در دنیای تجهیزات صنعتی، گیربکس حلزونی به دلیل ساختار اقتصادی و فضای اشغالی کم، محبوبترین گزینه برای انتقال قدرت است. اما زمانی که پای استعلام قیمت به میان میآید، تفاوت قیمتها میتواند گیجکننده باشد. در این راهنمای جامع، ما نه تنها دیتای فنی و متالورژیکی را بررسی میکنیم، بلکه به شما میگوییم چه فاکتورهای پنهانی در کارگاههای تولیدی، قیمت نهایی را تغییر میدهند.
اصول طراحی، طبقهبندیهای پیشرفته و استراتژیهای قیمتگذاری در بازار ایران بخشهای اصلی این تحلیل را تشکیل میدهند.
در گستره وسیع مهندسی مکانیک و سیستمهای انتقال قدرت، گیربکسهای حلزونی (Worm Gearboxes) جایگاهی منحصربهفرد و استراتژیک دارند. این تجهیزات که ریشه در نبوغ مهندسی باستان و طرحهای ارشمیدس در ۲۵۰ سال پیش از میلاد دارند، امروزه به عنوان ستون فقرات بسیاری از ماشینآلات صنعتی، از کانوایرهای غولپیکر معادن تا سیستمهای دقیق بستهبندی دارویی، عمل میکنند.
برخلاف تصور رایج که گیربکس را صرفاً یک جعبه دنده ساده میپندارند، این مکانیزم پیچیدهای از تعاملات تریبولوژیکی (اصطکاک و سایش)، متالورژیکی و دینامیکی است. در این گزارش تفصیلی، ما فراتر از تعاریف سطحی حرکت کرده و با رویکردی تحلیلی به واکاوی ساختار، انواع، و مهمتر از همه، پارامترهای پنهان و آشکار موثر بر قیمتگذاری و انتخاب این تجهیزات میپردازیم. هدف، ارائه یک سند مرجع برای مهندسان طراح، مدیران فنی و کارشناسان خرید است تا بتوانند در هزارتوی برندها و مشخصات فنی، تصمیماتی بهینه و مبتنی بر دانش اتخاذ کنند.
هسته مرکزی عملکرد یک گیربکس حلزونی بر پایه درگیری یک ماردون (Worm) فولادی رزوه دار و یک چرخدنده (Worm Wheel) برنزی استوار است. تفاوت بنیادین این سیستم با سایر گیربکسها (مانند هلیکال یا خورشیدی) در نوع تماس دندانههاست. در حالی که در گیربکسهای هلیکال، دندانهها روی هم میغلتند (Rolling Contact)، در گیربکس حلزونی، رزوههای ماردون روی دندانههای چرخدنده میلغزند (Sliding Contact).
این "لغزش مداوم" شمشیری دو لبه است؛ از یک سو باعث عملکردی بسیار نرم، بیصدا و بدون لرزش میشود که برای کاربردهایی مانند آسانسورها و سیستمهای صوتی-تصویری ایدهآل است، و از سوی دیگر، منشأ تولید حرارت بالا و راندمان پایینتر نسبت به سایر انواع گیربکس است.
از منظر سینماتیکی، ماردون مانند یک پیچ عمل میکند که با هر دور چرخش، چرخدنده را به اندازه تعداد رزوههای خود (Start) به جلو میراند. اگر ماردون تکراهه (Single-start) باشد، با هر دور چرخش کاملِ شفت ورودی، چرخدنده خروجی تنها یک دندانه پیشروی میکند. این ویژگی هندسی خارقالعاده به طراحان اجازه میدهد تا نسبتهای تبدیل (Reduction Ratio) بسیار بزرگی را (تا ۱:۱۰۰) تنها در یک مرحله درگیری و در فضایی بسیار فشرده ایجاد کنند. برای درک اهمیت این موضوع، باید توجه داشت که برای رسیدن به چنین نسبتی در گیربکسهای هلیکال، به حداقل سه مرحله کاهش دور و فضایی به مراتب بزرگتر نیاز است.
محورهای ورودی و خروجی در گیربکسهای حلزونی استاندارد، نسبت به هم زاویه ۹۰ درجه دارند و متنافر هستند (نه موازی و نه متقاطع). این ویژگی که اغلب تحت عنوان "Right Angle Gearbox" یا گیربکس ۹۰ درجه شناخته میشود، امکان نصب موتور در پهلوی دستگاه را فراهم کرده و طول کلی ماشینآلات را کاهش میدهد. زاویه هلیکس (Helix Angle) و زاویه فشار (Pressure Angle) در طراحی ماردون نقش حیاتی در تعیین راندمان و قابلیت برگشتپذیری ایفا میکنند. هرچه زاویه هلیکس کمتر باشد، نسبت تبدیل بالاتر و خاصیت قفلشوندگی (Self-Locking) بیشتر خواهد بود، اما به قیمت کاهش راندمان.
کیفیت، طول عمر و قیمت یک گیربکس حلزونی بیش از هر چیز به علم مواد (Material Science) به کار رفته در آن وابسته است. تحلیل دقیق اجزا نشان میدهد که چرا اختلاف قیمتهای فاحشی بین برندهای معتبر اروپایی و نمونههای بی نام و نشان وجود دارد.
ماردون، که تحت تنشهای پیچشی و سایش مداوم قرار دارد، معمولاً از فولادهای آلیاژی سمانته (Case-hardened steel) مانند ۲۰CrMnTi یا فولادهای سری ۸۶۲۰ ساخته میشود. پس از عملیات حرارتی که سطح آن را سخت و مغز آن را چقرمه میکند، رزوههای ماردون باید با دقت بسیار بالا سنگزنی (Ground) شوند. این فرآیند سنگزنی دقیق برای دستیابی به پروفیل دنده ایدهآل و کاهش زبری سطح حیاتی است.
تاثیر بر قیمت: ماردونی که تنها تراشکاری شده باشد بسیار ارزانتر از ماردونی است که پس از سختکاری، سنگزنی دقیق شده است. سنگزنی ناصحیح منجر به صدای زوزه، تولید حرارت بیش از حد و خورده شدن سریع دنده برنجی میشود.
این قطعه حساسترین جزء گیربکس است و معمولاً به عنوان "قطعه فداشونده" (Sacrificial Part) طراحی میشود. منطق مهندسی حکم میکند که چرخدنده نرمتر از ماردون باشد تا در صورت سایش یا شکست، تعویض چرخدنده (که ارزانتر و سادهتر است) جایگزین تعویض شفت و ماردون یکپارچه شود.
تحلیل آلیاژهای چرخدنده و تاثیر اقتصادی-فنی:
فسفر برنز (Phosphor Bronze) - کد C90700 / CAC502:
ویژگیها: استاندارد طلایی صنعت. دارای ساختار کریستالی ریزدانه و توزیع قلع یکنواخت. ضریب اصطکاک بسیار پایین و مقاومت سایشی عالی.
کاربرد و قیمت: کاربری در گیربکسهای صنعتی دائمکار و آسانسورها. قیمت بالا؛ اکثر برندهای معتبر ایرانی (سهند، شاکرین) و اروپایی از این آلیاژ استفاده میکنند.
نیکل برنز (Nickel Bronze) - کد CuAl11Ni / C95500:
ویژگیها: استحکام کششی فوقالعاده بالا به دلیل وجود نیکل و آلومینیوم. مقاومت عالی در برابر خوردگی و خستگی. سختتر از فسفر برنز.
کاربرد و قیمت: صنایع سنگین، محیطهای خورنده، بارهای ضربهای شدید. قیمت بسیار بالا (Premium). معمولاً در گیربکسهای سفارشی یا برندهای خاص اروپایی دیده میشود.
آلومینیوم برنز (Aluminum Bronze) - کد C95400:
ویژگیها: سبکتر و مستحکمتر از فسفر برنز، اما با ضریب اصطکاک بالاتر (لغزش سختتر).
کاربرد و قیمت: سرعتهای پایین و گشتاورهای بسیار بالا. قیمت متوسط رو به بالا.
برنج معمولی (Leaded Tin Bronze/Brass):
ویژگیها: آلیاژهای پایه زرد با درصد مس پایین و روی بالا. ماشینکاری آسان اما مقاومت سایشی ضعیف.
کاربرد و قیمت: گیربکسهای ارزانقیمت چینی، کاربردهای غیرصنعتی و سبک. قیمت ارزان؛ این آلیاژها سریعاً دچار پدیده "Pitting" و سایش دندانهها میشوند.
تحلیل بینشمحور: خریداران اغلب هنگام استعلام قیمت، صرفاً به سایز گیربکس (مثلاً سایز ۱۱۰) توجه میکنند. اما یک گیربکس سایز ۱۱۰ با دنده "نیکل برنز" میتواند تا ۳ برابر گرانتر و ۱۰ برابر بادوامتر از همان سایز با دنده "برنجی معمولی" باشد. تشخیص ظاهری این دو دشوار است و نیازمند اعتماد به برند یا آنالیز متالورژی است.
پوسته وظیفهای فراتر از نگه داشتن اجزا دارد؛ پوسته اصلیترین مبدل حرارتی گیربکس است.
آلومینیوم دایکاست (Die-cast Aluminum): معمولاً برای سایزهای کوچک و متوسط (تا سایز ۹۰ یا ۱۱۰) استفاده میشود. آلومینیوم سبک است، ضد زنگ است و انتقال حرارت بسیار خوبی دارد که برای خنککاری روغن حیاتی است.
چدن (Cast Iron): برای سایزهای بزرگ (۱۱۰ به بالا) و کاربردهای فوق سنگین. چدن استحکام مکانیکی بالاتر و قابلیت جذب ارتعاش بهتری دارد، اما سنگینتر است و در برابر زنگزدگی نیاز به پوشش رنگ اپوکسی دارد.
شناخت دقیق تیپها برای انتخاب صحیح و جلوگیری از هزینههای اضافی ضروری است. بازار ایران ترکیبی از استانداردهای سنتی و مدرن اروپایی است.
این دستهبندی سطح تماس و ظرفیت بار را تعیین میکند:
بدون گلوگاه (Non-throated): دندهها استوانهای ساده هستند. تماس نقطهای است. فقط برای بارهای بسیار سبک و تنظیمات دستی کاربرد دارد.
تک گلوگاه (Single-throated): چرخدنده دارای قوسی است که ماردون را در بر میگیرد. این طرح رایجترین نوع در گیربکسهای صنعتی (مانند سری VF و NMRV) است و تماس خطی ایجاد میکند که ظرفیت بار را به شدت افزایش میدهد.
دو گلوگاه (Double-throated / Globoidal): هم ماردون و هم چرخدنده مقعر هستند و کاملاً یکدیگر را در آغوش میگیرند. این پیچیدهترین طرح هندسی است که بیشترین سطح تماس و ظرفیت بار را دارد اما تولید و مونتاژ آن بسیار دقیق و گران است. معمولاً در صنایع نظامی یا بسیار دقیق استفاده میشود.
در بازار ایران، دو خانواده اصلی از گیربکسهای حلزونی وجود دارد:
این مدلها طراحی کلاسیکتری دارند و اغلب با پوستههای فلزی سنگین شناخته میشوند. برندهای ایرانی مانند سهند و شاکرین در این رده بسیار فعال هستند.
سری VF (ورودی شفت): در این مدل، ورودی گیربکس یک شفت نری توپر (Solid Shaft) است. نیروی محرک از طریق پولی و تسمه، چرخزنجیر یا کوپلینگ به شفت وارد میشود.
سری MVF (ورودی هالو/فلنج): این مدل دارای فلنج اتصال موتور و ورودی مادگی (Hollow Shaft) است. الکتروموتور مستقیماً به گیربکس متصل میشود.
پسوند FC: وجود این کد نشاندهنده وجود فلنج در قسمت خروجی گیربکس است.
این گیربکسها که به "کتابی" نیز معروف هستند، استاندارد مدرنتری دارند.
ویژگی بارز: شکل مکعبی بدنه امکان نصب در تمام جهات (Universal Mounting) را میدهد. پایهها معمولاً جداشونده هستند.
انعطافپذیری (Modularity): گیربکسهای NMRV به شدت مدولار هستند و به راحتی شفت خروجی، بازوی گشتاور و فلنجهای مختلف به آنها افزوده میشود.
گیربکس مرکب (Double Worm - VF/VF یا NMRV/NMRV): ترکیب سری دو گیربکس حلزونی برای دستیابی به نسبتهای تبدیل تا ۱:۱۰۰۰۰.
گیربکس حلزونی با پیشمرحله هلیکال (PC-NMRV): یک واحد چرخدنده هلیکال قبل از ورودی حلزونی قرار میگیرد تا دور ورودی را کاهش داده و راندمان را نسبت به مدلهای مرکب بهبود بخشد.
درک عمیق این پارامترها پیششرط انتخاب صحیح و درک چرایی تفاوت قیمتهاست. اگر نیاز به مشاوره فنی دارید میتوانید با شرکت رها گیربکس که یکی از بهترین شرکت های تولید کننده گیربکس صنعتی در ایران است تماس حاصل نمایید.
نسبت تبدیل صرفاً یک عدد نیست؛ بلکه تعیینکننده رژیم کاری گیربکس است. فرمول آن به صورت
$$i = \frac{N_{in}}{N_{out}}$$
تعریف میشود.
تاثیر بر راندمان: هر چه نسبت تبدیل بالاتر باشد، اصطکاک لغزشی بیشتر میشود. راندمان نسبت ۱:۱۰ (حدود ۹۰٪) بسیار بیشتر از نسبت ۱:۱۰۰ (حدود ۵۰٪) است.
بسیاری از کاربران گیربکس حلزونی را به خاطر خاصیت "عدم برگشتپذیری" انتخاب میکنند.
واقعیت فنی: خودقفلشوندگی مطلق نیست. لرزشهای محیطی میتواند این خاصیت را از بین ببرد. استانداردهای ایمنی تاکید دارند برای کاربردهای حیاتی مانند آسانسور، حتماً از ترمز موتور (Brake Motor) استفاده شود.
این مهمترین پارامتری است که S.F. عددی است که شرایط واقعی محیط کار را به ظرفیت نامی گیربکس اعمال میکند.
راهنمای انتخاب S.F. بر اساس استاندارد AGMA:
بار یکنواخت (Uniform): مانند کانوایر مواد سبک.
کمتر از ۳ ساعت کار: 0.80 - 1.00
۳ تا ۱۰ ساعت کار: 1.00 - 1.25
بیش از ۱۰ ساعت کار: 1.25 - 1.50
بار با شوک متوسط (Moderate Shock): مانند میکسرها و بالابرها.
کمتر از ۳ ساعت کار: 1.00 - 1.25
۳ تا ۱۰ ساعت کار: 1.25 - 1.50
بیش از ۱۰ ساعت کار: 1.50 - 1.75
بار با شوک سنگین (Heavy Shock): مانند سنگشکن و پرس.
کمتر از ۳ ساعت کار: 1.50 - 1.75
۳ تا ۱۰ ساعت کار: 1.75 - 2.00
بیش از ۱۰ ساعت کار: 2.00 - 2.50
تفسیر اقتصادی: انتخاب S.F صحیح به معنای انتخاب سایز مناسب است. تلاش برای خرید گیربکس کوچکتر (S.F پایین) شاید در ابتدا ارزانتر باشد، اما منجر به هزینههای تعمیراتی زودهنگام میشود.
سایز گیربکس (Center Distance): عامل اصلی قیمت که با افزایش آن، هزینه متریال و ماشینکاری تصاعدی بالا میرود.
جنس دنده (Wheel Material): تفاوت فاحش قیمت بین دنده برنجی، فسفربرنز و نیکلبرنز.
تجهیزات جانبی: شامل بازوی گشتاور، شفت خروجی و فلنج خروجی که هر کدام هزینه جداگانه دارند.
برندهای اروپایی (Premium): مانند Motovario و SEW. گرانترین سطح بازار با تکنولوژی ماشینکاری بسیار دقیق (Hobbing).
برندهای معتبر ایرانی (Mid-Range): مانند سهند و شاکرین. بهترین نسبت قیمت به کیفیت با گارانتی و خدمات پس از فروش واقعی.
برندهای چینی (Economy): ارزانترین گزینه با کیفیت متغیر. مناسب برای پروژههای موقتی و کمبودجه.
برندهایی مانند سهند دور اصفهان و شاکرین گیربکس ستونهای اصلی بازار داخلی هستند. برای تشخیص کالای اصلی (مثلاً موتوواریو)، به نوع روغن (سینتتیک در سایزهای کوچک پیچ تخلیه ندارد) و کیفیت ریختهگری پوسته دقت کنید.
موقعیت نصب: مقدار روغن باید با زاویه نصب (B3, V6 و...) مطابقت داشته باشد تا برینگهای بالایی خشک نمانند.
روانکاری: هرگز روغن سینتتیک پلیگلیکول را با روغن معدنی مخلوط نکنید؛ این کار باعث لخته شدن روغن میشود.
دوره آببندی: تعویض روغن پس از ۱۰۰ ساعت اول کارکرد برای تخلیه ذرات برنز ضروری است.
عیبیابی: داغ شدن بیش از حد معمولاً ناشی از روغن نامناسب یا انتخاب سایز کوچک (S.F نامناسب) است.
گیربکس حلزونی ترکیبی از قیمت اولیه پایین و کارکرد بیصدا است. توصیه نهایی ما این است که نگاه بلندمدت داشته باشید؛ هزینه توقف خط تولید همیشه بیشتر از اختلاف قیمت یک گیربکس باکیفیت ایرانی با یک نمونه ارزانقیمت چینی است. حتماً قبل از خرید، توان موتور و شرایط ضربه دستگاه را به کارشناس اعلام کنید.
