گیربکس ­های صنعتی هر روزه در قلب نیروگاه‌ها و صنایع مختلف طیف گسترده‌­ای از نقش­‌ها را در فرآیند تولید ایفا می­‌کنند. وظایف حیاتی از قبیل به حرکت درآوردن پیش گرم­‌کننده­‌های بزرگ هوا، خرد کردن زغال سنگ، فن­‌های برج خنک کننده و راندن توربین‌­ها. از این رو جلوگیری از توقف فعالیت آن‌­ها می­‌تواند به مثابه استمرار تولید در صنایع مختلف باشد. خواب این تجهیز با بازار مالی بیش از 25 میلیارد دلاری، خسارات مالی مستقیم و غیرمستقیم فراوانی برجای می­‌گذارد. لذا اتخاذ تصمیمات پیشگیرانه و توجه به امر تعمیر و نگهداری گیربکس های صنعتی یک ضرورت اجتناب‌­ناپذیر است.

تعمیر و نگهداری گیربکس های صنعتی

تعمیر و نگهداری گیربکس های صنعتی را در چند وجه می‌­توان پیگیری کرد. اولین وجه این امر همانند سایر تجهیزات صنعتی در نگاه کلان به نگهداشت دارایی‌­های فیزیکی و اتخاذ استراتژی­‌های سازنده مبتنی بر حفظ و نگهداشت دارایی­‌ها است. لازمه انجام این مهم تغییر در نگاه مدیران فعال در صنعت می‌­باشد. بعد دیگر تعمیر و نگهداری گیربکس های صنعتی عبارتست از بحث سرویس و نگهداری و همچنین تعمیرات این تجهیزات که شامل نکات و جزئیات فنی فراوان می‌­باشد. پیش از پرداختن به این وجوه، لازم است ابتدا با ساختار و عملکرد گیربکس ­های صنعتی آشنا شویم. چرا که لازمه انجام موثر و کارآمد اقدامات پیشگیرانه و تعمیرات صحیح در گرو شناخت مولفه­‌های اصلی هر تجهیز است. از این رو ضمن معرفی  انواع گیربکس ­های صنعتی، عملکرد آن­‌ها را مورد بازبینی قرار می‌­دهیم.

معرفی مولفه­‌های کلیدی گیربکس ­های صنعتی

گیربکس صنعتی یک سیستم مکانیکی یا مکانیکی-هیدرولیکی، محصور است که انرژی مکانیکی را با تغییر کمیت‌­هایی مانند گشتاور و دور منتقل می­‌کند. این سیستم سرعت و گشتاور چرخش را کنترل می­‌کند. طیف گسترده‌­ای از انواع گیربکس ­ها در کاربردهای مختلف به چشم می­‌خورد که شامل انواع گیربکس­ های به کار رفته در خودروها تا موقعیت­‌های مختلف در خط تولید کارخانجات، نیروگاه‌­ها و پالایشگاه‌­ها می‌­شود. گیربکس­ های صنعتی از منظر عمر، پایداری و ضریب ایمنی با همتایان خود متفاوت هستند. این تجهیز سرعت و گشتاور را متناسب با خروجی لازم تغییر می‌­دهد. فارغ از تنوع طراحی گیربکس‌ ­ها که به مواردی همچون شیوع تغییر تبدیل دور و گشتاور، نوع دنده­‌های به کار رفته در گیربکس، شیوه کنترل عملکرد و …. مربوط می‌­شود، اجزاء اصلی در هر گیربکس شامل موارد زیر می‌­باشد:

کانترشفت:

کانترشفت، شافتی (محوری) استکه مستقیما به شافت کلاچ متصل می‌­شود. این المان شامل دنده‌­ای است که به شافت کلاچ و شافت اصلی مرتبط می­‌کند. با توجه به نسبت دنده، ممکن است در دوری معادل با دور موتور یا کمتر از آن کار کند.

شافت اصلی:

این شافت که دور آن معادل با سرعت خروجی است، با استفاده از چرخ دنده، قدرت را با توجه به دنده با سرعت و گشتاور متفاوتی نسبت به کانترشفت منتقل می­‌کند. یک انتهای این شفت به شافت یونیورسال متصل می‌­شود.

دنده­‌ها:

از دنده­‌ها برای انتقال نیرو از یک شافت به شافت دیگر استفاده می‌­شود. آن‌ها مهم‌­ترین اجزا در گیربکس ­ها هستند زیرا تغییر در گشتاور کانترشفت و شافت اصلی به نسبت دنده­‌ها بستگی دارد. نسبت دنده از تقسیم تعداد دندانه­‌ها حاصل می‌­شود. در صورتی که این نسبت بزرگتر از یک باشد، شافت اصلی با سرعت کمتری نسبت به کانترشفت می­‌چرخد و متغاقب آن گشتاور شافت اصلی بیشتر از کانترشفت است. در صورتی که این نسبت کمتر از یک باشد، این مسیر برعکس عمل می‌­کند. به عبارتی دیگر شافت اصلی گشتاور کمتر و سرعت بیشتری نسبت به کانترشفت دارد.

یاتاقان:

در گیربکس کانترشفت و شفت اصلی توسط یاتاقان‌­ها پشتیبانی می‌­شوند.

آشنایی با انواع گیربکس ­های صنعتی

گیربکس­ ها به صورت کلی بدین شکل عمل می­‌کنند که کانترشفت با استفاده از چند دنده به کلاچ مرتبط می‌­شود. زمانی که کانتر شفت با شفت اصلی درگیر می‌­شود، شافت اصلی با توجه به نسبت دنده شروع به چرخش می­‌کند. برای تغییر در سرعت و گشتاور کافی است که شافت اصلی و کانترشفت با استفاده از کلاچ جدا شوند و دورباره با نسبت دنده متفاوتی اتصال انجام گیرد. با توجه به شکل اجزای گیربکس، 6 نوع کلی از آن‌­ها در صنایع مختلف به کار گرفته می‌­شوند:

گیربکس مارپیچ هم ­محور

گیربکس مارپیچ هم محور که به آن گیربکس درون خطی نیز می­‌گویند، دارای چرخ دنده­‌هایی هستند که به موازات هم قرار دارند. چرخش دنده‌­ها بسته به نیاز می‌­تواند در یک جهت یا مخالف آن باشد. این گیربکس­ ها برای کارهای سنگین و مکانیکی ایده‌­آل هستند و عمدتا به دلیل دقت، کارایی و مکانیکی این گونه شناخته می‌­شوند.

ملاحظات تعمیر و نگهداری گیربکس های صنعتی

همانطور که در ابتدای این نوشتار به آن اشاره شد تعمیر و نگهداری گیربکس های صنعتی از چند جهت قابل پیگیری است. در بخش اول به ساختار و عملکرد گیربکس ­ها به عنوان گامی کلیدی در انجام هر چه بهتر تعمیر و نگهداری گیربکس های صنعتی پرداخته شد. وجه دیگر این مهم که بدان در ادامه می‌­پردازیم، شامل مجموعه اقدامات پیشگیرانه در جهت سرویس و نگهداری و همچنین معرفی عیوب متداول، در جهت بهبود کیفیت و سرعت تعمیرات می‌­شود.

نکات مربوط به تعمیر و نگهداری گیربکس های صنعتی

مطابق با بخش معرفی انواع گیربکس ­های صنعتی، مشخص شد که تفاوت اصلی گیربکس­ های مختلف با یکدیگر در شکل چرخ دنده‌­ها و نحوه قرارگیری آن‌­ها نسبت به یکدیگر نهفته است. لذا در بحث سرویس و نگهداری و همچنین تعمیرات این نوع از تجهیزات تفاوت چشمگیری در هر یک از انواع آن به چشم نمی­‌خورد. لذا پیروی از نکات زیر در امر تعمیر و نگهداری گیربکس های صنعتی در هر یک از انواع آن قابل استفاده است.

برای افزایش طول عمر گیربکس­ های صنعتی بازرسی و نگهداری منظم ضروری است. از طرف دیگر بازرسی کامل و تعمیرات اساس احتمالی می‌­تواند باعث توقف طولانی مدت نامطلوب و وقفه در خطوط تولید شود. برای جلوگیری از خواب این تجهیز در جهت افزایش طول عمر و به حداقل رساندن زمان خرابی آن، اقدامات پیشگیرانه زیر توصیه می­‌شود:

کنترل رده گیربکس: بررسی کنید که گیربکس در مشخصات مکانیکی و حرارتی تعریف شده سازنده خود کار می­‌کند. در بسیاری از موارد گیربکس در برنامه‌­ای فراتر از مشخصات طراحی شده خود قرار می­‌گیرد و باعث آسیب به آن می‌­شود.

کاهش آلودگی­‌های محیطی: اغلب گیربکس­ ها در یک محیط کثیف و پر از گردوغبار کار می­‌کنند. گرچه این امر تا حدی اجتناب ناپذیر است، اما به حداقل رساندن تاثیرات محیط کار بسیار اهمیت دارد. آلودگی محیطی می‌­تواند منجر به افزایش درجه حرارت عملکرد یا حتی آلودگی قطعات داخلی گیربکس شود. بنابراین باید گیربکس­ های صنعتی پیوسته تمیز و عاری از گرد وخاک و آلودگی شوند.

عایق‌­بندی شفت: نشت روغن در شفت ورودی و خروجی گیربکس باید بررسی شود. نشت احتمالی حکایت از این دارد که کاسه نمد گیربکس خراب شده است و به این معنا می‌­باشد که گردوغبار، آب و آلودگی محیطی به راحتی می­‌تواند وارد گیربکس شود. لذا باید سریعا این عایق­‌ها تعویض شوند.

کنترل حفره‌­های عبور هوا: نباید اجازه دهید که از طریق این حفره­‌ها آب، گردوغبار و آلودگی به گیربکس وارد شود. آن‌­ها باید از نوع صحیحی باشند و همیشه تمیز نگهداشته شوند تا عمل تنظیم فشار هوای داخل گیربکس به راحتی اتفاق افتد.

کنترل وضعیت روغن: برای روغن­کاری باید از نظر نوع، درجه و کمیت مشخصات سازنده گیربکس رعایت شود. تعویض روغن باید به صورت منظم و مطابق با دستورالعمل سازنده گیربکس انجام شود.

کنترل دما: به دنبال نشانه­‌هایی از گرم شدن بیش از حد مانند روغن تیره در شاخص شیشه‌­ای باشید. به وسیله کنترل پیوسته دمای گیربکس ضمن جلوگیری از آسیب به قطعات و یافتن علت آن و برطرف کردن عیب، می‌­توان کیفیت عملکرد گیربکس را بهبود بخشید.

بررسی سایش/ تماس دنده­‌ها: چرخ دنده­‌های داخلی را می­‌توان از طریق برداشتن درب بازرسی یا به کمک آندوسکوپ بررسی نمود. به دنبال نشانه­‌های سایش مانند حفره زدن یا براده باشید. همچنین تماس بین دندانه­‌های دنده­ها را کنترل کنید که منطبق بر یکدیگر باشند. زیرا عدم انطباق می‌­تواند نشان دهنده سایش در یاتاقان­‌ها یا محفظه بلبرینگ باشد. سایش احتمالی در دنده‌­ها را می‌توان به وسیله بررسی روغن از جهت وجود براده‌­های فلز و یا در موارد حساس‌­تر به وسیله اجرای روش­‌هایی مانند آنالیز روغن نیز انجام داد.

کنترل لقی: از یک نشانگر برای بررسی هر گونه افزایش تماس بین چرخ دنده‌­ها و همچنین لقی در شفت­‌های ورودی و خروجی استفاده کنید. افزایش تماس می­‌تواند به دلیل سایش دندانه­‌ها باشد. همچنین لقی شافت ناشی از سایش در یاتاقان­‌ها می­‌باشد.

آنالیز لرزش انجام دهید: بسیاری از گیربکس­ های صنعتی در محیط پر سرو صدایی کار می­‌کنند، به این معنی که همه تغییرات یا افزایش صدای گیربکس قابل ثبت نیست. لذا تجزیه و تحلیل منظم ارتعاش یاتاقان­‌های داخلی و چرخ­دنده­‌ها، می‌­تواند خرابی‌­های احتمالی در گیربکس را شناسایی کند.

بررسی علل خرابی گیربکس­ های صنعتی

اجرای صحیح فرآیند تعمیر و نگهداری گیربکس های صنعتی منوط به انجام اقداماتی نظیر موارد ذکر شده به صورت زمانبندی شده و تحلیل داده­‌های استخراج شده از بازرسی­‌های دوره‌­ای می­‌باشد. با انجام این مجموعه اقدامات پیشگیرانه می‌­توان به جلوگیری از آسیب اساسی به گیربکس امیدوار بود.

بخش دیگر تعمیر و نگهداری بر اجرای تعمیرات و خرابی های آن تمرکز دارد. آشنایی با خرابی­‌های متداول گیربکس­ های صنعتی و نشانه­‌های آن­‌ها می­‌تواند به کاهش زمان و هزینه تعمیرات احتمالی منجر شود. براساس آنالیزهای انجام شده بر روی گیربکس‌­ها و دنده­‌ها، مکانیزم خرابی آن­‌ها بر خلاف تصور از بلبرینگ­‌ها آغاز می‌­شود. با اینکه تصور می‌شود که دنده­‌ها بیشتر مترصد آغاز خرابی باشند. برخی از علل خرابی­‌های رایج گیربکس­‌ها را در ادامه بررسی می­‌کنیم.

یاتاقان دنده­‌ها

اکثر گیربکس های کوچک و متوسط از یاتاقان‌­های نورد شده استفاده می­‌کنند. برای اکثر قریب به اتفاق گیربکس­ های صنعتی یاتاقان­‌های نورد شده انتخاب مناسبی هستند. مشخص شده است که یاتاقان­‌های نورد شده کاملا به اثرات مختلف از جمله عدم انطباق، کمبود روغن، آلودگی، لرزش و ضربه حساس هستند. همچنین در معرض آسیب به علت نیروهای بیش از حد در هنگام نضب قطعات می‌­باشند.

یک مشکل معمول که ممکن است به وجود آید جمع شدن آلودگی در بخش تحتانی یاتاقان و متعاقب آن سایش است. لذا وجود روغن کافی یک ضرورت است. همچنین در اثر لرزش زیاد، خستگی در بلبرینگ‌­ها به وجود می­‌آید.

بی‌ثباتی حرارتی

این حالت خرابی زمانی اتفاق می‌­افتد که یک اختلاف دمای زیادی بین شافت داخل یاتاقان و محفظه اطراف بلبرینگ ایجاد شود. انبساط حرارتی موجود باعث می‌­شود که اضافه بار به سیستم وارد شود. این اتفاق افزایش تولید گرمای سیستم را به همراه دارد و موجب آسیب به قطعات می­‌شود.

این مکانیسم به طور کلاسیک با شافت‌­های سرعت بالا مرتبط است و به احتمال زیاد با راه‌­اندازی گیربکس اتفاق می­‌افتد. دلیل این امر بدین جهت است که ضریب تبادل حرارتی شافت بسیار کمتر از محفظه است. ممکن است دلایل دیگری همچون سرعت و شتاب بالا، شافت توخالی و گرمای خارجی شافت منجر به این اتفاق شود. پیکربندی یاتاقان روی شافت بیشتر به صورت رو در رو است که باعث هم افزایی انبساط شعاعی و محوری شافت می‌­شود. بدین جهت بهتر است به صورت پشت به پشت قرار بگیرد. تا انبساط حرارتی و شعاعی هم دیگر را خنثی کنند.

روغن­کاری و آلودگی

در صورت عدم تطابق مشخصات روغن مورد استفاده با ویژگی­‌های تعریف شده از سوی شرکت سازنده مانند ویسکوزیته روغن گیربکس با مشکل مواجه می­‌شود. همچنین وجود نقص در گردش روغن در سیستم به دلیل خرابی پمپ روغن، گرفتگی فیلتر و توزیع نامناسب روغن در یاتاقان­‌ها زمینه آسیب به قطعات گیربکس فراهم می‌­شود.

آلودگی و رطوبت عامل دیگری است که می­‌تواند خوردگی و سایش یاتاقان و سایر اجزای گیربکس را به همراه داشته باشد. باید در گیربکس ­­ها از تمیز بودن حفره­‌های عبور هوا و عایق‌­های محافظ اطمینان حاصل کرد.

عیب ­یابی سریع در برنامه تعمیر و نگهداری گیربکس های صنعتی

پس از بررسی برخی از اصلی‌­ترین دلایل خرابی گیربکس ­های صنعتی، مجموعه اقداماتی که می‌­توان در مواجه با خرابی­‌های رایج این تجهیز می­‌توان انجام داد را برمی‌شماریم:

تولیدکنندگان برتر گیربکس ­های صنعتی

یکی از بخش­‌های با اهمیت فراوان تعمیر و نگهداری گیربکس های صنعتی مربوط به تهیه و تامین قطعات و جایگزینی تدریجی تجهیزات طی یک برنامه جامع تعمیر و نگهداری است. از این رو، آشنایی با سازندگان برتر گیربکس ­های صنعتی در جهت انتخاب دقیق و با صرفه در تامین قطعات و تجهیزات ضرورت انکارناپذیری می‌­باشد. بدین جهت با بررسی اجمالی سازندگان گیربکس­ های صنعتی نام­‌های LENZE، FLENDER، NORD، Rexroth و Zollern قابل مشاهده است.

شرکت پمکو با یک دهه تجربه در زمینه مشاوره و اجرای پروژه‌های مدیریت و استقرار سیستم­‌های مدیریتی مدیریت دارایی­ های فیزیکی، امکان همراهی و همکاری با صنایع مختلف در زمینه نگهداری و تعمیرات انواع گیربکس­ های صنعتی را فراهم آورده است. پرسنل اجرایی شرکت پمکو نه تنها در زمینه مهارت‌های فنی، بلکه در حوزه‌های مرتبط با سیستم‌های نگهداری و تعمیرات مبتنی بر نگرش مدیریت دارایی فیزیکی و خلق بیشترین ارزش از این دارایی ها، آموزش دیده و در پروژه‌های جاری این شرکت تجربه پیاده سازی کامل سیستم را بارها بدست آورده اند.