هنگام در نظر گرفتن و انتخاب یک گیربکس، عوامل بسیاری باید لحاظ شوند تا الزامات خاص کارایی برآورده گردد، هر چند در مورد انتخاب صحیح گیربکس صنعتی و محاسبه توان ورودی مورد نیاز برای موتور گیربکس مطالبی در وبلاگ سام تجهیز مطالبی منتشر شده که پیشنهاد میشود آنها را نیز مطالعه نمایید، اما در ادامه این مقاله نیز در مورد موارد اصلی که باید برای انتخاب گیربکس مناسب در نظر گرفته شوند نیز توضیحاتی ارائه شده است.
نسبت چرخدنده
مقادیر نسبت چرخدنده به صورت رابطهی همبستگی میان تعداد دندانههای دو چرخدندهی مختلف تعریف میشود. معمولاً تعداد دندانههای یک چرخدنده با محیط آن متناسب است. این یعنی چرخدندهای با محیط بزرگتر، تعداد دندانههای بیشتری خواهد داشت؛ بنابراین، رابطهی میان محیط دو چرخدنده نیز میتواند مقدار دقیقی از نسبت چرخدنده بدست دهد. به عنوان مثال، اگر یک چرخدنده 36 دندانه و دیگری 12 دندانه داشته باشد، نسبت چرخدنده 3:1 خواهد بود.
گشتاور خروجی
گشتاور خروجی به مقدار در نظر گرفته شده برای نسبت چرخدنده بستگی دارد. به منظور دستیابی به گشتاور خروجی زیاد، مقدار بزرگی برای نسبت چرخدنده باید انتخاب شود. اگر مقدار نسبت چرخدنده بزرگ باشد، سرعت شفت خروجی موتور کاهش خواهد یافت.
برعکس، با انتخاب یک مقدار کم برای نسبت چرخدنده، مقدار گشتاور خروجی که به سیستم تحویل میشود نیز کوچکتر خواهد بود و سرعت موتور در شفت خروجی بالاتر میرود. این موضوع نشان میدهد که گشتاور و سرعت رابطهی معکوس با یکدیگر دارند.
سرعت (RPM)
سرعت با نسبت چرخدنده در سیستم متناسب است. به عنوان مثال، اگر دندانههای چرخدندهی ورودی نسبت به چرخدندهی خروجی بیشتر باشد، نتیجه این است که سرعت در شفت خروجی زیاد میشود. از سوی دیگر، اگر سناریو برعکس بوده و تعداد دندانههای چرخدندهی خروجی از چرخدندهی ورودی بیشتر باشد، سرعت در شفت خروجی کاهش خواهد یافت. به طور کلی، سرعت خروجی را میتوان با تقسیم سرعت ورودی بر نسبت چرخدنده تعیین نمود. هرچه نسبت بزرگتر باشد، سرعت خروجی کمتر خواهد بود و بلعکس.
چیدمان چرخدنده
چیدمان چرخدنده یک طراحی مهندسی مبتکرانه است که مزایایی متعددی را در طراحی مرسوم سیستم چرخدندهای ثابت ارائه میدهد. ترکیب منحصربه فرد بازده انتقال توان همراه با ابعاد کوچک، امکان کاهش افت بازده را فراهم میکند. هر چه چیدمان چرخدنده (منظور چرخدندهی ساده، هلیکال، خورشیدی و حلزونی است) پربازدهتر باشد، امکان اینکه انرژی بیشتری انتقال یابد و به جای تبدیل شدن به افت حرارتی، به گشتاور تبدیل شود فراهم میگردد.
عامل کاربردی دیگری که باید در نظر گرفته شود توزیع بار است. از آنجایی که بار انتقال داده شده میان چندین سیاره تقسیم میشود، ظرفیت گشتاور افزایش مییابد. هر چه تعداد سیارهها در سیستم چرخدندهای بیشتر باشد قابلیت بار نیز افزایش یافته و چگالی گشتاور تشدید میگردد.
چیدمان چرخدندهها، با متعادل کردن سیستم، پایداری و سختی دورانی را بهبود میبخشد، اما این کار پیچیده است و هزینههای طراحی را افزایش میدهد.
چیدمان چرخدنده ها در گیربکس
از آنجایی که تعداد دندانههای چرخدنده در شبکهی چرخدندهها بیشتر است، گیربکسهای خورشیدی به ازای یک حجم و نسبت مشخص، چگالی گشتاور و سختی بالاتری (تقریباً سه برابر بیشتر در مورد حاضر) نسبت به واحدهایی با محور ثابت، دارند.
سیستم چرخدندهای با محور ثابت:
حجم = 1، گشتاور = 1، سختی = 1
سیستم چرخدندهای خورشیدی:
حجم = 1، گشتاور = 3، سختی = 3
چیدمانهای چرخدندهای دیگر، همانگونه که در بخش انواع گیربکسها در این راهنما اشاره شد، عبارتند از مخروطی (bevel)، هلیکال، سیکلوئید (cycloid)، ساده و حلزونی.
لقی
لقی به زاویهای که شفت خروجی گیربکس، بدون حرکت کردن شفت ورودی، میتواند حول آن بچرخد و یا به فاصلهی میان دندانههای دو چرخدندهی مجاور گفته میشود. در کاربردهایی که برگشت بار ندارند، الزامی برای در نظر گرفتن لقی وجود ندارد. البته در کاربردهای دقیق همراه با برگشت بار، مانند رباتیک، اتوماسیون، دستگاههای CNC و غیره، لقی در دقت و مکان یابی نقش حیاتی دارد.