Tìm Hiểu Về Hộp Giảm Tốc 2 Cấp Khai Triển Và Ứng Dụng Trong Đời Sống

Hộp giảm tốc 2 cấp khai triển là hộp giảm tốc bánh răng có hai cặp bánh răng ăn khớp nối tiếp, các trục đặt song song và bánh răng bố trí lệch về một phía so với ổ đỡ, dùng để giảm tốc độ động cơ và tăng momen xoắn với tổng tỉ số truyền khoảng 8–40. Đây là sơ đồ đơn giản, dễ chế tạo và rẻ nhất trong các kiểu hộp 2 cấp, phù hợp băng tải, tời, máy khuấy, máy trộn tải nhỏ đến trung bình. Khi chọn hộp số 2 cấp khai triển, cần biết công suất, tốc độ trục ra mong muốn, momen tải và kiểu lắp (chân đế hay mặt bích).

1) Hộp giảm tốc 2 cấp khai triển là gì?

a) Khái niệm hộp số giảm tốc 2 cấp khai triển

Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động ăn khớp trực tiếp, tỉ số truyền không đổi, đặt giữa động cơ điện và máy công tác để giảm vận tốc góc, tăng momen xoắn. "2 cấp" nghĩa là chuyển động được giảm tốc hai lần qua hai cặp bánh răng; "khai triển" nghĩa là các trục được trải ra song song trên cùng một mặt phẳng (thường là mặt phẳng ghép nắp – thân hộp), trục vào và trục ra không thẳng hàng.

b) Vị trí của hộp khai triển trong phân loại hộp giảm tốc

• Theo số cấp: hộp giảm tốc 1 cấp, hộp giảm tốc 2 cấp, 3 cấp.
• Theo loại truyền động: hộp bánh răng trụ (khai triển, phân đôi, đồng trục), hộp bánh răng côn và côn – trụ, hộp trục vít – bánh vít, hộp hành tinh, hộp cyclo.
• Hộp 2 cấp khai triển là dạng gốc của hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ, được dùng nhiều nhất trong đồ án chi tiết máy và trong hộp số công nghiệp cỡ nhỏ, cỡ vừa.

2) Cấu tạo và nguyên lý làm việc

a) Các bộ phận chính

• Ba trục song song: trục vào (nối motor), trục trung gian, trục ra (nối máy công tác).
• Cặp bánh răng cấp nhanh (bánh nhỏ trên trục vào, bánh lớn trên trục trung gian) và cặp bánh răng cấp chậm.
• Ổ lăn: ổ bi đỡ cho răng thẳng; ổ bi đỡ chặn hoặc ổ đũa côn cho răng nghiêng vì có lực dọc trục.
• Vỏ hộp gang tách đôi theo mặt phẳng chứa các trục, có nắp thăm, nút thông hơi, nút xả dầu, que hoặc mắt thăm dầu, chốt định vị.

b) Nguyên lý giảm tốc

Motor quay bánh răng nhỏ cấp nhanh, truyền sang bánh lớn với tỉ số u1; trục trung gian quay bánh nhỏ cấp chậm, truyền sang bánh lớn trục ra với tỉ số u2. Tỉ số chung u = u1 × u2, momen trục ra ≈ momen motor × u × hiệu suất (mỗi cặp bánh răng trụ khoảng 0,96–0,98). Vì bánh răng đặt không đối xứng giữa hai ổ, trục bị võng nhiều hơn và tải phân bố không đều trên chiều rộng răng; đây là lý do hộp khai triển hợp với tải nhỏ đến trung bình.

3) Phân loại hộp giảm tốc 2 cấp khai triển

a) Hộp giảm tốc 2 cấp khai triển bánh răng trụ răng thẳng và răng nghiêng

Răng thẳng dễ chế tạo, không có lực dọc trục nhưng ồn hơn ở tốc độ cao. Răng nghiêng (góc nghiêng khoảng 8–20°) ăn khớp êm, chịu tải cao hơn, nhưng sinh lực dọc trục nên ổ cần chịu được tải dọc trục. Kiểu phổ biến: cấp nhanh răng nghiêng, cấp chậm răng thẳng hoặc răng nghiêng. Chi tiết tại bài hộp giảm tốc 2 cấp bánh răng trụ răng nghiêng.

b) Hộp giảm tốc côn – trụ 2 cấp

Cấp nhanh là cặp bánh răng côn (thường răng thẳng) đổi hướng trục 90°, cấp chậm là cặp bánh răng trụ. Kiểu này dùng khi trục motor và trục máy công tác vuông góc, ví dụ máy khuấy, máy trộn có trục ra kéo dài, tời đặt ngang. Bánh răng côn khó gia công, nên tỉ số cấp côn thường giữ nhỏ (khoảng 2–4) để giảm kích thước bánh côn.

4) Bản vẽ hộp giảm tốc 2 cấp khai triển

Bản vẽ lắp thường thể hiện 3 hình chiếu: mặt cắt theo mặt phẳng ghép (thấy rõ 3 trục, bánh răng, ổ lăn), hình chiếu đứng (cửa thăm, nút thông hơi, que thăm dầu, bu lông nền) và hình chiếu cạnh. Hộp khai triển dễ tháo lắp, dễ bảo trì; nhược điểm là hộp côn – trụ có kích thước khá lớn, chiếm diện tích.

a) Bản vẽ hộp giảm tốc côn – trụ 2 cấp bánh răng côn răng thẳng

b) Bản vẽ hộp giảm tốc 2 cấp khai triển bánh răng trụ răng nghiêng

5) Thông số kỹ thuật và cách chọn hộp giảm tốc 2 cấp khai triển

a) Tỉ số truyền và phân phối tỉ số

• Tổng tỉ số hộp 2 cấp bánh răng trụ khai triển: khoảng 8–40; hộp côn – trụ: khoảng 8–25.
• Tỉ số cấp nhanh thường bằng 1,2–1,3 lần cấp chậm để bánh lớn hai cấp ngâm dầu gần bằng nhau.
• Tốc độ trục ra = tốc độ motor/u. Motor 4 cực khoảng 1420–1460 vòng/phút được chọn trước; 6 cực (khoảng 960 vòng/phút) và 8 cực (khoảng 720 vòng/phút) dùng khi cần trục ra chậm mà không muốn tăng tỉ số.

b) Ví dụ tính chọn động cơ và lập bảng thông số trục

Hệ dẫn động tời có tải G = 11000 N treo qua ròng rọc kép: lực trên cáp F = G/2 = 5500 N, vận tốc nâng 0,35 m/s nên vận tốc cáp 0,7 m/s. Công suất P1 = F·v/1000 = 5500 × 0,7/1000 = 3,85 kW; ở chế độ tải nhẹ P2 = 0,3·P1 ≈ 1,16 kW. Công suất tương đương sau hiệu suất khoảng 3,38 kW. Tốc độ tang 45 vòng/phút, tỉ số sơ bộ u = 16 (hộp) × 2 (đai) = 32, tốc độ đồng bộ cần khoảng 1440 vòng/phút → chọn motor 4 kW, 4 cực, 1420 vòng/phút.

• T = 9,55·10⁶ × P/n (Nmm); trục III ≈ 615 Nm.
• Hộp được chọn cần có momen trục ra cho phép ≥ 615 Nm ở 45 vòng/phút.
• Tổng tỉ số thực: 2,24 × 3,95 × 3,57 ≈ 31,6.

c) Dòng điện và biến tần cho motor kéo hộp 2 cấp khai triển

• Motor 1 pha 220V có tới tối đa 7,5 kW; từ 3 kW trở lên đa số dùng 3 pha 380V.
• Tời, băng tải khởi động có tải: chọn biến tần lớn hơn motor 1 cấp.
• Motor 3 pha 220V/380V (≤ 3 kW) có thể chạy bằng biến tần 1 pha vào 3 pha 220V ra, đấu tam giác.

Nếu không cần thiết kế riêng, các dòng motor giảm tốc 3 pha liền hộp đã tích hợp sẵn hai cấp bánh răng tương tự.

6) Ứng dụng hộp giảm tốc 2 cấp khai triển

• Hộp giảm tốc 2 cấp khai triển cho băng tải xi măng, băng tải đất đá, băng chuyền chế biến gỗ, thức ăn gia súc, bao bì.
• Hộp số 2 cấp khai triển cho tời kéo, tời nâng, cẩu trục cỡ nhỏ, cửa cuốn công nghiệp.
• Hộp giảm tốc côn – trụ 2 cấp cho máy khuấy bột, máy trộn có trục ra kéo dài, máy xi mạ.
• Hộp giảm tốc khai triển cho máy ép, máy nghiền nhỏ, máy cán, dây chuyền dệt may, in ấn.
• Hệ cấp liệu lò hơi, guồng xoắn, vít tải trong nhà máy luyện kim, khai thác mỏ.

Lý do dùng hộp giảm tốc thay vì chế tạo motor chạy thật chậm: motor tốc độ thấp, momen lớn có kích thước và giá thành cao hơn nhiều; ghép motor 4 cực tiêu chuẩn với hộp giảm tốc cho phép đổi tốc độ trục ra linh hoạt bằng cách đổi tỉ số truyền.

7) Ưu điểm và nhược điểm của hộp giảm tốc 2 cấp khai triển

a) Ưu điểm

• Kết cấu đơn giản, ít chi tiết, dễ chế tạo, giá thành thấp nhất trong các sơ đồ hộp 2 cấp.
• Dễ tháo lắp, bảo trì, thay bánh răng và ổ lăn.
• Hiệu suất cao (khoảng 0,94–0,96 cho cả hộp), giải nhiệt tốt nhờ vỏ trải rộng.
• Dễ đổi tỉ số truyền bằng cách thay cặp bánh răng.

b) Nhược điểm

• Bánh răng đặt không đối xứng, trục dễ võng, tải phân bố không đều trên răng → khả năng tải thấp hơn hộp phân đôi cùng kích thước.
• Trục vào và trục ra không thẳng hàng, hộp dài hơn hộp đồng trục.
• Răng nghiêng sinh lực dọc trục, cần ổ chặn.

8) Câu hỏi thường gặp về hộp giảm tốc 2 cấp khai triển

• Hộp giảm tốc 2 cấp khai triển khác hộp đồng trục và hộp phân đôi ra sao? Khai triển có trục vào và trục ra song song lệch nhau, kết cấu đơn giản, rẻ. Đồng trục có trục vào và trục ra thẳng hàng, hộp ngắn nhưng trục trung gian dài. Phân đôi tách một cấp thành hai cặp bánh răng, chịu tải lớn và va đập tốt hơn nhưng hộp rộng và đắt hơn.
• Chọn tỉ số truyền hộp 2 cấp khai triển thế nào? Lấy tốc độ motor chia tốc độ trục ra cần. Ví dụ motor 4 cực 1420 vòng/phút, cần 45 vòng/phút thì tỉ số chung ≈ 31,6; có thể chia cho bộ truyền đai 2,24 và hộp ≈ 14,1 (cấp nhanh 3,95, cấp chậm 3,57).
• Momen trục ra hộp giảm tốc 2 cấp tính thế nào? T (Nm) ≈ 9550 × P (kW)/n (vòng/phút) × hiệu suất. Ví dụ 4 kW ở 45 vòng/phút: khoảng 9550 × 4/45 × 0,95 ≈ 806 Nm. Hộp chọn cần có momen cho phép bằng hoặc lớn hơn mức này theo hệ số làm việc thực tế.
• Hộp khai triển côn – trụ và trụ răng nghiêng, loại nào hợp máy khuấy? Máy khuấy đặt đứng, motor nằm ngang thường dùng côn – trụ vì đổi hướng 90°. Nếu motor đặt đứng cùng trục khuấy, dùng hộp trụ răng nghiêng mặt bích hoặc motor giảm tốc trục thẳng sẽ gọn hơn.
• Motor kéo hộp 2 cấp khai triển 4 kW đấu điện thế nào? Motor 3 pha 4 kW thường ghi 220/380V hoặc 380/660V. Với lưới 380V: loại 220/380V đấu sao (Y), loại 380/660V đấu tam giác (Δ). Dòng định mức khoảng 8,6 A, CB chọn khoảng 16 A, dây đồng 2,5 mm² cho quãng ngắn.
• Lắp hộp giảm tốc khai triển với motor cần căn chỉnh gì? Căn đồng tâm khớp nối giữa trục motor và trục vào (sai lệch hướng kính khoảng ≤ 0,05–0,1 mm), bắt bu lông nền trên bệ phẳng, kiểm tra chiều quay trước khi gắn tải. Nếu dùng đai, căn hai puly thẳng hàng và chỉnh độ căng vừa đủ.
• Hộp 2 cấp mới mua có dầu sẵn chưa, đổ dầu gì? Nhiều hộp xuất xưởng không có dầu hoặc chỉ có dầu chống gỉ. Hộp bánh răng trụ thường dùng dầu bánh răng ISO VG 220 (môi trường nóng có thể VG 320), mức dầu theo vạch que thăm, thay lần đầu sau khoảng 300–500 giờ chạy rà.
• Muốn đảo chiều quay trục ra hộp khai triển làm sao? Đảo 2 dây pha bất kỳ của motor 3 pha, hoặc đảo cuộn đề qua tụ với motor 1 pha. Hộp bánh răng trụ quay được cả hai chiều; với tời nâng, cần thêm phanh motor để giữ tải khi dừng.
• Hộp giảm tốc 2 cấp khai triển kêu to là do đâu? Thường do thiếu dầu, ổ lăn mòn, bánh răng mẻ hoặc khớp nối lệch tâm. Tiếng ồn tăng dần theo thời gian thường là ổ lăn; tiếng gõ theo chu kỳ trục ra thường là răng bánh lớn cấp chậm bị mẻ.
• Hộp khai triển nóng, chảy dầu ở phớt trục ra xử lý thế nào? Kiểm tra mức dầu (dầu quá nhiều làm nóng và đẩy dầu ra phớt), nút thông hơi có tắc không, phớt có chai cứng không. Nhiệt độ vỏ hộp khoảng 50–70°C là bình thường; trên 80°C cần đo dòng motor để kiểm tra quá tải.
• Motor kéo hộp giảm tốc chạy một lúc thì nhảy CB hoặc rơ le nhiệt? Do quá tải (dòng đo vượt dòng định mức), mất pha, điện áp thấp hoặc bánh răng/ổ bị kẹt làm tăng tải. Đo dòng 3 pha so với nhãn motor; nếu dòng cân bằng mà vẫn cao thì tải vượt khả năng motor.
• Trục ra hộp 2 cấp bị rơ, mòn then có sửa được không? Có. Thay ổ lăn, phớt và gia công lại rãnh then hoặc thay then mới thường rẻ hơn nhiều so với thay hộp mới. Nếu bánh răng cấp chậm mòn đều, thay đồng bộ cặp bánh răng để ăn khớp êm.
• Có loại hộp nào rẻ hơn hộp 2 cấp khai triển chế tạo riêng không? Motor giảm tốc liền hộp sản xuất hàng loạt (bánh răng trụ hoặc cyclo) thường có giá thấp hơn hộp chế tạo đơn chiếc cùng công suất. Chọn đúng tỉ số và momen trục ra, không chọn size quá lớn so với tải sẽ giảm thêm chi phí.
• Dùng hộp giảm tốc 2 cấp khai triển cũ cho máy chạy ngắn hạn có được không? Được nếu momen cho phép của hộp vẫn lớn hơn momen tải. Kiểm tra độ rơ trục, tình trạng răng, thay dầu và phớt mới trước khi chạy; chi phí thường chỉ bằng một phần nhỏ hộp mới.

Xem thêm các dòng hộp giảm tốc công nghiệp để đối chiếu kích thước và kiểu lắp.

Nội Dung Có Thể Bạn Quan Tâm:

• Hộp Giảm Tốc 2 Cấp: Cấu Tạo, Đặc Tính, Bản Vẽ Kích Thước
• Hộp Giảm Tốc 2 Cấp Bánh Răng Trụ Răng Nghiêng: Cấu Tạo, Bản Vẽ, Ưu Nhược Điểm Và Ứng dụng
• Hộp Giảm Tốc 2 Cấp Phân Đôi Cấp Nhanh: Khái Niệm, Cấu Tạo, Nguyên Lý Làm Việc Và Ứng Dụng
• Bộ Điều Chỉnh Tốc Độ Motor: Cấu Tạo, Ứng Dụng, Thông Số Kỹ Thuật Và Cách Lựa chọn
• Hướng Dẫn Quy Trình Bảo Dưỡng Định Kỳ Hộp Giảm Tốc - Motor Giảm Tốc - Động Cơ Giảm Tốc
• Hộp Giảm Tốc Băng Tải: Cấu Tạo, Ứng Dụng, Thông Số Kỹ Thuật Và Cách Lựa chọn
• Hướng Dẫn Các Bước Tháo Lắp Hộp Giảm Tốc
• Tìm Hiểu Về Động Cơ Băng Tải Và Hướng Dẫn Lựa Chọn Theo Công Suất Phù Hợp
• Giá Motor Giảm Tốc 3 Pha - Giá Động Cơ Giảm Tốc 3 Pha