Hộp số trục vít hoạt động bằng cách chuyển đổi chuyển động quay bằng một loại khớp nối đặc biệt giữa trục vít (về cơ bản là trục đầu vào) và bánh răng. Theo các báo cáo gần đây của ngành công nghiệp từ năm 2024 về truyền động cơ học, các hệ thống này có thể đạt được tốc độ giảm đáng kể, khoảng 100:1 chỉ trong một cấp. Điểm khác biệt của chúng so với bánh răng thẳng hoặc bánh răng xoắn tiêu chuẩn là cơ chế tiếp xúc trượt, thực sự nhân mô-men xoắn theo cấp số nhân trong khi vẫn giữ được kích thước nhỏ gọn. Điều này khiến chúng đặc biệt hữu ích trong không gian chật hẹp như băng tải, cánh tay robot và các loại thiết bị hạng nặng khác nhau, nơi không có đủ chỗ cho các bộ phận lớn hơn.
Khi nói đến bánh răng trục vít, góc xoắn của chúng thực sự tạo ra tính năng khóa tích hợp giúp ngăn chặn mọi thứ di chuyển ngược lại khi mọi thứ đứng yên. Điều này có nghĩa là bạn không phải lo lắng về việc di chuyển ngược lại trong các thiết bị như thang máy thẳng đứng hoặc giường bệnh, giúp các hệ thống này an toàn hơn mà không cần thêm phanh ở khắp mọi nơi. Một số nghiên cứu đã phát hiện ra rằng khi bánh răng thép và đồng được bôi trơn tốt, chúng sẽ ngăn chặn chuyển động không mong muốn khoảng 98 trên 100 lần. Độ tin cậy đó rất quan trọng đối với các thiết bị cần giữ tải trọng cố định tại chỗ.
Tiếp xúc trượt giữa các răng bánh răng làm giảm độ rung từ 40–60% so với bánh răng tiếp xúc lăn ( Nghiên cứu động lực học bánh răng năm 2023 ). Kết hợp với các cấu hình răng được mài chính xác, điều này làm cho hộp số trục vít trở nên lý tưởng cho thiết bị bệnh viện, dây chuyền đóng gói và hệ thống tự động hóa phòng thí nghiệm yêu cầu mức độ tiếng ồn 60 dB.
Bánh răng trục vít rất tốt trong việc nhân mô-men xoắn nhưng lại có nhược điểm là ma sát trượt, làm giảm hiệu suất cơ học từ 50% đến 90%. Điều này thực sự phụ thuộc khá nhiều vào mức độ bôi trơn và góc nghiêng bánh răng mà chúng ta đang nói đến. Hầu hết các kỹ sư đều cố gắng giải quyết vấn đề này khi thiết kế hệ thống. Họ thường giới hạn tỷ số truyền ở mức khoảng 60:1 cho những thiết bị cần chạy nhanh. Dầu tổng hợp giúp giảm thiểu tổn thất ma sát khó chịu này khoảng 15% đến 20%. Để có hiệu suất lâu dài hơn, nhiều người sử dụng bánh răng trục vít thép tôi kết hợp với bánh xe bằng đồng vì sự kết hợp này chịu được sự hao mòn theo thời gian tốt hơn.
Có được tỷ số truyền động phù hợp có nghĩa là tìm ra điểm cân bằng giữa việc làm chậm mọi thứ và tăng công suất đầu ra. Lấy ví dụ như các hệ thống cần mô-men xoắn khởi động lớn, băng tải và thang máy thường hoạt động tốt nhất với tỷ số truyền từ khoảng 10 đến 60. Khi nói đến các chuyển động thực sự chính xác, hãy nghĩ đến robot y tế ở đây, các kỹ sư thường sử dụng tỷ số truyền cao tới 100 đến 1. Những tỷ số truyền này cho phép những chuyển động nhỏ, được kiểm soát mà không làm cho toàn bộ hệ thống trở nên quá lớn. Phép toán trở nên thú vị khi kết hợp các bánh răng với tốc độ động cơ. Nếu ai đó có một động cơ 10 mã lực được kết nối với hộp số 30 đến 1, họ thường có thể xử lý khoảng 75 pound feet tải. Nhưng khi tăng tỷ số truyền đó lên 50 đến 1, thì đột nhiên động cơ đó giảm xuống chỉ còn xử lý được 45 pound feet trước khi bị quá tải.
Thiết kế trục đầu ra ảnh hưởng trực tiếp đến tính linh hoạt khi lắp đặt. Cấu hình lỗ rỗng đơn giản hóa việc ghép nối động cơ trực tiếp trong không gian hạn chế, trong khi trục đôi cho phép truyền động hai chiều cho bàn xoay. Khoảng cách tâm (thường là 25–200mm) phải phù hợp với kích thước khung—dung sai ±0,5mm giúp ngăn ngừa hiện tượng lệch trục, nguyên nhân gây mài mòn nhanh hơn.
Để tính toán mô-men xoắn chính xác, cần phải tính đến cả lực tĩnh và lực động trong hệ thống. Theo hướng dẫn của AGMA 6034, các kỹ sư thường nên áp dụng hệ số nhân an toàn từ 2 đến 10 lần mô-men xoắn hoạt động tùy thuộc vào mức độ quan trọng của ứng dụng. Thang máy thiết bị y tế thường được xử lý 5x vì chúng cần phải chịu được trong các lần dừng khẩn cấp bất ngờ khi tính mạng bị đe dọa. Lấy một dây chuyền đóng gói tiêu chuẩn di chuyển khoảng 100 kg tải trọng làm ví dụ nghiên cứu điển hình. Hộp số trục vít ở đó cần công suất định mức ít nhất 300 Nm chỉ để xử lý những lần kẹt thỉnh thoảng xảy ra trong môi trường sản xuất. Xem xét các báo cáo khác nhau của ngành, khoảng hai phần ba số lần hỏng bánh răng ban đầu thực sự bắt nguồn từ việc mọi người không xem xét đúng mức những đột biến đột ngột trong điều kiện tải trọng động trong giai đoạn thiết kế.
| Kiểu dáng bánh răng | Phạm vi hiệu suất | Các ứng dụng chung |
|---|---|---|
| Một sợi | 30–50% | Thang máy, phanh an toàn |
| Đa luồng | 65–85% | Băng tải, Hệ thống HVAC |
| Lỗ rỗng | 70–90% | Robot, Máy móc chính xác |
Trục vít thép cứng kết hợp với bánh xe bằng đồng đang chiếm ưu thế trong các ứng dụng công nghiệp, mang lại hiệu suất cao hơn 15% so với các lựa chọn thay thế bằng nhôm. Những tiến bộ gần đây trong vật liệu composite polyme cho thấy tiềm năng ứng dụng trong môi trường thực phẩm, giảm nhu cầu bôi trơn xuống 40% trong khi vẫn duy trì hiệu suất 80%.
Hộp số trục vít có xu hướng bị mòn nhanh hơn nhiều khi hoạt động ở những nơi có nhiệt độ trên 120 độ F hoặc không khí thực sự ẩm ướt, chẳng hạn như độ ẩm tương đối khoảng 80% trở lên. Lấy ví dụ như các cơ sở chế biến thực phẩm, họ cần những vỏ bọc đặc biệt được xếp hạng IP65 để nước từ quá trình vệ sinh không thấm vào bên trong trong quá trình rửa sạch. Sau đó, có thuyền và tàu mà nước mặn ở khắp mọi nơi, vì vậy các kỹ sư phải sử dụng bu lông thép không gỉ thay vì bu lông thông thường để chống ăn mòn do hơi nước biển. Các hạt bụi trong các nhà máy sản xuất xi măng cũng có thể gây ra thiệt hại đặc biệt. Những hạt bụi bê tông nhỏ này lọt vào hộp số và làm giảm hiệu suất của chúng từ 12 đến 18 phần trăm mỗi năm nếu các miếng đệm không đủ tốt theo Báo cáo về ổ đĩa công nghiệp năm ngoái. Loại tổn thất đó nhanh chóng tăng lên đối với các nhà quản lý nhà máy đang theo dõi lợi nhuận của họ.
Trục vít đồng phốt pho kết hợp với bánh răng thép cứng lý tưởng cho tải trọng vừa phải, mang lại hiệu suất 85–92%. Đối với môi trường ăn mòn như xử lý nước thải, hợp kim nhôm-đồng kéo dài tuổi thọ gấp 3–5 lần so với thép tiêu chuẩn. Các trường hợp mô-men xoắn cao (>1.000 Nm) đòi hỏi các bộ phận bằng thép hợp kim tôi cứng để chịu được ứng suất tuần hoàn mà không bị rỗ vi mô.
Mỡ tổng hợp gốc PAO duy trì độ nhớt ở nhiệt độ khá khắc nghiệt, từ khoảng -40 độ F cho đến khoảng 300 độ F. Điều đó làm cho chúng thực sự quan trọng đối với các thiết bị được sử dụng trong hoạt động khai thác ngoài trời, nơi nhiệt độ có thể thay đổi mạnh. Nghiên cứu gần đây được công bố vào năm ngoái cũng cho thấy một điều thú vị. Khi các đội bảo trì tuân thủ việc tra mỡ lại sau mỗi 2.000 đến 3.000 giờ trên các máy móc hoạt động liên tục đó, họ thực sự thấy lượng hạt mài mòn được tạo ra giảm gần hai phần ba. Thật ấn tượng khi nghĩ về tuổi thọ dài hạn của linh kiện. Về việc chọn đúng loại mỡ, nhìn chung nên kết hợp các loại mỡ cấp NLGI với tốc độ quay của vật. Hầu hết mỡ cấp 2 tiêu chuẩn đều hoạt động tốt đối với các bộ phận chuyển động chậm hơn dưới 100 vòng/phút trong khi loại mỡ cấp 1 loãng hơn xử lý các ứng dụng nhanh hơn trên 500 vòng/phút tốt hơn nhiều.
Việc kết hợp động cơ và hộp số đúng cách bắt đầu bằng việc đảm bảo tốc độ đầu vào và nhu cầu mô-men xoắn của chúng phù hợp. Hộp số trục vít đặc biệt tốt trong việc làm chậm đáng kể công suất đầu ra của động cơ, đôi khi lên tới 100 lần, đồng thời tăng mô-men xoắn tương ứng. Lấy ví dụ, một động cơ tiêu chuẩn tạo ra khoảng 10 Newton mét ở tốc độ 1.750 vòng/phút. Với tỷ số giảm 100:1, cùng một động cơ này có thể tạo ra mô-men xoắn khoảng 1.000 Newton mét chỉ ở 17,5 vòng/phút. Trước khi hoàn tất bất kỳ thiết lập nào, điều quan trọng là phải kiểm tra xem thông số kỹ thuật công suất của động cơ có thực sự phù hợp với những gì hộp số mong đợi làm đầu vào hay không để tránh làm hỏng bất kỳ thành phần nào. Cũng có một số cân nhắc quan trọng cần ghi nhớ. Trước hết, hãy đảm bảo điện áp và tần số giữa các thành phần khớp nhau, đặc biệt là khi xử lý các tiêu chuẩn khu vực khác nhau như nguồn cung cấp 50 so với 60 Hertz. Ngoài ra, hãy chú ý đến yêu cầu mô-men xoắn khởi động vì các hệ thống bánh răng trục vít này thường cần mô-men xoắn hoạt động bình thường gấp hai đến ba lần khi mới khởi động. Cuối cùng, hãy suy nghĩ cẩn thận về chu kỳ nhiệm vụ để chúng thể hiện chính xác cả nhu cầu mô-men xoắn cực đại và liên tục theo cách tải sẽ hoạt động theo thời gian.
Khi có sự không khớp giữa quán tính của động cơ và hộp số, nó sẽ tạo ra các dao động không mong muốn, ảnh hưởng đến độ chính xác định vị trong các thiết lập tự động hóa. Xem xét những gì các nhà sản xuất đã phát hiện, việc duy trì tỷ lệ quán tính (hộp số chia cho động cơ) dưới khoảng 10:1 giúp điều khiển chuyển động phản ứng tốt hơn, cải thiện khoảng 40 đến thậm chí 60% trong một số trường hợp. Ngày nay, hộp số trục vít được tích hợp bộ mã hóa, giúp chúng dễ dàng đồng bộ hóa với bộ truyền động servo và hệ thống PLC hơn nhiều. Điều này đặc biệt hữu ích cho những người làm việc trong các dự án Công nghiệp 4.0, nơi các tính năng bảo trì dự đoán đang trở thành yêu cầu tiêu chuẩn tại nhiều cơ sở sản xuất.
| Tính năng | Lỗ rỗng | Trục rắn |
|---|---|---|
| Lắp đặt | Lắp trục động cơ trực tiếp | Yêu cầu khớp nối/mặt bích |
| Hiệu quả không gian | chiều dài lắp ráp ngắn hơn 30–50% | Cần không gian lắp đặt bên hông |
| Khả năng chịu lực xoắn | Lên đến 850 Nm (mẫu tiêu chuẩn) | 1.200+ Nm (chịu tải nặng) |
| Thích hợp cho | Băng tải, dây chuyền đóng gói | Cần cẩu, máy trộn công nghiệp |
Cấu hình lỗ rỗng chiếm ưu thế trong các ứng dụng chế biến thực phẩm và dược phẩm (chiếm 75% ứng dụng) nhờ thiết kế dễ rửa. Trục đặc vẫn được ưa chuộng cho thiết bị khai thác mỏ khi tải trọng va đập vượt quá 500% mô-men xoắn danh định.
Hộp số trục vít hoạt động rất tốt trong các hệ thống xử lý vật liệu khi không gian hạn chế nhưng cần mô-men xoắn lớn. Diện tích tiếp xúc nhỏ gọn khiến chúng trở nên lý tưởng để vận hành các băng tải vận chuyển vật liệu nặng trong các nhà máy ô tô. Hơn nữa, tính năng tự khóa của chúng giúp giữ thang máy ổn định ở bất kỳ vị trí nào cần thiết mà không cần thêm phanh. Một số nghiên cứu trong lĩnh vực máy móc xây dựng năm 2023 cũng cho thấy những kết quả thú vị. Họ phát hiện ra rằng các nhà kho sử dụng hệ thống nâng hạ trục vít thực sự tiết kiệm được khoảng 18% chi phí năng lượng so với các hệ thống tương tự sử dụng bánh răng xoắn. Điều này lý giải tại sao rất nhiều hoạt động đang chuyển đổi sang hệ thống này hiện nay.
Cơ cấu tiếp xúc trượt trong hệ thống bánh răng trục vít hoạt động êm hơn 40% so với hệ thống bánh răng thẳng, lý tưởng cho các nhà máy chế biến thực phẩm nhạy cảm với tiếng ồn. Các phiên bản thép không gỉ đáp ứng tiêu chuẩn vệ sinh cho máy đóng gói có khả năng đóng gói hơn 500 hộp mỗi phút. Các báo cáo trong ngành cho thấy lớp phủ chống ăn mòn của chúng kéo dài tuổi thọ lên 60% trong các cơ sở đóng chai có độ ẩm cao.
Hộp số trục vít mang lại độ chính xác dưới milimet trong việc điều chỉnh bàn MRI và tay định vị xạ trị. Chuyển động không thể đảo ngược ngăn ngừa hiện tượng vô tình đẩy ngược - một tính năng an toàn quan trọng khi xử lý các dụng cụ y tế nhạy cảm.
Lựa chọn hệ thống bánh răng trục vít khi có hạn chế về diện tích tiếp xúc hoặc tải trọng thẳng đứng yêu cầu giữ an toàn. Thiết kế tự khóa của chúng giúp loại bỏ hệ thống phanh tốn kém trong 92% ứng dụng băng tải nghiêng, trong khi các thiết bị một cấp đạt tỷ lệ giảm 50:1 trong không gian dưới 8 inch khối.
Tin Tức Nổi BậtBản quyền © 2025 bởi Changwei Transmission (Jiangsu) Co., Ltd — Chính sách bảo mật
EN
