گیربکس دور متغیر یا واریاتور چیست؟
گیربکس دور متغیر (Variable speed Gearbox) یا واریاتور زمانی استفاده می‌شود که نیاز به نسبت چرخ‌دنده و گشتاورهای متفاوتی باشد. این گیربکس-ها از مکانیسم‌های متفاوتی برای تغییر سرعت و گشتاور استفاده کرده و در کاربردهای بسیاری استفاده می‌شوند.
نحوه کار گیربکس دور متغیر:
معمولاً جعبه‌دنده‌ها در کاربردهای کنترل سرعتی استفاده می‌شوند که نیاز به تغییر سرعت و گشتاور الکتروموتور یا موتور احتراق داخلی وجود دارد تا سرعت و گشتاور مناسب برای وسیله‌ی هدف به دست آید اما در کاربردهای خاصی نیاز است تا در شرایط مختلف، سرعت و گشتاور خروجی متفاوت باشند.
در چنین شرایطی، باید از گیربکس با دور متغیر استفاده شود. گیربکس دور متغیر یا قابل تنظیم، کنترل سرعت آسان و دقیقی را ارائه می‌دهند. تغییر سرعت در این جعبه‌دنده‌ها با استفاده از یک اهرم یا چرخاندن یک پیچ انجام می‌شود که یک روش ساده برای کنترل دقیق میزان گشتاور خروجی است.
چندین مکانیسم و طرح متفاوت برای ساخت گیربکس با دور متغیر ارائه شده‌اند. مدل‌های قدیمی شامل سیستمی با چرخ‌دنده‌ها و قطعات واسط بود که دارای پیچیدگی و تعداد قطعات بالا بود. در مدل‌های جدیدتر که بیشتر از نوع واریاتور هستند، طرح‌های مبتکرانه‌ای به کار گرفته شده‌اند که ارزان‌تر از مدل‌های قدیمی بوده و در عین حال، کارایی بهتری نیز دارند.
واریاتور دستگاهی است که گشتاور و سرعت موتور احتراق داخلی یا الکتروموتور را با نسبت دلخواه در محدوده‌ی مشخص‌شده، تغییر می‌دهد. این تغییر می‌تواند به‌صورت دستی، خودکار یا طبق برنامه‌ی از پیش تعیین‌شده باشد. اولین بار در سال 1897 فردی به نام میلتون ریوز برای یک اره‌ی چوب، دستگاهی را اختراع کرد که آن را دستگاه انتقال توان با سرعت متغیر نامید.
بیشتر بخوانید: گیربکس مکعبی چیست؟
پس از آن، او این دستگاه را روی خودروی خود پیاده کرد. امروزه این دستگاه بانام انتقال‌دهنده‌ی توان با سرعت متغیر پیوسته (CVT) شناخته می‌شود. CVT در مکانیسم‌هایی استفاده می‌شود که نسبت چرخ‌دنده‌ها باید به‌صورت پیوسته تغییر کنند.
برای درک بهتر عملکرد سیستم‌های CVT بهتر است نگاهی به جعبه‌دنده‌های قدیمی متداول در خودروها بیندازیم. کار اصلی گیربکس، تنظیم گشتاور و سرعت برای عملکرد مناسب دستگاه است. فرض کنید خودرویی بدون جعبه‌دنده دارید. این خودرو می‌تواند از حالت سکون به‌خوبی شتاب بگیرد و سربالایی را به‌راحتی بالا رود اما عملکرد این خودرو مانند دنده‌ی اول جعبه‌دنده خواهد بود و تنها می‌توانید برای سرعت‌های پایین از آن استفاده کنید.
در جعبه‌دنده‌های قدیمی، برای تبدیل دور و گشتاور از چرخ‌دنده‌ها استفاده می‌شد که در هم قفل می‌شدند و امکان تعیین وضعیت در حالت‌های مختلف یعنی درگیر کردن چرخ‌دنده‌های مختلف وجود داشت. برخلاف گیربکس های قدیمی، سیستم‌های CVT از ترکیب چندین چرخ‌دنده استفاده نمی‌کنند؛ بنابراین هیچ دنده‌ای برای انتقال توان درگیر نمی‌شود.
رایج‌ترین سیستم CVT از پولی‌ها ساخته می‌شود که امکان تغییر پیوسته سرعت و گشتاور بین بالاترین و پایین‌ترین نسبت را به وجود می‌آورد. باوجوداینکه هیچ چرخ‌دنده‌ای در سیستم CVT وجود ندارد، امروزه برای توصیف آن از کلمه‌ی جعبه‌دنده استفاده می‌شود. دلیل این موضوع این است که از جعبه‌دنده به‌عنوان مبدل سرعت و گشتاور یاد می‌شود و با طراحی سیستم‌های جدیدتر، مفهوم آن عوض شده است.
سه نوع جعبه‌دنده‌ی CVT رایج وجود دارد که عبارت‌اند از:
CVT پولی‌دار:
اگر به سیستم گیربکس خودکار سیاره‌ای نگاه کنید، یک سیستم پیچیده‌ی متشکل از چرخ‌دنده‌ها، ترمزها، کلاچ‌ها و سایر قطعات را مشاهده خواهید کرد.
بیشتر بخوانید: عیب یابی و تعمیر گیربکس آویز
در مقایسه با این سیستم، گیربکس های CVT بسیار ساده‌تر بوده و تعداد قطعات کمتری دارند و اکثراً شامل قطعات اصلی زیر هستند:
- تسمه‌ی فلزی یا لاستیکی با قابلیت تحمل توان بالا
- پولی ورودی محرک با قابلیت تنظیم
- پولی خروجی متحرک
به‌غیراز قطعات مکانیکی بالا، جعبه‌دنده‌های CVT خودکار دارای تعداد زیادی پردازنده و سنسور هستند اما برای سیستم‌های صنعتی و با توان پایین، تنظیم آن‌ها به‌صورت دستی است و هیچ قطعه‌ی الکترونیکی وجود ندارد. پولی‌ها از دو مخروط روبه‌روی هم با زاویه‌ی مشخص که برای بسیاری از سیستم‌ها در حدود 20 درجه است، تشکیل شده‌اند.
اگر جنس تسمه از لاستیک باشد، شکل آن به‌صورت V ترجیح داده می‌شود. شکل V مانند تسمه‌ها باعث افزایش سطح تماس تسمه و پولی شده و اصطکاک و میزان توان منتقل‌شده را افزایش می‌دهد. زمانی که دو مخروط پولی ورودی دور از هم هستند، تسمه به سمت مرکز مخروط‌ها حرکت کرده و قطر دایره‌ای که تسمه و پولی روی آن تماس دارند، کاهش پیدا می‌کند.
در مقابل، زمانی که مخروط‌ها به سمت هم حرکت کرده و فاصله‌ی آن‌ها کم می‌شود، تسمه به سمت خارج از مرکز مخروط‌ها حرکت کرده و قطر دایره بزرگ‌تر می‌شود. نحوه‌ی تنظیم پولی‌ها می‌تواند به‌وسیله‌ی نیروی هیدرولیک، نیروی گریز از مرکز یا نیروی فشار یک فنر باشد یا اینکه سیستم به‌صورت دستی تنظیم شود.
یکی از پولی‌ها که پولی محرک نامیده می‌شود، به شفت الکتروموتور یا موتور احتراق داخلی متصل است. همچنین پولی محرک را به دلیل اینکه انرژی از طریق آن به سیستم وارد می‌شود، پولی ورودی نیز می‌نامند. پولی دیگر که پولی متحرک نامیده می‌شود، توان را به خروجی منتقل می‌کند. زمانی که یکی از پولی‌ها جمع می‌شود، پولی دیگر باید باز شود تا تسمه سفت بماند.
(نمونه ای از گیربکس دور متغیر Bonfiglioli)
شل شدن تسمه حتی به میزان کم باعث کاهش بازده جعبه‌دنده خواهد شد. مکانیسم عملکرد پولی‌ها به‌گونه‌ای است که با باز و بسته شدن، تعداد بی‌نهایتی نسبت چرخ‌دنده به وجود می‌آورند. به‌طور مثال زمانی که شعاع گام در پولی محرک پایین و در پولی متحرک بالا است، سرعت دورانی خروجی، کاهش و گشتاور آن افزایش می‌یابد که نتیجه، نسبت چرخ‌دنده‌ی پایین است.
در مقابل زمانی که شعاع گام پولی محرک، بزرگ و پولی متحرک، کوچک است، سرعت دورانی خروجی، افزایش و گشتاور آن کاهش می‌یابد که نتیجه، نسبت چرخ‌دنده‌ی بزرگ است؛ بنابراین جعبه‌دنده‌ی CVT می‌تواند هر نسبت دنده‌ای را ایجاد کند که می‌توان از آن در تمام کاربردهایی که نیاز به نسبت چرخ‌دنده‌ی متغیر است، استفاده کرد.
عملکرد ساده و پیوسته‌ی جعبه‌دنده‌ی CVT آن را به جعبه‌دنده‌ی کاملاً ایده‌آل تبدیل کرده است و طراحی جعبه‌دنده‌ی CVT با استفاده از مواد جدید، عملکرد آن را بهینه‌تر و قابل‌اطمینان‌تر ساخته است. یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها، طراحی و ساخت تسمه‌های فلزی برای اتصال پولی‌ها است. این تسمه‌ها که انعطاف‌پذیر هستند، از چندین نوار نازک فولادی (معمولاً بین 9 تا 12) تشکیل شده‌اند که قطعات فلزی محکم که به شکل کمان هستند را نگه می‌دارند.
تسمه‌های فلزی لغزش نداشته و مقاومت بالایی دارند؛ به همین دلیل می‌توانند توان بالاتری را منتقل کنند. همچنین این تسمه‌ها سریع‌تر از تسمه‌های لاستیکی هستند.
CVT حلقوی:
یکی دیگر از طرح‌های متداول گیربکس‌های CVT، مدل‌های حلقوی است که به‌جای پولی و تسمه از دیسک و غلتک استفاده می‌کنند. باوجوداینکه در نگاه اول، چنین سیستمی به‌طور کامل متفاوت به نظر می‌رسد، تمام اجزای آن، عملکردی مشابه به جعبه‌دنده‌های پولی‌دار دارند و هنگام کار همان نتیجه را خواهند داشت.
در جعبه‌دنده‌ی حلقوی، یکی از دیسک‌ها به منبع توان (ورودی) متصل است که معادل پولی محرک است و دیسک دیگر که معادل پولی متحرک است، به خروجی متصل است. غلتک‌ها یا چرخ‌ها که در بین دیسک‌ها قرار دارند، مانند تسمه عمل کرده و توان را از دیسک ورودی به دیسک خروجی منتقل می‌کنند.
چرخ‌ها به‌گونه‌ای ساخته شده‌اند که می‌توانند در دو جهت دوران کنند؛ یکی در جهت محور عمود بر دایره‌ی چرخ و دیگری نسبت به پین متصل‌شده که نزدیک یا دور شدن آن‌ها از دیسک‌ها را ممکن می‌سازد و محل تماس چرخ و دیسک را در نقاط مختلف قرار می‌دهد. زمانی که چرخ‌ها با دیسک محرک نزدیک به مرکز در تماس هستند، محل تماس چرخ‌ها و دیسک متحرک در لبه‌ی دیسک قرار می‌گیرد که در این شرایط، دور خروجی، افزایش و گشتاور خروجی، کاهش می‌یابد و همان معادل نسبت چرخ‌دنده‌ی پایین است.
برعکس، زمانی که محل تماس چرخ‌ها و دیسک محرک در لبه‌ها باشد، چرخ‌ها نزدیک به مرکز با دیسک متحرک تماس خواهند داشت و در این شرایط، دور خروجی، افزایش و گشتاور خروجی کاهش می‌یابد. این حالت نیز معادل نسبت چرخ‌دنده‌ی بالا است. در گیربکس CVT حلقوی، تنها با مقدار کمی چرخش چرخ‌ها می‌توان به نسبت چرخ‌دنده‌های مختلفی رسید. از مزیت‌های این سیستم، تغییر تقریباً آنی نسبت چرخ‌دنده پس از اعمال تغییر است.
CVT هیدرواستاتیک:
جعبه‌دنده‌های CVT پولی‌دار و حلقوی که بررسی شدند، از نوع سیستم‌های اصطکاکی هستند که با تغییر شعاع تماس تسمه یا چرخ‌ها بین دو جسم دوّار کار می‌کنند. در CVT هیدرواستاتیک از پمپ‌های جابجایی متغیر برای تغییر جریان هیدرواستاتیک استفاده می‌شود. در این نوع گیربکس، حرکت دورانی قسمت ورودی (محرک)، پمپ هیدرواستاتیک را فعال می‌کند.
این پمپ، انرژی دوران شفت را به انرژی جریان سیال تبدیل می‌کند. پس‌ازآن، با استفاده از موتور هیدرواستاتیکی که در سمت خروجی (متحرک) قرار گرفته، دوباره انرژی جریان سیال به انرژی دورانی شفت تبدیل می‌شود. اغلب، این سیستم با چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای و کلاچ‌ها ترکیب می‌شود تا سیستمی ترکیبی به نام جعبه‌دنده‌ی هیدرومکانیکی ایجاد شود.
سیستم هیدرومکانیکی، توان را از قسمت محرک به قسمت متحرک در سه حالت منتقل می‌کند. در سرعت پایین، توان به‌صورت هیدرولیکی و در سرعت بالا به‌صورت مکانیکی منتقل می‌شود و بین این دو حالت، هر دو سیستم مکانیکی و هیدرولیکی فعال می‌شوند. سیستم‌های هیدرومکانیکی برای کاربردهای سنگین مناسب هستند.
بیشتر بخوانید: تعمیر و نگهداری گیربکس خورشیدی
عیب یابی و تعمیر گیربکس دور متغیر:
| ایراد | منشأ احتمالی | راه حل |
|---|---|---|
| عدم شروع به کار محرک |
ایراد در منبع الکتریکی |
اتصالات الکتریکی را بررسی کنید. ممکن است افت ولتاژ منبع یا جریان ناکافی باعث این اشکال شده باشد. |
| عدم شروع به کار محرک |
ایراد در اتصالات الکتریکی |
نقشه‌ی الکتریکی را بررسی کرده و با اتصالات محرک، مطابقت دهید. |
| عدم شروع به کار محرک | بار بیش‌ازحد |
حداکثر بار قابل‌تحمل را از دستورالعمل‌های سازنده مشخص کرده و در صورت نیاز، بار متصل به خروجی جعبه‌دنده را کاهش دهید. |
| عدم حرکت جعبه‌دنده باوجود کار کردن الکتروموتور | یک یا چند قطعه از سیستم کوپلینگ آسیب دیده یا جدا شده است. | اتصالات را بررسی کنید. |
| عدم حرکت جعبه‌دنده باوجود کار کردن الکتروموتور |
جعبه‌دنده دچار آسیب شده است. |
جعبه‌دنده نیازمند تعمیر است. |
| صدای غیرمعمول | اضافه‌بار | بار خروجی را کاهش دهید. |
| صدای غیرمعمول | جعبه‌دنده دچار آسیب شده است. | جعبه‌دنده نیازمند تعمیر است. |
| دمای زیاد | اضافه‌بار | بار خروجی را کاهش دهید. |
| دمای زیاد | خنک‌کاری ناکافی | در صورت استفاده از فن، سرعت فن را افزایش دهید. جعبه‌دنده و الکتروموتور را تمیز کنید. |
| دمای زیاد | روغن‌کاری ناکافی | سطح روغن را مطابق با دستورالعمل‌ها به مقدار مناسب برسانید. |
| سرعتِ تنظیم بسیار پایین | سرعت کند به دلیل عواملی مانند خوردگی |
اهرم‌ها را با روغنی با خاصیت چسبندگی بالا آغشته کنید. |
| سرعت، تنظیم نمی‌شود. | اتصالات الکتریکی دستگاه به‌درستی وصل نشده‌اند. | مدار دستگاه را بررسی کرده و اتصالات را مطابق با آن تنظیم کنید. |
| محدوده‌ی سرعت قابل‌دسترس نیست. | کلیدهای جعبه‌دنده‌ی دورمتغیر، زودتر از موقع مناسب فعال می‌شوند. | سیستم‌های محدود‌کننده‌ی دور در جعبه‌دنده‌های دورمتغیر، متفاوت هستند. به‌طور مثال برخی از این جعبه‌دنده‌ها از بادامک استفاده می‌کنند که در این صورت باید بادامک به‌درستی تنظیم شود. |
| شل شدن اتصالات | ارتعاش | تا حد امکان از ارتعاش جعبه‌دنده جلوگیری کرده یا دامنه‌ی ارتعاش را به حداقل برسانید. این کار را می‌توان با تنظیم درست قطعات برای جلوگیری از خارج از محور بودن، تعویض قطعات ساییده‌شده و معیوب و صلب کردن محل اتصال انجام داد. |
قیمت گیربکس دور متغیر:
آتور صنعت وارد کننده انواع واریاتور 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 دور متغیر، دریافت لیست قیمت و مشاوره فنی رایگان با شماره تلفن 32004-031 تماس حاصل فرمایید.
| عنوان | قیمت |
|---|---|
| قیمت گیربکس دور متغیر موتوواریو (Motovario) | جهت دریافت لیست قیمت با شماره 32004-031 تماس بگیرید. |
| لیست قیمت واریاتور SEW | |
| قیمت گیربکس دور متغیر (NORD) |
نقد و بررسی در "گیربکس دور متغیر"