گیربکس صنعتی حلزونی و مارپیچی-مارپیچ: راهنمای انتخاب، رتبه بندی گشتاور و ضریب سرویس

خرابی گیربکس در درایو کوره سیمان، نوار نقاله معدن یا بالابر جرثقیل هرگز فقط یک رویداد مکانیکی نیست. این یک توقف تولید است که بر حسب ساعت از دست رفتن خروجی، تن مواد فرآوری نشده و هزینه تعمیر یا تعویض اضطراری تحت فشار زمان اندازه گیری می شود. در صنایع سنگین، زمان خرابی گیربکس به طور معمول ده تا پنجاه برابر ارزش خود گیربکس هزینه دارد. با این حال، علت اصلی اکثر خرابی های زودرس گیربکس، نقص ساخت یا ضعف مواد نیست. انتخاب نادرست است: گیربکسی که تنها بر روی توان اسمی مشخص شده است، بدون اعمال فاکتورهای خدماتی که چرخه کار واقعی، بارگذاری ضربه و محیط حرارتی برنامه را در نظر می گیرند.

این راهنما چارچوب فنی کاملی را برای انتخاب گیربکس‌های صنعتی سنگین و کاهش‌دهنده‌های سرعت ارائه می‌دهد - شامل انتخاب نوع دنده، روش‌شناسی رتبه‌بندی گشتاور و توان، کاربرد ضریب سرویس بر اساس صنعت و نوع کاربرد، محاسبه استحکام دندان‌دنده بر اساس ISO 6336، محدودیت‌های توان حرارتی، الزامات طراحی محفظه، و حالت‌های خرابی ناشی از عدم تعیین مشخصات. این برای مهندسین کارخانه، مهندسین تدارکات و مدیران تعمیر و نگهداری نوشته شده است که نیاز به تعیین گیربکس های جایگزین یا جدید برای کاربردهای صنعتی دارند.

بخش 1: انتخاب نوع چرخ دنده - تطبیق معماری جعبه دنده با برنامه

اولین تصمیم در انتخاب گیربکس نوع دنده است - پیکربندی مراحل دنده که محدوده نسبت، کارایی، جهت شفت و پوشش فیزیکی گیربکس را تعیین می کند.

1.1 گیربکس های حلزونی شافت موازی

چرخ دنده های حلزونی دارای دندانه هایی با زاویه (زاویه مارپیچ، معمولاً 10-25 درجه) نسبت به محور چرخ دنده هستند. این بدان معنی است که چندین دندان به طور همزمان در تماس هستند و باعث ایجاد موارد زیر می شوند:

• عملکرد صاف و بی صدا - درگیر شدن تدریجی دندانه باعث کاهش بار ضربه ای در مقایسه با چرخ دنده های خار می شود.

• ظرفیت بار بالا - نسبت تماس بزرگتر (دانه های بیشتری که بار را به اشتراک می گذارند) امکان انتقال گشتاور بالاتر در واحد اندازه دنده را فراهم می کند.

• راندمان بالا - معمولاً 98 تا 99 درصد در هر مرحله برای چرخ دنده های مارپیچ با طراحی خوب

گیربکس های حلزونی گزینه استاندارد برای موارد زیر هستند:

• بالابر جرثقیل و درایوهای مسافرتی - که در آن عملیات بی صدا و راندمان بالا مورد نیاز است

• درایوهای نوار نقاله - جایی که محورهای ورودی و خروجی موازی هستند

• درایوهای پمپ و کمپرسور - کار مداوم، بارگذاری شوک متوسط

• کاهنده های چند مرحله ای - 2، 3، یا 4 مرحله برای نسبت های کاهش بالا (تا 400:1 در یک واحد 4 مرحله ای)

محدودیت گیربکس های مارپیچ شافت موازی این است که شفت های ورودی و خروجی موازی هستند - آنها نمی توانند بدون اضافه کردن یک مرحله اریب یا کرم، یک درایو با زاویه راست ارائه کنند.

1.2 گیربکس های مخروطی-مارپیچ (درایوهای با زاویه راست)

یک گیربکس مخروطی-مارپیچ یک مرحله اول دنده مخروطی (که تغییر زاویه محور 90 درجه را فراهم می کند) با یک یا چند مرحله مارپیچ (که بخش عمده ای از کاهش سرعت را فراهم می کند) ترکیب می کند. این پیکربندی استانداردی است برای:

• درایوهای کوره - موتور معمولاً به موازات محور کوره نصب می شود و به یک درایو با زاویه سمت راست به پینیون نیاز دارد.

• درایوهای آسیاب - هندسه مشابه درایوهای کوره

• درایوهای سفر جرثقیل - جایی که محور موتور بر جهت حرکت عمود است

• درایوهای نوار نقاله - جایی که محور قرقره سر عمود بر محور موتور است

مرحله مخروطی پیچیدگی بیشتری را ایجاد می کند - چرخ دنده های مخروطی برای حفظ تماس صحیح دندان نیاز به موقعیت محوری دقیق دارند و هندسه دندانه چرخ دنده مخروطی نسبت به دندانه های چرخ دنده مارپیچی برای ساخت سخت تر است. این باعث می شود گیربکس های مارپیچ اریب گران تر از واحدهای شفت موازی با درجه گشتاور معادل باشند، اما آنها تنها راه حل عملی در زمانی که نیاز به درایو با زاویه سمت راست است، هستند.

1.3 گیربکس های سیاره ای

گیربکس های سیاره ای (epicyclic) از یک چرخ دنده خورشیدی، چرخ دنده های سیاره ای و یک چرخ دنده حلقه در یک پیکربندی کواکسیال استفاده می کنند. بار به طور همزمان بین چند چرخ دنده سیاره تقسیم می شود و به این ترتیب:

• چگالی توان بسیار بالا - گشتاور بیشتر در واحد وزن و حجم نسبت به طرح های شفت موازی

• ورودی و خروجی کواکسیال - شفت های ورودی و خروجی در یک محور قرار دارند

• راندمان بالا - معمولاً 97-99٪ در هر مرحله

گیربکس های سیاره ای برای موارد زیر ترجیح داده می شوند:

• محرک چرخ (تجهیزات سیار، وینچ) - طراحی فشرده و کواکسیال که در داخل توپی چرخ قرار می گیرد

• کاهنده های تک مرحله ای با نسبت بالا - نسبت تا 10:1 در یک مرحله سیاره ای منفرد

• گیربکس های توربین بادی - که در آن وزن و فشردگی بسیار مهم است

محدودیت در پیچیدگی و هزینه ساخت است - گیربکس های سیاره ای به ساخت دقیق چرخ دنده حلقه، حامل سیاره و چرخ دنده های سیاره ای متعدد نیاز دارند، که همگی باید تولید و مونتاژ شوند تا تلورانس های محدودی داشته باشند.

1.4 گیربکس کرم

گیربکس های حلزونی از یک کرم (دنده پیچ مانند) استفاده می کنند که با یک چرخ حلزونی مشبک شده است. آنها ارائه می دهند:

• نسبت های بسیار بالا در یک مرحله - نسبت های 10:1 تا 100:1 استاندارد هستند

• درایو با زاویه راست - شفت های ورودی و خروجی عمود هستند

• قابلیت خود قفل شدن - در نسبت های بالا، چرخ دنده حلزونی خود قفل می شود (نمی توان آن را به عقب هدایت کرد)، برای بالابرها و سیستم های موقعیت یابی مفید است.

محدودیت بحرانی راندمان پایین است - چرخ دنده های حلزونی معمولاً 50-90٪ بازده بسته به نسبت دارند، در مقایسه با 98-99٪ برای چرخ دنده های مارپیچ. برای کاربردهای پرقدرت و کار مداوم، اتلاف توان در گیربکس حلزونی گرمای قابل توجهی تولید می کند و هزینه عملیاتی عمده را نشان می دهد. بنابراین گیربکس‌های کرمی به کاربردهای کم‌توان (معمولاً کمتر از 75 کیلووات برای کار مداوم) یا کاربردهای متناوب که در آن افت بازده قابل قبول است محدود می‌شوند.

1.5 خلاصه انتخاب نوع دنده

بخش 2: رتبه بندی گشتاور و توان - روش صحیح

تنها شایع ترین علت خرابی زودرس گیربکس، انتخاب تنها بر اساس توان اسمی موتور، بدون اعمال فاکتورهای سرویس است. این بخش روش شناسی صحیح را ارائه می دهد.

2.1 سه محدودیت قدرت/گشتاور

هر گیربکس صنعتی دارای سه حد امتیاز مشخص است و گیربکس باید هر سه مورد را برآورده کند:

1. رتبه بندی قدرت مکانیکی (استحکام دندانه دنده)

حداکثر گشتاوری که دندانه های چرخ دنده می توانند بدون شکست خستگی یا سوراخ شدن سطح منتقل کنند. این رتبه ای است که معمولاً در کاتالوگ ها ذکر می شود و بر اساس ISO 6336 یا AGMA 2101 محاسبه می شود.

2. رتبه بندی توان حرارتی

حداکثر توان پیوسته گیربکس می تواند به عنوان گرما بدون اینکه دمای روغن از حد مجاز فراتر رود (معمولاً 80 تا 95 درجه سانتیگراد برای روغن معدنی) از بین می برد. برای کاربردهای چرخه کاری بالا، درجه حرارت ممکن است کمتر از درجه مکانیکی باشد - گیربکس قبل از از کار افتادن مکانیکی دنده ها بیش از حد گرم می شود.

3. تحمل رتبه عمر

حداکثر بارهای شعاعی و محوری که یاتاقان های شافت ورودی و خروجی می توانند برای طول عمر مورد نیاز تحمل کنند (معمولاً 20000 تا 50000 ساعت برای کاربردهای صنعتی). بارهای آویزان شده از چرخ دنده های زنجیر، قرقره های تسمه یا کوپلینگ های نصب شده بر روی پسوند شفت باید شامل شوند.

2.2 محاسبه گشتاور خروجی مورد نیاز

گشتاور خروجی مورد نیاز در شفت خروجی گیربکس:

کجا:

= توان نامی موتور (W)

= راندمان گیربکس (از 0.96 برای مارپیچ 3 مرحله ای استفاده کنید؛ 0.94 برای مارپیچ اریب)

= نسبت دنده کل

= سرعت زاویه ای شفت خروجی (rad/s) =

مثال: موتور 132 کیلووات، گیربکس مارپیچ 3 مرحله ای، نسبت 45:1، سرعت خروجی 33 دور در دقیقه:

صبر کنید - روش صحیح محاسبه گشتاور خروجی از گشتاور ورودی است:

2.3 بکارگیری عوامل خدمات - مرحله حیاتی

خدمات عامل (

، که به آن فاکتور کاربردی یا نیز می گویند

در ISO 6336) این واقعیت را توضیح می دهد که حداکثر گشتاور واقعی در برنامه از گشتاور اسمی موتور بیشتر است. تعیین می شود:

• نوع ماشین رانده - ماشین محرک چقدر شوک و اضافه بار ایجاد می کند؟

• نوع محرک اصلی - موتور چقدر تغییر گشتاور تولید می کند؟

• ساعات کار روزانه - گیربکس چند ساعت در روز کار می کند؟

مرحله 1: فاکتور کاربردی (ماشین محرک).

مرحله 2: عامل محرک اصلی

مرحله 3: فاکتور ساعات کار

فاکتور خدمات ترکیبی:

گشتاور طراحی:

گیربکس انتخابی باید دارای گشتاور خروجی نامی باشد

.

2.4 مثال کار شده: انتخاب درایو آسیاب توپ

داده شده:

• موتور 250 کیلووات، 1480 دور در دقیقه، قفس سنجابی، استارت DOL

• سرعت آسیاب مورد نیاز: 18 دور در دقیقه

• کاربرد: آسیاب گلوله ای (شوک سنگین)

• ساعات کار: 24 ساعت در روز (پیوسته)

مرحله 1: نسبت مورد نیاز

مرحله 2: گشتاور خروجی

مرحله 3: فاکتور خدمات

مرحله 4: گشتاور طراحی

گیربکسی که تنها بر اساس گشتاور خروجی اسمی (124.6 kN·m) انتخاب می شود، 2.6× کوچکتر خواهد بود. برای این کاربرد انتخاب صحیح نیاز به گیربکسی با حداقل گشتاور خروجی 327 kN·m دارد.

بخش 3: رتبه بندی استحکام دندان دنده - مبانی ISO 6336

درک نحوه محاسبه استحکام دندانه دنده به مهندسان کمک می کند تا رتبه بندی گیربکس را ارزیابی کنند و تشخیص دهند که چه زمانی رتبه بندی کاتالوگ سازنده خوش بینانه است.

3.1 دو حالت شکست دندان دنده

خستگی خمشی (شکستگی ریشه دندان):

ریشه دندان بیشترین تنش در یک دندان دنده تحت بار است. تنش چرخه‌ای خمشی در ریشه باعث ایجاد و انتشار ترک‌های خستگی و در نهایت شکستگی دندان می‌شود. شکستگی ریشه دندان یک شکست فاجعه بار است - قطعه دندان شکسته معمولاً دندان های مجاور و محفظه گیربکس را از بین می برد.

تنش خمشی در ریشه دندان عبارت است از:

کجا:

= نیروی مماس دندان (N)

= عرض صورت (میلی متر)

= ماژول معمولی (mm)

= فاکتور شکل دندان

= فاکتور اصلاح استرس

= ضریب کاربرد (= ضریب سرویس

)

= ضریب دینامیکی (ارتعاش مش دنده را در نظر می گیرد)

= ضریب توزیع بار صورت (بار ناهموار در عرض دندان را محاسبه می کند)

= ضریب توزیع بار عرضی

[3]

خستگی تماسی ( سوراخ کردن / پوسته شدن):

لبه دندان (سطح کار دندان) تحت فشار تماس چرخه ای هرتزی به عنوان مش دندان قرار می گیرد. این باعث ایجاد ترک‌های خستگی زیرسطحی می‌شود که به سطح منتشر می‌شوند و حفره‌هایی (فصله‌های کوچک) در جناح دندان ایجاد می‌کنند. حفره شدید منجر به پوسته شدن (شکستگی سطحی در مقیاس بزرگ) و در نهایت شکست دندان می شود.

تنش تماسی در پهلوی دندان عبارت است از:

کجا:

= ضریب کشش (برای فولاد-فولاد: 189.8

)

= ضریب ناحیه (هندسه دندان را محاسبه می کند)

= ضریب نسبت تماس

= ضریب زاویه مارپیچ

= قطر گام پینیون (میلی متر)

= نسبت دنده مرحله

3.2 مواد و عملیات حرارتی برای استحکام دندان دنده

تنش های مجاز

و

کاملاً به مواد دنده و عملیات حرارتی بستگی دارد:

بینش کلیدی: چرخ دنده های کربن دار و سخت شده (20CrMnTi، 17CrNiMo6) دارای محدودیت های خستگی تماس هستند (

) که 2.5-2.7× بالاتر از چرخ دنده های سخت شده (42CrMo Q&T) هستند. برای یک اندازه دنده معین، چرخ دنده های کربن دار می توانند 2.5× گشتاور بیشتری را قبل از شکست حفره ای منتقل کنند. به همین دلیل است که همه گیربکس های صنعتی با کارایی بالا از دنده های کربن دار و زمینی استفاده می کنند.

3.3 اهمیت سنگ زنی دنده

پس از کربوریزاسیون و کوئنچ، دندانه‌های چرخ دنده به دلیل تنش‌های حرارتی فرآیند عملیات حرارتی کمی تغییر شکل می‌دهند. اگر چرخ دنده ها در حالت خاموش (بدون ساییدن) استفاده شوند، مشخصات دندانه و خطاهای سرب زیاد است و باعث می شود:

• توزیع بار ناهموار در عرض دندان -

  

  و

  

  به طور قابل توجهی افزایش یابد

• بارهای دینامیکی بالا -

  

  به دلیل خطاهای پروفیل که باعث ضربه مش می شود افزایش می یابد

• سر و صدا و لرزش - در بسیاری از برنامه ها غیر قابل قبول است

چرخ دنده پس از عملیات حرارتی، هندسه صحیح دندان را بازیابی می کند، خطاهای پروفیل و سرب را به کمتر از 5 میکرومتر کاهش می دهد و به فاکتورهای توزیع بار اجازه می دهد تا به حداقل های نظری خود نزدیک شوند. برای گیربکس های صنعتی سنگین، سنگ زنی دنده اختیاری نیست - این یک نیاز برای دستیابی به ظرفیت گشتاور نامی است.

بخش 4: درجه بندی توان حرارتی و خنک کننده

4.1 چرا رتبه بندی حرارتی مهم است

در گیربکس، تلفات توان (به دلیل اصطکاک توری دنده، اصطکاک یاتاقان و ریزش روغن) به گرما تبدیل می شود. اگر نرخ تولید گرما از سرعت اتلاف گرمای محفظه گیربکس بیشتر شود، دمای روغن تا زمانی که به حالت تعادل پایدار برسد افزایش می یابد. اگر این دمای تعادل از دمای مجاز روغن بیشتر شود (معمولاً 80-95 درجه سانتیگراد برای روغن معدنی، 100-110 درجه سانتیگراد برای روغن مصنوعی)، روغن به سرعت تجزیه می شود، ویسکوزیته و توانایی تشکیل فیلم را از دست می دهد - که منجر به تسریع سایش دنده و یاتاقان می شود.

نرخ تولید گرما عبارت است از:

برای گیربکس 250 کیلووات با راندمان 96 درصد:

اتلاف گرمای جابجایی طبیعی از محفظه گیربکس به صورت زیر است:

کجا

ضریب انتقال حرارت است (معمولا 12-18 W/m²·K برای محفظه چدنی با همرفت طبیعی) و

مساحت سطح مسکن است.

اگر

در دمای مجاز روغن، گیربکس به خنک کننده اجباری نیاز دارد - یا یک فن خنک کننده در شفت ورودی، یک خنک کننده روغن خارجی (مبدل حرارتی) یا هر دو.

4.2 رتبه بندی حرارتی با روش خنک کننده

برای آسیاب گلوله ای و درایوهای کوره ای که 24 ساعت در روز کار می کنند، تقریباً همیشه یک خنک کننده روغن خارجی مورد نیاز است. تعیین گیربکس بدون تأیید درجه حرارتی برای کار مداوم در دمای واقعی محیط یک اشتباه رایج و پرهزینه است.

4.3 انتخاب ویسکوزیته برای روغن گیربکس

ویسکوزیته روغن دنده باید با دمای کارکرد و سرعت خط گام چرخ دنده ها مطابقت داشته باشد:

برای گیربکس‌ها در کارخانه‌های فولاد، کارخانه‌های سیمان یا سایر محیط‌های با دمای بالا که دمای محیط به طور منظم از 40 درجه سانتی‌گراد بیشتر می‌شود، یک درجه ویسکوزیته از توصیه استاندارد بالاتر بروید.

قسمت 5: طراحی مسکن و چیدمان بلبرینگ

5.1 الزامات سختی مسکن

محفظه گیربکس صرفاً محفظه ای برای چرخ دنده ها و روغن نیست، بلکه یک عنصر ساختاری است که تراز دقیق دنده مورد نیاز برای تماس صحیح دندان را حفظ می کند. انحراف محفظه تحت بار باعث عدم تراز دنده می شود که ضریب توزیع بار صورت را افزایش می دهد.

و سطح تماس موثر دندان را کاهش می دهد.

برای گیربکس های صنعتی سنگین، محفظه باید به گونه ای طراحی شود که عدم تراز مش دنده را به موارد زیر محدود کند:

برای چرخ دنده ای با عرض 200 میلی متر:

این مستلزم:

• دیوارهای محفظه ضخیم - حداقل ضخامت دیوار 1.5-2.0× ماژول چرخ دنده برای بدنه های چدنی

• ساختار آجدار - دنده هایی که سوراخ های بلبرینگ را به پایه محفظه متصل می کند و از انحراف تحت نیروی جداسازی دنده جلوگیری می کند.

• محفظه های بلبرینگ با حفاری دقیق - تراز حفره یاتاقان در 0.02 میلی متر بین دو یاتاقان که از هر شفت پشتیبانی می کنند

5.2 انتخاب بلبرینگ و محاسبه عمر

بلبرینگ های یک گیربکس صنعتی باید دارای موارد زیر باشند:

• بارهای شعاعی ناشی از نیروی جداسازی دندانه دنده و وزن شفت ها و چرخ دنده ها

• بارهای محوری ناشی از نیروهای رانش چرخ دنده مارپیچ و نیروهای محوری چرخ دنده مخروطی

• بارهای آویزان از کوپلینگ ها، چرخ دنده ها یا قرقره های نصب شده بر روی پسوند شفت

عمر رتبه بندی اولیه (

) یک بلبرینگ است:

کجا:

= درجه بندی بار دینامیکی پایه بلبرینگ (N) - از کاتالوگ بلبرینگ

= بار تحمل دینامیکی معادل (N) - محاسبه شده از بارهای شعاعی و محوری

= 3 برای بلبرینگ. 10/3 برای یاطاقان غلتکی

= سرعت چرخش بلبرینگ (rpm)

عمر بلبرینگ هدف برای گیربکس های صنعتی:

• کاربردهای صنعتی استاندارد:

  

  ساعت

• صنعت فرآیند پیوسته (سیمان، فولاد):

  

  ساعت

• کاربردهای حیاتی (محرک کوره، درایو جرثقیل ملاقه):

  

  ساعت

5.3 انتخاب مهر و موم شفت

مهر و موم شفت گیربکس از نشت روغن در پسوند شفت جلوگیری می کند. برای گیربکس های صنعتی سنگین:

• مهر و موم لبه شعاعی (PTFE یا NBR): استاندارد برای سرعت شفت کمتر از 8 متر بر ثانیه در لبه آب بند. ساده، کم‌هزینه، اما کم‌هزینه - در هر تعمیر اساسی جایگزین کنید.

• مهر و موم لابیرنت: بدون تماس - بدون سایش، عمر نامحدود. برای جلوگیری از ورود به گیربکس (دریچه تنفس) به یک فشار مثبت جزئی نیاز دارید. برای شفت های پر سرعت و محیط های گرد و غبار ترجیح داده می شود.

• مهر و موم های مکانیکی صورت: برای محیط های بسیار گرد و غبار یا مرطوب (آسیاب های سیمان، معدن). هزینه بالاتر اما حذف آلودگی برتر.

برای گیربکس ها در کارخانه های سیمان یا سایر محیط های پر گرد و غبار، مهر و موم های لابیرنتی یا مهر و موم های مکانیکی صورت را مشخص کنید - آب بند های لبه استاندارد به سرعت در اثر آلودگی گرد و غبار ساینده از بین می روند.

قسمت 6: انتخاب گیربکس برای کاربردهای خاص صنعتی سنگین

6.1 جرثقیل بالابر و درایوهای مسافرتی

نوع گیربکس: مارپیچ شفت موازی (بالابر). اریب-مارپیچ (سفر)

الزامات کلیدی:

• ظرفیت گشتاور راه اندازی بالا - موتورهای جرثقیل در هنگام راه اندازی گشتاور نامی 2.0-2.5× تولید می کنند

• مقاومت در برابر ضربه - وانت بار باعث ایجاد نوک گشتاور ضربه ای می شود

• پاکت جمع و جور - باید در داخل کامیون انتهایی جرثقیل یا بدنه بالابر قرار گیرد

• راندمان بالا - تولید گرما را در ساختار جرثقیل محصور کاهش می دهد

ضریب سرویس: 1.75-2.5× بسته به کلاس وظیفه جرثقیل (به ما مراجعه کنید راهنمای انتخاب کوپلینگ درام برای تعاریف کلاس وظیفه)

مواد دنده: 20CrMnTi کربوره شده و برای تمام مراحل آسیاب شده - حد خستگی تماس بالا برای بارگذاری ضربه در چرخه های کاری جرثقیل ضروری است.

6.2 درایو آسیاب گلوله ای و آسیاب SAG

نوع گیربکس: مارپیچی-مارپیچ (برای رانندگی با زاویه سمت راست به پینیون) یا مارپیچ محور موازی (برای درایو درون خطی)

الزامات کلیدی:

• ظرفیت گشتاور فوق العاده - آسیاب های گلوله ای از جمله کاربردهای با بالاترین گشتاور در صنعت هستند

• عملکرد 24 ساعته مداوم - درجه حرارتی بسیار مهم است

• مقاومت در برابر شوک بالا - ضربه شارژ آسیاب باعث افزایش شدید گشتاور در هنگام راه اندازی و کار می شود

• عمر طولانی - تعویض گیربکس آسیاب یک رویداد عمده تعمیر و نگهداری است که نیاز به پشتیبانی جرثقیل دارد

ضریب سرویس: 2.0–2.5× (شوک شدید + عملکرد مداوم 24 ساعته)

خنک کننده: خنک کننده روغن خارجی برای آسیاب های > 500 کیلو وات اجباری است

جنس چرخ دنده: 17CrNiMo6 کربوره و زمین - حداکثر استحکام دندان برای چرخه کاری شدید

6.3 درایوهای کوره دوار

نوع گیربکس: اریب-مارپیچ (محرک با زاویه سمت راست از موتور تا پینیون کوره)

الزامات کلیدی:

• نسبت کاهش بسیار بالا (معمولاً 100:1 تا 300:1 کل)

• خروجی بسیار صاف و کم لرزش - پوسته کوره به بارگذاری دینامیکی حساس است

• عمر طولانی (10-20 سال بین تعمیرات اساسی)

• قابلیت درایو کمکی - باید بتواند کوره را با سرعت آهسته به حرکت درآورد (درایو خزشی) برای نگهداری و یکسان سازی حرارتی

ضریب سرویس: 1.5–2.0× (شوک متوسط، اما عملکرد مداوم 24 ساعته)

الزامات ویژه: محل انبساط حرارتی - پوسته کوره در طول عملیات 50-200 میلی متر به صورت محوری منبسط می شود. شفت خروجی گیربکس باید این را از طریق یک کوپلینگ انعطاف پذیر یا آرایش پینیون شناور بسازد.

برای اطلاعات بیشتر در مورد تراز سیستم محرک کوره، ما را ببینید راهنمای تراز کردن کوره دوار.

6.4 درایوهای نوار نقاله

نوع گیربکس: مارپیچی شفت موازی (متداول ترین) یا اریب مارپیچ (جایی که درایو با زاویه سمت راست بر اساس طرح مورد نیاز است)

الزامات کلیدی:

• مقاومت در برابر ضربه متوسط ​​- نوار نقاله ها در مقایسه با آسیاب ها و سنگ شکن ها بارگیری نسبتاً نرمی دارند

• راندمان بالا - درایوهای نوار نقاله به طور مداوم کار می کنند. بهره وری مستقیماً بر هزینه عملیاتی تأثیر می گذارد

• ظرفیت بار بیش از حد - شفت قرقره محرک بار شعاعی قابل توجهی را به محور خروجی گیربکس اعمال می کند.

ضریب سرویس: 1.25-1.75× بسته به نوع نوار نقاله و روش شروع

بررسی بار آویزان: همیشه بار شعاعی بر روی بلبرینگ محور خروجی را از روی کشش تسمه محاسبه کنید و نسبت به بار آویزان سازنده گیربکس بررسی کنید.

6.5 درایوهای سنگ شکن (فک، مخروط، چرخشی)

نوع گیربکس: مارپیچی اریب یا مارپیچ محور موازی

الزامات کلیدی:

• مقاومت در برابر ضربه شدید - درایوهای سنگ شکن بالاترین نسبت گشتاور اوج به میانگین را در صنعت تجربه می کنند.

• ظرفیت گشتاور بالا - درایوهای سنگ شکن معمولاً بارگذاری زیادی دارند

• جلوه چرخ لنگر - بسیاری از درایوهای سنگ شکن از چرخ طیار برای جذب حداکثر گشتاور استفاده می کنند. گیربکس باید برای گشتاوری که از طریق فلایویل منتقل می شود رتبه بندی شود، نه فقط گشتاور موتور

ضریب سرویس: 2.0–3.0× (شوک بسیار سنگین)

نکته ویژه: برای سنگ شکن های فکی، حداکثر گشتاور در طول چرخه خرد کردن می تواند 5-8 × گشتاور متوسط ​​باشد. گیربکس باید برای این حداکثر گشتاور درجه بندی شود، نه گشتاور متوسط. ما را ببینید شفت های فولادی فورج شده در مقابل ریخته گری برای سنگ شکن ها برای راهنمایی مشخصات شفت مرتبط.

قسمت 7: بازرسی گیربکس، تعمیر و نگهداری و تجزیه و تحلیل خرابی

7.1 برنامه تعمیر و نگهداری معمول

7.2 تجزیه و تحلیل روغن - با ارزش ترین ابزار تشخیصی

آنالیز روغن مقرون به صرفه ترین ابزار پایش وضعیت برای گیربکس های صنعتی است. یک نمونه روغن سه ماهه که به آزمایشگاه ارسال می شود:

• اندازه گیری ویسکوزیته - تخریب و آلودگی روغن را تشخیص می دهد

• محتوای آب - شکست یا میعان آب را تشخیص می دهد

• تعداد ذرات و توزیع اندازه - بقایای سایش را از چرخ دنده ها و یاتاقان ها تشخیص می دهد

• تجزیه و تحلیل عنصری (ICP) - منبع ضایعات سایش را شناسایی می کند (آهن = سایش چرخ دنده / شفت؛ مس = سایش یاتاقان برنز؛ کروم = سایش نژاد یاتاقان)

• عدد اسیدی (AN) - سطح اکسیداسیون روغن را اندازه گیری می کند

آستانه عمل:

7.3 حالت های رایج شکست

حالت شکست 1: سوراخ شدن دندان (خستگی تماس)

شکل ظاهری: دهانه های کوچک (حفره ها) در کناره دندان، به طور معمول در دندوم (زیر خط زمین). حفره شدن پیشرونده در نهایت منجر به پوسته شدن و شکستگی دندان می شود.

علت اصلی: استرس تماس بیش از حد خستگی مواد - ناشی از گیربکس کم اندازه (ضریب سرویس ناکافی)، سختی ناکافی سطح دندان، یا روغن آلوده که باعث کاهش لایه روانکاری می شود.

پیشگیری: عوامل خدماتی صحیح را اعمال کنید. دنده های کربن دار و زمینی را مشخص کنید. حفظ تمیزی روغن و ویسکوزیته صحیح.

حالت شکست 2: شکستگی ریشه دندان

شکل ظاهری: شکستگی کامل یک یا چند دندان در ریشه. فاجعه بار - قطعه دندان شکسته دندان های مجاور را از بین می برد.

علت اصلی: تنش خمشی بیش از حد خستگی ماده - ناشی از اضافه بار شدید (انسداد سنگ شکن، ضربه بار آسیاب)، شعاع ناکافی ریشه دندان، یا نقص مواد.

پیشگیری: فاکتورهای خدمات بار ضربه را اعمال کنید. شعاع کافی ریشه دندان (فیله سخاوتمندانه) را مشخص کنید. از روکش های دنده آهنگری با ساختار دانه کنترل شده استفاده کنید.

حالت شکست 3: ساییدگی (ساییدگی چسب)

شکل ظاهری: کناره های دندان خشن و خراشیده با انتقال مواد بین دندان های جفت شونده. به طور ناگهانی رخ می دهد، معمولاً در هنگام راه اندازی یا اضافه بار.

علت اصلی: خرابی لایه روغن روان کننده - ناشی از ویسکوزیته ناکافی روغن، دمای بیش از حد روغن، سرعت خط گام بیش از حد برای درجه روغن، یا آلودگی.

پیشگیری: ویسکوزیته روغن صحیح را برای دما و سرعت کار انتخاب کنید. حفظ دمای روغن زیر 90 درجه سانتیگراد؛ از افزودنی های EP (فشار شدید) برای گیربکس های پر بار و کم سرعت استفاده کنید.

حالت شکست 4: خرابی بلبرینگ

شکل ظاهری: افزایش ارتعاش، صدا، افزایش دمای روغن، در نهایت تشنج.

علت اصلی: عمر ناکافی یاتاقان (بیرینگ کم حجم یا اضافه بار)، رسیدن روغن آلوده به یاتاقان، جریان روانکاری ناکافی به یاتاقان، یا پیش بارگذاری نادرست یاتاقان.

پیشگیری: بلبرینگ را بررسی کنید

محاسبه عمر شامل تمام بارها (شعاعی + محوری + آویزان) است. حفظ پاکیزگی روغن؛ بررسی جریان روغن به یاتاقان ها در هنگام راه اندازی.

حالت شکست 5: ترک خوردگی محفظه

شکل ظاهری: ترک در محفظه گیربکس، معمولاً در نقاط تمرکز تنش (گوشه های باس یاتاقان، دهانه های پوشش بازرسی، پایه های نصب).

علت اصلی: خستگی ناشی از بارگذاری چرخه ای - ناشی از تشدید (عملکرد در فرکانس طبیعی سیستم پایه گیربکس یا نزدیک به آن)، بارگذاری شدید شوک، یا ضخامت ناکافی دیواره محفظه.

پیشگیری: انجام تجزیه و تحلیل ارتعاش در طول راه اندازی. اطمینان حاصل کنید که گیربکس بر روی پایه ای صلب و هموار نصب شده است. ضخامت دیواره محفظه مناسب را برای کاربرد مشخص کنید.

سوالات متداول

Q1: تفاوت بین گیربکس مارپیچ و گیربکس مارپیچ اریب چیست؟

یک گیربکس مارپیچ دارای محورهای ورودی و خروجی موازی است - هر دو محور در یک جهت قرار دارند. یک گیربکس اریب مارپیچ دارای یک زاویه 90 درجه بین شفت ورودی و خروجی است که توسط مرحله اول دنده مخروطی به دست می آید. گیربکس‌های مارپیچ مخروطی زمانی استفاده می‌شوند که موتور و ماشین محرکه عمود بر یکدیگر باشند – که در محرک‌های کوره، درایوهای آسیاب و درایوهای سفر جرثقیل رایج است. گیربکس‌های حلزونی برای یک درجه گشتاور معین کارآمدتر و ارزان‌تر هستند، اما تنها زمانی می‌توان از آنها استفاده کرد که طرح محور اجازه می‌دهد شفت‌های موازی وجود داشته باشد.

Q2: چگونه ضریب سرویس را برای برنامه گیربکس خود محاسبه کنم؟

سه عامل را ضرب کنید: ضریب کاربرد (1.0 برای بارهای صاف، تا 2.5 برای سنگ شکن های فکی و جرثقیل های ملاقه ای)، ضریب محرک اصلی (1.0 برای موتورهای الکتریکی، 1.25-1.5 برای موتورهای دیزل)، و ضریب ساعات کار (0.8 برای <2 ساعت در روز، 1.5 برای کار مداوم 24 ساعت). برای آسیاب گلوله ای که توسط یک موتور الکتریکی کار می کند 24 ساعت در روز، ضریب سرویس است

. گشتاور نامی گیربکس باید از گشتاور تولیدی اسمی ضرب در این ضریب سرویس بیشتر باشد.

Q3: چرا گیربکس های سنگین از دنده های کربن دار و زمینی به جای دنده های سخت شده استفاده می کنند؟

چرخ دنده های کربن دار و سخت شده (20CrMnTi، 17CrNiMo6) به سختی سطحی 58-62 HRC دست می یابند که حد خستگی تماس را ایجاد می کند.

) از 1500 تا 1550 مگاپاسکال - در مقایسه با 900 مگاپاسکال برای 42CrMo سخت شده. این بدان معنی است که چرخ دنده های کربن دار می توانند 2.5-3× گشتاور بیشتری را قبل از شکست در همان اندازه دنده منتقل کنند. چرخ دنده پس از کربوریزه کردن، هندسه دندان را که در اثر عملیات حرارتی مخدوش شده است، بازیابی می کند، بارهای دینامیکی را کاهش می دهد و امکان دستیابی به درجه گشتاور بالا را در عمل فراهم می کند.

Q4: علت گرم شدن بیش از حد گیربکس چیست و چگونه می توان از آن جلوگیری کرد؟

گرمای بیش از حد زمانی اتفاق می افتد که تلفات برق (قدرت ورودی × (بازده 1-)) از ظرفیت اتلاف گرمای محفظه بیشتر شود. برای یک گیربکس 250 کیلوواتی با راندمان 96 درصد، اتلاف نیرو 10 کیلو وات است - که یک محفظه استاندارد ممکن است در دمای بالای محیط از بین نرود. پیشگیری: ارزیابی توان حرارتی در دمای واقعی محیط. برای کار مداوم یک فن خنک کننده روی محور اضافه کنید. یک خنک کننده روغن خارجی برای کاربردهای پرقدرت (بیش از 200 کیلو وات مداوم) مشخص کنید. به جای روغن معدنی از روغن مصنوعی (ISO VG 220 PAO) استفاده کنید - پایداری حرارتی بهتری دارد و دمای عملیاتی بالاتری را امکان پذیر می کند.

Q5: روغن گیربکس هر چند وقت یکبار باید تعویض شود؟

برای روغن معدنی: هر 4000 تا 6000 ساعت کار یا 2 سال، هر کدام زودتر اتفاق بیفتد. برای روغن مصنوعی (PAO یا PAG): هر 8000 تا 12000 ساعت یا 4 سال. با این حال، تجزیه و تحلیل روغن نسبت به فواصل ثابت قابل اعتمادتر است - اگر آنالیز سه ماهه روغن تغییر ویسکوزیته > 20٪، محتوای آب > 0.1٪ یا محتوای آهن > 150 ppm را نشان می دهد، بدون در نظر گرفتن فاصله فوراً روغن را تعویض کنید. برای گیربکس های جدید، روغن را پس از 500 ساعت اول کار تعویض کنید تا بقایای فرسودگی از بین بروند.

Q6: آیا می توان گیربکس خراب را تعمیر کرد یا باید تعویض شود؟

بسیاری از خرابی‌های گیربکس را می‌توان مقرون به صرفه‌تر از تعویض تعمیر کرد، به‌ویژه برای گیربکس‌های سفارشی بزرگ که زمان تعویض طولانی‌تر است. شرایط قابل تعمیر عبارتند از: تعویض بلبرینگ، تعویض آب بند، تعمیر یا تعویض شفت، و تعویض دنده (در صورتی که محفظه و سایر اجزاء آسیب نبینند). شرایطی که نیاز به تعویض دارند: ترک خوردگی محفظه، شکستگی دندان های متعدد چرخ دنده، یا نمره دهی شدید همه جناحین دنده. Yile Machinery خدمات بازسازی گیربکس را ارائه می دهد - برای ارزیابی تعمیر در مقابل تعویض، با مدل گیربکس و شرح خرابی با ما تماس بگیرید.

ماشین آلات Yile: گیربکس های سنگین سفارشی و کاهنده سرعت

Yile Machinery گیربکس های صنعتی سنگین و کاهنده سرعت سفارشی را برای سخت ترین کاربردها در معدن، سیمان، فولاد، تولید برق و سیستم های جرثقیل/بالابر طراحی و تولید می کند. ما هم خدمات ساخت گیربکس جدید و هم خدمات بازسازی/تعمیر گیربکس را ارائه می دهیم.

قابلیت های تولید گیربکس ما:

• انواع چرخ دنده ها: مارپیچ شفت موازی، مارپیچی اریب، سیاره ای و ترکیبی

• محدوده گشتاور: حداکثر گشتاور خروجی 2000 kN·m (طراحی های سفارشی فراتر از این محدوده موجود است)

• مواد دنده: 20CrMnTi و 17CrNiMo6 کربوره شده و زمین. 42CrMo القایی سخت شده. آلیاژهای سفارشی در صورت درخواست

• دقت دنده: DIN 5 تا DIN 7 (ISO 1328 درجه 5-7) پس از آسیاب

• مسکن: چدن HT250 یا فولاد ساخته شده؛ محفظه های بلبرینگ با حفاری دقیق

• بلبرینگ: SKF، FAG، NSK یا معادل آن؛

  

  عمر با محاسبه تایید می شود

• خنک کننده: فن روی شفت، خنک کننده روغن خارجی یا سیستم گردش اجباری در صورت نیاز

• تست: تست اجرا بدون بار + تست بارگذاری شده. تجزیه و تحلیل ارتعاش و دما؛ بررسی نشت روغن

• خدمات بازسازی: جداسازی کامل، بازرسی، جایگزینی قطعات فرسوده، مونتاژ مجدد و تست

ما همچنین طیف کاملی از اجزای سیستم درایو را تولید می کنیم:

• گیربکس های صنعتی سنگین و کاهنده سرعت سفارشی — صفحه محصول با مشخصات کامل

• گیربکس‌های مخروطی سنگین سفارشی - پیشرانه‌های زاویه راست اریب و مارپیچ

• کوپلینگ درام برای درایوهای جرثقیل و بالابر - کوپلینگ چرخ ترمز یکپارچه برای گیربکس های بالابر جرثقیل

• چرخ های جرثقیل فورج شده سنگین - چرخ های جرثقیل 42 CrMo فورج شده برای جرثقیل های سقفی و دروازه ای

• شیارهای طناب سیمی برای جرثقیل ها و بیل مکانیکی - شیارهای شیار با ماشینکاری دقیق

• چرخ دنده های کمربندی سنگین برای کوره ها، آسیاب ها و خشک کن ها - چرخ دنده های حلقه ای با قطر بزرگ

• جعبه دنده فولادی فورج شده و آهنگری حلقه ای - روکش های آهنگری سفارشی برای ساخت چرخ دنده

• راهنمای تراز کردن کوره دوار - منبع فنی سیستم محرک کوره

• راه حل های معدن و صنعت سیمان - بسته های محرک کامل برای کاربردهای کارخانه فرآیند

برای دریافت پیشنهاد، ارائه کنید:

• ✅ توان ورودی (کیلووات) و سرعت ورودی (دور در دقیقه)

• ✅ سرعت خروجی مورد نیاز (rpm) یا نسبت دنده

• ✅ جهت شافت (موازی یا راست زاویه)

• ✅ شرح برنامه و کلاس وظیفه

• ✅ پیکربندی نصب (پایه، پایه فلنج، پایه شفت)

• ✅ شرایط محیطی (دمای محیط، گرد و غبار، رطوبت)

• ✅تعداد و تاریخ تحویل مورد نیاز

• ✅ نقشه ها یا اطلاعات پلاک گیربکس موجود (برای تعویض)

ایمیل: jasmine@yileindustry.com

ارسال RFQ: www.yilemachinery.com/contactus.html

تمام سوالات فنی ظرف 24 ساعت پاسخ دریافت می کنند. سفارشات تعویض اضطراری و بازسازی با اولویت برنامه ریزی.

منابع فنی مرتبط

• کوپلینگ درام برای جرثقیل و بالابر: راهنمای رتبه بندی و انتخاب گشتاور

• چرخ جرثقیل فورج: راهنمای انتخاب مواد و رتبه بندی بار

• شیار طناب سیمی: راهنمای طراحی شیار و نسبت D/d

• راهنمای نصب، تراز و نگهداری دنده Girth

• راهنمای تراز کردن کوره دوار

• شفت های فولادی فورج شده در مقابل ریخته گری برای سنگ شکن ها

• فورج باز قالب در مقابل فورج قالب بسته

• آهنگری های سفارشی - چرخ دنده و آهنگری حلقه

• راه حل های معدن و صنعت سیمان