گیربکس های صنعتی و ویژگی های آن ها

گیربکس های صنعتی به دلیل ایجاد گشتاورهای بالا و دورهای پایین در صنایع سنگین کاربرد بالایی دارند. در این جعبه دنده ها محورهای موازی با چرخ دنده های هلیکال قرار می گیرند و با داشتن چند محور و مدول دنده های متفاوت دورهای پایین و گشتاورهای بالا را تامین می کنند.

از ویژگی های دیگر گیربکس یا جعبه دنده صنعتی، قابلیت نصب گیربکس کمکی (AUXILIARY LOAD DRIVE) می باشد که توسط یک سیستم کلاچ(خلاص کن)گیربکس کمکی یا گیربکس اصلی از مدار کارکرد خارج شده و یکی ازجعبه دنده ها وارد مدار می شود.

این نوع از جعبه دنده ها به دلیل بزرگ بودن و قابلیت تحمل توان های بالا در ورودی گیربکس در صنایع سنگین همچون صنعت فولاد، صنعت روی، پتروشیمی،سیمان ،نئوپان سازی و مس مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین می توان گفت: از گیربکس های صنعتی در صنعت نورد فولاد ،در جابجایی های سنگین از قبیل دستگاه های انتقال مواد در معادن و کوره های ذوب ، پرس های سنگین ،چرثقیل های بزرگ جهت تامین گشتاور مورد نیاز پمپ های هیدرولیکی غول پیکر ،انواع اسیاب های موجود در معادن روی و مس ،آسیاب های بال میل و …. استفاده می کنند.

گیربکس و عوامل تاثیر گذار در انتخاب آن ها

گیربکس ها یا جعبه دنده ها می توانند در ازای کاهش دور، گشتاور را افزایش دهند یا در ازای کاهش گشتاور دور را افزایش دهند. در حالت ایده آل حاصلضرب دور در گشتاور در ورودی و خروجی گیربکسها ثابت می ماند، اما با توجه به تلفات انرژی در یک دستگاه مکانیکی این حاصلضرب در محور خروجی کمتر می شود.

عوامل تاثیر گذار در انتخاب یک نوع گیربکس عبارت اندز:

1.  نوع ماشینی که برای آن انتخاب شده است.
2. نوع انتقال بین موتور گیربکس ( مستقیم ، از طریق کوپلینگ کلاچ ، واریاتور)
3. آرایش محورها
4. مقدار بار شعاعی و یا پیشران و علل آن در گیربکسها
5. دمای محیط
6. شرایط محیط مانند گرد و خاکی بودن، رطوبتی بودن، یخ زدگی، استوایی
7. موتور محرک ( نوع و مشخصات )
8. مقدار بار شعاعی و یا پیشران و علل آن

گیربکس های دنده خورشیدی و نوع عملکرد آن ها

گیربکس های دنده خورشیدی در ساده ترین نوع خود، شامل یک دنده خورشیدی(Sun Gear )،دو یا چند دنده سیاره ای(Plannet Gear و دنده دوری یا کمربندی می باشند (Ring Gear ) . این دنده ها در حال درگیری دائم می باشند و دنده های سیاره ای توسط یک پوسته همه به هم متصلند و حول محور خود در این پوسته آزاد میچرخند.

به عنوان مثال از نوع استفاده و ساختار، عملکرد دنده های خورشیدی گیربکس به این صورت است که با وصل کردن دنده دوری به شفت ورودی که وسیله انتقال قدرت از موتور را به عهده دارد و با وصل کردن دنده های سیاره ای با شفت خروجی و با ثابت نگه داشتن دنده خورشیدی، اگر ما در این حالت دنده دور را بگردانیم دنده های سیاره ای به دور دنده های دوری می گردند(در ضمن در این حالت دنده خورشیدی ثابت است)و باعث می شود شفت ورودی در همان جهت شفت خروجی بچرخد، با این تفاوت که دور شفت خروجی کمتر از ورودی می باشد که در این حالت دنده سنگین یا (دنده یک) می باشد و یا اگر ما دنده خورشیدی را آزاد کنیم تا بچرخد هر کدام از چرخ دنده های دیگر را به هم متصل کنیم در این حالت هر دو شفت ورودی و خروجی در یک جهت می چرخند و سرعت آنها نیز برابر است مانند دنده چهار اتومبیلهای دارای گیربکس معمولی. نوع دیگر از طرز کار دنده های گیربکس های دنده خورشیدی به این صورت است که با ثابت نگاه داشتن دنده های سیاره ای و انتقال قدرت به دنده کمربندی، دنده خورشیدی عکس دنده کمربندی حرکت خواهد کرد.

گیربکس ها و توضیحاتی مختصر در مورد انواع آن ها

گیربکس ها ی اتوماتیک

در این دسته از گیربکس ها، تعویض دنده توسط چرخ دنده های خورشیدی صورت می پذیرد و به 3 دسته نیز تقسیم می شوند:

• گیربکس های اتوماتیک  و با عملکرد هیدرولیکی – مکانیکی
• گیربکس های الکترونیکی با عملکرد هیدرولیکی – الکترونیکی
• گیربکس های تیپ ترونیک (Tiptronic) با عملکرد هیدرولیکی – الکترونیکی

این نوع از گیربکس ها نیز یکی از رایچ ترین گیربکس های مورد استفاده در خودرو های نسل جدید می باشند. که با پیشرفت صنعت خودروسازی نمونه 7 سرعته این نوع از گیربکس ها از یکی از متداول ترین نوع از سیستم انتقال قدرت در اکثر خودروهای دیفرانسیل عقب می باشند.

گیربکس های دستی

این دسته از گیربکس ها به عنوان گیربکس های استاندارد شناخته می شود. که انتقال گشتاور خودرو به چرخ ها را توسط مجموعه ای از چرخ دنده ها که روی 2 میله ( شفت ) قرار دارد به صورت ورودی و خروجی انجام می دهند.

                                                                          

این نوع گیربکس، معمولا به 3دسته تقسیم می شوند ، (4،5 و 6) دنده که معمولا گیربکس های 4دنده بیشتر در دهه های 50 تا 70 میلادی مورد استفاده قرار می گرفتند. امروزه و با پیشرفت صنعت خودروسازی گیربکس های 5 دنده رایج ترین و پرکاربرد ترین سیستم انتقال قدرت می باشند. نوع کلاچ مصرفی در این گیربکسها از نوع خشک بوده و معمولا بصورت پدال در کنار ترمز خودرو قرار دارد ، دسته دنده در خودرو های قدیمی پشت فرمان و در خودرو های نسل جدید بر روی کنسول وسط قرار گرفته است.

گیربکس های خودکار یا نیمه اتوماتیک 

در این دسته از گیربکس ها تجهیزات پنوماتیکی و سنسور های الکترونیکی وظیفه تعویض دنده را دارند. این گیربکس ها معمولا 7سرعته بوده و از طریق پدال های نصب شده در پشت فرمان قابل کنترل می باشند.طرز کار این نوع گیربکس بسیار شبیه به گیربکس های دنده دستی می باشد ، و فقط راننده اقدام به تعویض دنده می کند و کلاچ خودرو به صورت هیدرولیک یا الکترونیکی عمل می کند.

از بارز ترین خودروهایی که از این نوع سیستم گیربکس استفاده می کند می توان به خودرو های بوگاتی ویرون و خودروهای فرمول 1اشاره کرد.

گیربکس های سری RAN و نوع کار کرد آن ها

گیربکس های سری  8-15-20-24-25-28-38-48 RAN دارای محفظه چدنی می باشند که از دیدگاه مهندسی دارای مقاومت بالایی هستند.

در این نوع گیربکس ها شافت های ورودی و خروجی با زاویه 90 درجه نسبت به هم ساخته شده اند که این انتقال حرکت توسط چرخ دنده های مخروطی انجام می شود و با اصلاحاتی که در آن صورت گرفته است کمترین میزان صدا را دارا می باشند.

درپوش های روغنکاری گیربکس های سری RAN 2 24-28-38-48 به گونه ای طراحی شده اند که در شرایط مختلف قابل نصب می باشند. گیربکس های بزرگتر یعنی RAN 28-38-48 را می توان با استفاده از یک کوپلینگ دنده ای و یک فلنچ ناقوسی شکل به الکتروموتور متصل کرد.

گیربکس های DCT (دو کلاچه) و نوع کارکرد آن ها

گیربکس های DCT همچون گیربکس های دستی از مجموعه چند چرخ دنده تشکیل شده‌اند، با این تفاوت که از دو کلاچ برای قطع و وصل نیرو دو محور چرخ دنده‌های زوج و فرد استفاده می‌کنند که چرخ‌ دنده‌های فرد بر روی یک محور مجزا با یک کلاچ مجزا و چرخ دنده‌های زوج بر روی محوری دیگر با کلاچ مستقل در یک مجموعه قرار می‌گیرند.

گیربکس های DCT یا به عبارت دیگر دو کلاچه نوعی از گیربکس های نیمه خودکار محسوب می شوند. هر دو کلاچ به صورت هم مرکز و در راستای دو محور قرار گرفته‌اند که کلاچ بیرونی و بزرگ‌تر وظیفه تعویض و درگیری چرخ دنده‌های فرد را بر عهده داشته و کلاچ داخلی و کوچک‌تر هم عمل درگیری دنده‌های زوج را انجام می‌دهد. این نوع جعبه دنده‌ها معمولا در حالت تمام اتوماتیک کار می‌کنند که امکان تعویض دنده دستی را هم در اختیار راننده قرار می‌دهند.
عملکرد تعویض دنده‌ها نیز توسط حسگرها و تجهیزات الکتریکی-هیدرولیکی صورت می گیرد که در حال حاضر در دو نوع پنج سرعته و شش سرعته بر روی محصولات تولیدی پورشه و نوع هفت سرعته آن هم توسط خودروسازن مختلف در خودروهای مسابقه و سوپر اسپرت مورد استفاده قرار می‌گیرد.

گیربکس CVT و نوع کار کرد آن

در گیربکس CVT خبری از چرخ دنده و خورشیدی و سیاره‌ای و... نسیت، بلکه اساس کار بر دوش دو پولی ورودی (محرک) و پولی خروجی (متحرک) و یک تسمه لاستیکی یا فلزی برای ارتباط این دو با یکدیگر می باشد. این نوع سیستم تبدیل و انتقال قدرت به سرعت در حال رشد بوده و کارخانجاتی همچون رنو، نیسان، جنرال موتورز، فولکس واگن، میتسوبیشی و... در حال استفاده و تحقیق و توسعه این نوع سیستم انتقال قدرت هستند.

اما وقتی که در یک خودرو در شرایط عادی راننده اقدام به تعویض دنده می‌کند، در جعبه دنده یا همان گیربکس موجب درگیر شدن دو چرخ دنده با اندازه و تعداد دندانه‌های متفاوت می‌شود که سبب بوجود آمدن ضریب دنده‌های گوناگون می‌شود و دور و گشتاور بر اساس این ضریب دنده از پیشرانه به چرخ‌ها منتقل می‌شود. این نحوه درگیری چرخ دنده‌ها در گیربکس های دستی کاربرد دارد که در مدل‌های اتوماتیک این نسبت دنده‌ها توسط درگیر شدن خورشیدی و قفسه و سیاره‌ای و چرخ دنده‌های رینگی بوجود می‌آید،

اساس کار گیربکس CVT همانطور که گفته شد بر مبنای دو پولی مخروطی شکل با سطحی شیب دار و یک تسمه ارتباط دهنده است که بر روی هر محور دو پولی از دو صفحه متحرک زاویه دار تشکیل شده که توسط نیروی هیدرولیکی روغن یا نیروی گریز از مرکز به یکدیگر نزدیک یا از هم دور می‌شوند که موجب تبدیل دور ورودی از پیشرانه می‌شوند. در پولی محرک ورودی نیرو از پیشرانه اگر دو صفحه به یکدیگر نزدیک شود، قطر پولی افزایش یافته و قطر تمسه پیچیده شده به دور آن هم افزایش می‌یابد و در طرف دیگر با افزایش قطر پولی اول، صفحات پولی دوم از یکدیگر دور شده و قطر پولی باریک‌تر می‌شود که سبب گشتاور خروجی کم و دور خروجی زیاد برای خودرو می‌شود و برعکس اگر قطر پولی محرک باریک‌تر و قطر پولی متحرک بیشتر شود، خودرو در لحظات اولیه حرکت قرار داشته و گشتاور خروجی بیشتر از دور خروجی می‌شود.
از مزایای استفاده از گیربکس CVT هم می‌توان به کاهش مصرف سوخت تا 18 درصد نسبت به جعبه دنده های خودکار معمولی، انتقال روان‌تر و یکنواخت بدون وقفه قدرت موتور، کارایی دینامیکی بالاتر، شتاب گیری بهتر، کارکرد دائمی موتور در بهینه‌ترین دور موتور، اشاره نمود.

گیربکس های PDK و نوع کارکرد آن ها

گیربکس های PDK نوعی از جعبه دنده های نیمه خودکار به شمار می‌روند که همانند گیربکس های دستی از مجموعه چند چرخ دنده تشکیل شده‌اند، با این تفاوت که از دو کلاچ برای قطع و وصل نیرو جهت درگیری چرخ دنده‌های زوج یا فرد استفاده می‌کنند و چرخ دنده‌های زوج و فرد به صورت مجزا بر روی دو محور مستقل و متفاوت قرار می‌گیرند.

گیربکس اتوماتیک با قابلیت تعویض دنده دستی PDK در واقع حروف مخفف شده Porsche DoppelKupplung می باشد که توسط کمپانی آلمانی پورشه در 7 سرعته متوالی به همراه کلاچ دوگانه توسعه و ساخته شده است که با سرعتی بالا و بدون وقفه در جریان انتقال قدرت عمل تعویض دنده را انجام می‌دهد که موجب شتاب بالا و کاهش مصرف سوخت و کاهش کله زنی خودرو در هنگام تعویض دنده و صد البته افزایش سطح رفاهی می‌شود.

در گیربکس های PDK در واقع دو جعبه دنده دستی مجزا با کلاچ‌های جداگانه هستند که کنار یکدیگر در یک محفظه واحد گنجانده شده‌اند و به عنوان یک سیستم یکپارچه انجام وظیفه می‌کنند. هر دو کلاچ به صورت هم مرکز و در راستای محور اصل خودشان در گیربکس قرار می‌گیرند و کلاچ اول با دنده‌های فرد و کلاچ دوم با چرخ دنده‌های زوج مجموعه ارتباط برقرار می‌کنند که با درگیر بودن دنده‌های فرد توسط کلاچ اول، دنده‌های زوج در حالت استندبای توسط کلاچ دوم برای تعویض دنده آماده می‌شوند تا در کسری از ثانیه و بدون ایجاد وقفه در خط انتقال قدرت، عمل تعویض دنده صورت گیرد.
این نوع گیربکس تولیدی پورشه بر روی محصولات این کمپانی و به خصوص بر روی مدل کیمن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

گیربکس های S Tronic و نوع عملکرد آن ها

گیربکس های S Tronic دارای قابلیت تعویض دنده دستی می باشد که به کمک یک کلاچ دوگانه تعبیه شده در ورودی آن عمل تعویض دنده را تسریع بخشیده است و همچنین کاهش چشمگیر مصرف سوخت و راندمان بالا را هم به همراه داشته است. و یک گیربکس ترکیبی اتوماتیک الکترونیکی به حساب می آید. اساس کار این نوع گیربکس نیز به گونه‌ای است که در حالت تعویض دنده اتوماتیک، کلاچ اول با چرخ دنده‌های فرد درگیر شده و کلاچ دوم هم همزمان با چرخ دنده‌های زوج ارتباط برقرار می‌کند، به طور واضح‌تر با درگیری کلاچ اول با دنده یک، کلاچ دوم دنده دو را برای درگیری آماده می‌کند و پس از تعویض دنده در کمتر از 0.4 ثانیه، کلاچ دوم به طور کامل با دنده دو درگیر شده و کلاچ اول مجدد دنده سوم را برای درگیری آماده می‌کند. در وضعیت تعویض دنده دستی در گیربکس اساس کار نیز به همین شکل پیش می‌رود، با این تفاوت که با حرکت اهرم دنده توسط راننده عمل تعویض دنده صورت می‌گیرد. این نوع جعبه دنده یعنی S Tronic هم به طور انحصاری در اختیار کمپانی آئودی بوده و بر روی محصولات مختلف آئودی مورد استفاه قرار می‌گیرد.

گیربکس های Step Tronic و نوع عملکرد آن ها

گیربکس های Step Tronic یکی از جعبه دنده های شش سرعته اتوماتیک الکترونیکی می باشد. تعویض دنده اتوماتیک به همراه قابلیت تعویض دنده دستی و مجهز به سیستم‌های کنترلی الکترونیکی اساس کار گیربکس استپ ترونیک را شکل داده‌اند که با حرکت اهرم دسته دنده به سمت چپ قابلیت تعویض دنده دستی گیربکس و با حرکت آن به سمت راست هم وضعیت تعویض دنده اتوماتیک آن فعال می‌شود. این نوع گیربکس توسط بی‌ام‌و تولید شده است که بر روی محصولات مختلف این کمپانی از جمله M3، M5 و M6 و... مورد استفاده قرار می‌گیرد.