وظیفه گیربکس
وظیفه اصلی گیربکس این است که نیرو و سرعت ورودی را به سرعت و نیرویی متفاوت در خروجی تبدیل کند در حالی که میزان قدرت کلی ثابت و بدون تغییر باقی بماند. به عنوان مثال گیربکس های استفاده شده در خودرو، سرعت چرخشی بالای حاصل از موتور را به سرعت چرخشی آهسته ولی با گشتاور بالا در خروجی تبدیل می کند. برای به دست آوردن میزان گشتاور خروجی گیربکس نیاز به نسبت تبدیل گیربکس می باشد.
محاسبه گشتاور خروجی گیربکس
برای محاسبه گشتاور خروجی گیربکس ابتدا لازم است موارد زیر محاسبه و مشخص شود:
- توان الکتروموتور
- نسبت تبدیل گیربکس (نسبت تبدیل گیربکس به این معنا می باشد که گیربکس، سرعت ورودی را به همان میزان کاهش می دهد. به عنوان مثال اگر نسبت تبدیل گیربکس 4 باشید به این معنا است که گیربکس سرعت ورودی را تا 4 برابر کاهش می دهد.)
نحوه مشخص کردن نسبت تبدیل گیربکس
بهترین راه برای اطلاع از نسبت تبدیل یک گیربکس، مراجعه به کاتالوگ شرکت سازنده گیربکس می باشد. در صورتی که کاتالوگی در دسترس نبود، با دو روش که در ادامه به آن ها می پردازیم می توان نسبت تبدیل گیربکس را به دست آورد:
- تعداد دندانه های چرخ دنده
- قطر چرخ دنده
تعداد دندانه های چرخ دنده
با شمردن تعداد دندانه های موجود در چرخ دنده ورودی (چرخ دنده متصل به الکتروموتور) و چرخ دنده خروجی می توان نسبت تبدیل گیربکس صنعتی را بدست آورد. در این روش باید به این صورت عمل کرد که تعداد دندانه های چرخ دنده خروجی را (A) بر تعداد دندانه های چرخ دنده ورودی (B) تقسیم کرد و عدد به دست آمده نسبت تبدیل گیربکس می باشد.
تعداد دندانه های چرخ دنده ورودی (A)/ تعداد دندانه های چرخ دنده خروجی (A) = نسبت تبدیل گیربکس
مثال: اگر تعداد دندانه های چرخ دنده خروجی 30 و تعداد دندانه های چرخ دنده ورودی 20 باشد، نسبت تبدیل گیربکس صنعتی برابر 1.5 خواهد بود. نسبت تبدیل به این معنا می باشد که گیربکس سرعت ورودی را تا 3 برابر کاهش می دهد.
قطر چرخ دنده
در صورتی که امکان شمردن تعداد دنده های چرخ دنده ها وجود نداشت، می توان با اندازه گیری قطر چرخ دنده ها، نسبت تبدیل گیربکس را بدست آورد. در این روش باید به این صورت عمل کرد که قطر چرخ دنده خروجی (C) را بر قطر چرخ دنده ورودی (D) تقسیم کرد و عدد بدست آمده نسبت تبدیل گیربکس می باشد.
قطر چرخ دنده ورودی (D)/ قطر چرخ دنده خروجی (C) = نسبت تبدیل گیربکس
مثال: اگر شعاع چرخ دنده خروجی 30 سانتی متر و شعاع چرخ دنده ورودی 15 سانتی متر باشد، نسبت تبدیل گیربکس صنعتی برابر 2 خواهد بود. نسبت تبدیل به این معنا می باشد که گیربکس سرعت ورودی را تا سه برابر کاهش می دهد.
فرمول محاسبه گشتاور خروجی
روش اول: پس از مشخص شدن نسبت تبدیل گیربکس صنعتی، برای محاسبه گشتاور لازم است تا گشتاور الکتروموتور یا منبع توان متصل را متناسب با نسبت تبدیل گیربکس افزایش داد. مثال: هنگامی که گشتاور ورودی موتور 600 نیوتن متر باشد و نسبت گشتاور گیربکس 1 به 2 باشد، گشتاور خروجی 1200 نیوتن متر خواهد بود.
روش دوم: در صورت داشتن توان الکتروموتور و دور خروجی می توان با استفاده از فرمول زیر گشتاور خروجی را محاسبه کرد:
تأثیر راندمان گیربکس بر میزان گشتاور خروجی
برای به دست آوردن مقدار واقعی گشتاور خروجی گیربکس صنعتی لازم است تا گشتاور محاسبه شده را در میزان راندمان گیربکس که توسط کارخانه سازنده گیربکس محاسبه شده است، ضرب نمود. در محاسبات مهندسی اغلب راندمان گیربکس 100 در نظر گرفته می شود و این در حالی است که میزان قابل توجهی از قدرت و توان انتقالی توسط گیربکس به دلیل اصطکاک میان چرخ دنده ها کاهش یابد.
این میزان در چرخ دنده های پلاستیکی قابل صرف نظر است؛ ولی در چرخ دنده های سنگین و فولادی که برای کارهای بحرانی استفاده می شوند، لازم است تا حتما راندمان گیربکس در محاسبات لحاظ شود.