری با سایز بزرگتر باشد، گیربکس مورد استفاده مناسب شفت ورودی باشد.
مشاهده اطلاعات تکمیلی انتخاب گیربکس در سایت automate.org