گیربکس سیاره ای

ساختار گیربکس خورشیدی (سیاره ای) اینطوریه که یک چرخ دنده در مرکز قرار داره و دو یا چند چرخ دنده مانند سیاراتو به طور همزمان به دور این چرخ دندهمرکزی می چرخند. .پس به دلیل درگیری همزمان دو یا چند دنده گیربکس، تحمل بار بیشتری نسبت به گیربکس های حلزونی داره. از دیگر مزایای گیربکس خورشیدی فشردگی اونه امکان مونتاژ در چند سطح باعث ایجاد تغییرات در نسبت در این نوع گیربکس شده است و محدودیتی در نسبت گیربکس های خورشیدی وجود ندارد.
مرکز گیربکس ثابت است و محور چرخ دنده سیاره ای قابل حرکت است.
مجموع چرخ های دنده گیربکس خورشیدی اغلب زمانی مفیده که نسبت سرعت به گشتاور در یک مجموعه فشرده از چرخ دنده ها مورد نیاز باشه. تنش های محرک به تعداد زیادی از دندانه ها اعمال می شود، بنابراین متعادل است و در نتیجه طراحی بادوام دارد. چرخ دنده های خورشیدی می توانند قوی تر از دنده های استاندارد باشند و به دلیل درگیر شدن همزمان دو یا چند دنده، گشتاور بیشتری را منتقل می کنند. در عین حال گیربکس بار بیشتری را نسبت به چرخ دنده های مارپیچ تحمل می کند. مزایای گیربکس های خورشیدی و امکان مونتاژ طبقات بر روی یکدیگر نشان دهنده تغییر نسبت در این گیربکس است و محدودیتی در نسبت چرخش گیربکس های خورشیدی وجود ندارد.
گیربکس سیاره ای چیست؟
گیربکس سیاره ای جعبه دنده ای است که شفت ورودی و شفت خروجی در یک راستا قرار دارند. یک گیربکس سیاره ای برای انتقال بزرگترین گشتاور در فشرده ترین شکل (معروف به چگالی گشتاور) استفاده می شود.
هاب شتاب دوچرخه یک نمونه عالی از مکانیزم چرخ سیاره است: آیا تا به حال فکر کرده اید که چگونه می توانید در چنین توپی کوچکی این همه قدرت و توانایی داشته باشید؟ برای هاب سه سرعته از سیستم دنده سیاره ای یک مرحله ای و برای هاب پنج سرعته 2 مرحله ای استفاده می شود. هر سیستم چرخ دنده سیاره ای یک حالت کاهش، یک جفت مستقیم و یک حالت شتاب دارد.
از نظر ریاضی، کوچکترین نسبت کاهش 3: 1، بزرگترین آن 10: 1 است. در نسبت کمتر از 3، چرخ دنده خورشید در برابر چرخ دنده های سیاره بسیار بزرگ می شود. در نسبت بیشتر از 10 چرخ خورشیدی خیلی کوچک می شود و گشتاور کاهش می یابه. نسبت ها معمولا مطلق هستند یعنی یک عدد صحیح.
انتقال توسط گیربکس سیاره ای (Planetary) :
استفاده از این نوع گیربکس نیز در توربین بادی بسیار رایج است. در این گیربکس از سه نوع چرخ­دنده استفاده می­شود، چرخ­دنده خورشیدی (Sun gear) که در وسط قرار می­گیرد، چرخ­دنده سیاره­ای (Planetary gear) و چرخ­دنده رینگی (Ring gear) که یک چرخ­دنده داخلی (Internal) می­باشد. در شکل زیر نمایی از یک گیربکس سیاره­ای دیده می­شود.
گیربکس این قابلیت را دارد که نسبت دورهای متفاوتی داشته باشد در جدول زیر حالت ها و نسبت دورهای مختلف این نوع گیربکس ارائه شده است.از جمله مزایای گیربکس سیاره ­ای عبارت است از:
تقسیم نیرو روی چرخنده های سیاره ای
کوچکتر شدن حجم گیربکس
کاهش لغزش بین دنده های حلقه و سیاره و در نتیجه کاهش فرسایش
افزایش راندمان نسبت به دیگر گیربکس ها
نسبت دورهای متفاوت
از جمله قابلیت این نوع گیربکس نسبت دور بالای آن می­باشد. به عنوان مثال مدل RA810/25520 با نسبت دور 1 به 2552 می باشد.
جعبه‌دنده یا همان گیربکس معمولا در یک توربین بادی برای افزایش سرعت دورانی روتور از یک سرعت کم به یک سرعت بالا برای مورد استفاده قرار گرفتن ژنراتور می باشد. این نسبت تغییر سرعت به طور معمول و متداول حدود 90 : 1 با نرخ وردی 16.7rpm از روتور، و نرخ خروجی 1500 rpm برای ژنراتور است .
برای داشتن یک درک بهتر از گشتاور حاصل از روتور یک توربین 1.5 مگاواتی را در نظر بگیرید. 1.5 مگاوات = 2011 اسب بخار
اگر مقدار سرعت چرخش روتور را 15rpm در نظر بگیریم. رابطه بین گشتاور و سرعت معادله ای به صورت زیر می باشد
Php = ωT / 5,252در این رابطه Php توان بر حسب اسب بخار می باشد ، ω سرعت چرخشی روتور می باشد، T گشتاور بر حسب (lb-ft) می باشد و مقدار 5,252 نیز یک فاکتور تبدیل است.
حل معادله بالا گشتاور را به ما می دهد:
T = 5,252 Php/ ω
بنابراین گشتاور ورودی به گیربکس ما از رابطه بالا برابر است با 700,000 ft-lb ، البته می دانیم که توربین ما در مدت زمان کمی از کار خود به این مقدار ماکزیمم می رسد.
گفتم تا حدی مفهوم بار (لود) بر روی گیر بکس را ببفهمیم. طراحی گیربکس با مقدار لود سر و کار دارد. برای اندازه گیری لحظه ای مقدار بار بر روی گیربکس از سنسور هایی استفاده می شود که در بازه زمانی کوتاهی به صورت مرتب مقدار لود را اندازه گیری می کنند. همچنین دقت داشته باشید که بر اثر بارگزاری های مختلف و افزایش و کاهش دما، گاها شفت ها و بیرینگ ها دچار خرابی می شوند و باعث ایجاد لود های اضافی بر روی گیربکس می شوند. همه این اتفاق ها در سمت گیربکس و ژنراتور نیز ممکن است اتفاق بیافتد. به همین خاطر اگر زمانی گیربکس خراب شد، توربین به طور کامل متوقف می شود و سپس گیربکس را تعمیرو یا تعویض می کنن