Hộp Giảm Tốc Cầu Trục ZQ

Hộp giảm tốc cầu trục (còn gọi là hộp số cầu trục, hộp giảm tốc ZQ hay JZQ) là hộp số bánh răng trụ 2 cấp, trục vào và trục ra song song, được thiết kế riêng cho cơ cấu nâng hạ, xe con và xe lớn của cầu trục, cổng trục, tời điện. Hộp nhận tốc độ cao từ motor cẩu trục, giảm xuống 8 – 50 lần (dòng ZQD tới khoảng 317 lần) và khuếch đại mô-men xoắn để kéo tang cuốn cáp hoặc bánh xe di chuyển. Kích cỡ hộp được gọi theo tổng khoảng cách tâm trục vào – trục ra: ZQ250, ZQ350, ZQ400, ZQ500, ZQ650, ZQ850, ZQ1000.

Hộp giảm tốc ZQ là một trong ba bộ phận truyền động chính của thiết bị cầu trục, làm việc cùng motor cẩu trục và phanh cầu trục. Bài viết dưới đây giải thích cấu tạo, cách đọc mã, cách chọn size và tỉ số truyền, cùng những thắc mắc thường gặp khi lắp hộp số ZQ cho cầu trục.

1. Hộp giảm tốc cầu trục ZQ là gì?

ZQ là ký hiệu của dòng hộp giảm tốc bánh răng trụ nằm ngang theo tiêu chuẩn ngành cơ khí nâng hạ của Trung Quốc (chữ Z – trục song song, Q – cần trục). Trên thị trường Việt Nam, cùng một loại hộp có thể được gọi bằng nhiều tên: hộp số ZQ, JZQ, ZQH, hộp giảm tốc tời, hộp số cầu trục. Điểm chung là:

• Truyền động 2 cấp bánh răng trụ răng nghiêng (dòng ZQD thêm cấp thứ 3 để đạt tỉ số lớn).
• Trục vào và trục ra song song, nằm trên cùng mặt phẳng ngang, vỏ hộp chia đôi theo mặt phẳng tâm trục.
• Kích cỡ đặt theo tổng khoảng cách tâm trục (mm): ZQ500 nghĩa là tâm trục vào cách tâm trục ra 500 mm.
• Chịu được tải va đập, khởi động – dừng liên tục và đảo chiều quay như chế độ làm việc của cầu trục.

Hộp giảm tốc cầu trục ZQ - hộp số bánh răng trụ 2 cấp dùng cho cơ cấu nâng

2. Ứng dụng của hộp số cầu trục ZQ

Nhờ cấu tạo đơn giản, chịu tải nặng và dễ thay thế, hộp giảm tốc ZQ được dùng ở hầu hết các thiết bị nâng hạ và nhiều máy công nghiệp tải nặng:

• Cơ cấu nâng hạ của cầu trục, cổng trục: hộp số nối motor với tang cuốn cáp, tạo lực kéo lớn ở tốc độ chậm và ổn định.
• Cơ cấu di chuyển xe con, xe lớn: thường dùng size nhỏ (ZQ250 – ZQ400) với tỉ số 15,75 – 31,5.
• Tời điện, tời kéo: tời kéo neo, tời kéo cáp trong xây dựng, tời mỏ, tời kéo tàu, tời công trình cầu đường.
• Máy công nghiệp tải nặng: băng tải khoáng sản, máy trộn bê tông, trạm trộn, máy cán, máy nghiền phụ trợ, bàn quay.
• Thiết bị cảng, nhà máy thép, xi măng: nơi cần hộp số chịu va đập và làm việc nhiều ca.

3. Cấu tạo hộp giảm tốc cầu trục

Một hộp số ZQ tiêu chuẩn gồm các bộ phận chính:

• Vỏ hộp: gang đúc hoặc thép hàn, chia làm nắp trên và thân dưới ghép bằng bu lông theo mặt phẳng tâm trục; có gân tăng cứng và chân đế bắt bu lông.
• Trục vào (trục cao tốc): nhận chuyển động từ motor qua khớp nối; đầu trục có rãnh then.
• Trục trung gian: mang bánh răng lớn cấp 1 và bánh răng nhỏ cấp 2.
• Trục ra (trục thấp tốc): có đường kính lớn nhất, nối với tang cuốn cáp hoặc trục bánh xe. Đầu trục ra có nhiều kiểu: trục trơn có then, trục có đầu bánh răng để nối khớp răng.
• Bánh răng trụ răng nghiêng: thép hợp kim tôi bề mặt, ăn khớp êm và chịu tải lớn hơn bánh răng thẳng.
• Ổ bi, phớt chặn dầu, nắp ổ: giữ trục đồng tâm và kín dầu.
• Cửa thăm, nút thông hơi, que thăm dầu, nút xả dầu: phục vụ kiểm tra và bôi trơn kiểu ngâm dầu – vung té.

4. Nguyên lý hoạt động hộp giảm tốc ZQ

Motor quay trục vào với tốc độ khoảng 1450 vòng/phút (motor 4 cực) hoặc 960 vòng/phút (motor 6 cực). Bánh răng nhỏ trên trục vào ăn khớp với bánh răng lớn trên trục trung gian, giảm tốc lần thứ nhất. Bánh răng nhỏ trên trục trung gian tiếp tục ăn khớp với bánh răng lớn trên trục ra, giảm tốc lần thứ hai. Tổng tỉ số truyền bằng tích hai cấp, ví dụ i = 31,5 nghĩa là motor 960 vòng/phút cho trục ra khoảng 30 vòng/phút.

Khi tốc độ giảm, mô-men xoắn trên trục ra tăng gần tỉ lệ với tỉ số truyền (trừ tổn hao khoảng 4 – 6% của 2 cấp bánh răng). Vì vậy một motor cẩu trục công suất vừa phải vẫn kéo được tải nặng qua tang cuốn cáp. Hộp ZQ không có khả năng tự hãm, nên việc giữ tải khi dừng do phanh cầu trục đảm nhiệm.

5. Thông số kỹ thuật hộp giảm tốc cầu trục ZQ

a. Tỉ số truyền tiêu chuẩn

Dòng ZQ/JZQ 2 cấp có 9 tỉ số truyền danh nghĩa: 48,57 – 40,17 – 31,5 – 23,34 – 20,49 – 15,75 – 12,64 – 10,35 – 8,23. Dòng ZQD (ZQ ghép thêm một cấp, thường gọi ZQ + 100) cho tỉ số từ khoảng 65 tới 317 lần, dùng cho tời chậm hoặc cơ cấu nâng tải rất nặng.

b. Kích thước trục và dải công suất motor thường ghép

Dải công suất trên chỉ để định hướng. Công suất thực tế cho phép phụ thuộc tỉ số truyền (tỉ số càng lớn, mô-men trên trục ra càng cao nên công suất motor cho phép càng nhỏ), tốc độ motor và chế độ làm việc của cầu trục.

c. Điều kiện làm việc

• Tốc độ trục vào thường không quá 1500 vòng/phút; với cơ cấu nâng nên dùng motor 6 cực hoặc 8 cực.
• Quay được cả hai chiều, phù hợp chu kỳ nâng – hạ liên tục.
• Nhiệt độ môi trường khoảng -40°C đến +45°C.
• Bôi trơn ngâm dầu bánh răng, không cần bơm dầu cưỡng bức ở các size thông dụng.

6. Cách đọc mã hộp giảm tốc ZQ

Ví dụ mã ZQ500 – 31,5 – II – Z:

• ZQ500: hộp giảm tốc cầu trục, tổng khoảng cách tâm trục 500 mm.
• 31,5: tỉ số truyền danh nghĩa.
• II: kiểu lắp (vị trí đầu trục vào và trục ra thò ra phía nào của hộp). Dòng ZQ có 9 kiểu lắp từ I đến IX.
• Z: kiểu đầu trục ra (trục trơn có then). Các ký hiệu khác dùng cho trục có đầu bánh răng hoặc kiểu nối khớp răng.

Khi cần thay hộp số cũ, chỉ cần chụp tem hoặc đo khoảng cách tâm trục, đếm số răng hay ghi tỉ số, xác định phía trục vào – trục ra là có thể chọn đúng hộp tương đương.

7. Phân loại hộp giảm tốc cầu trục

a. Theo số cấp truyền

• ZQ / JZQ / ZQH (2 cấp): tỉ số 8,23 – 48,57, phổ biến nhất cho cơ cấu nâng và di chuyển.
• ZQD (3 cấp): tỉ số khoảng 65 – 317, dùng khi cần trục ra rất chậm như tời kéo tải nặng.

b. Theo kiểu đầu trục ra

• Trục trơn có then: nối với tang cáp qua khớp nối, dễ thay thế.
• Trục có đầu bánh răng: nối trực tiếp vào khớp răng của tang cuốn cáp, chịu va đập tốt, hay gặp trên cầu trục cũ.

c. Theo kích thước

Size nhỏ (ZQ250, ZQ350, ZQ400) dùng cho cầu trục 1 – 5 tấn, cơ cấu di chuyển và tời nhỏ. Size trung (ZQ500, ZQ650) dùng cho cầu trục 5 – 20 tấn và tời công trình. Size lớn (ZQ850, ZQ1000) dùng cho cầu trục, cổng trục tải nặng ở cảng, nhà máy thép.

8. Cách chọn hộp giảm tốc cầu trục phù hợp

• Bước 1 – Xác định tốc độ trục ra: từ tốc độ nâng mong muốn và đường kính tang. Ví dụ tang Ø400 mm, tốc độ cáp 8 m/phút, palăng 2 nhánh thì tang cần khoảng 12,7 vòng/phút; khi đó cần tỉ số lớn hoặc hộp ZQD.
• Bước 2 – Tính tỉ số truyền: i = tốc độ motor / tốc độ trục ra, rồi chọn tỉ số tiêu chuẩn gần nhất.
• Bước 3 – Tính mô-men trên trục ra: M (N.m) ≈ 9550 × P (kW) × i × 0,95 / n motor. Mô-men này phải nhỏ hơn mô-men cho phép của size hộp sau khi nhân hệ số làm việc.
• Bước 4 – Nhân hệ số làm việc: cơ cấu nâng chịu va đập, khởi động nhiều lần mỗi giờ nên thường nhân hệ số 1,25 – 1,5 rồi mới chọn size.
• Bước 5 – Chọn kiểu lắp và kiểu trục ra: theo vị trí motor, phanh và tang trên xe con.
• Bước 6 – Kiểm tra đường kính trục: khớp với trục motor cẩu trục, tang phanh và khớp nối sẵn có.

9. So sánh hộp số ZQ với các dòng hộp giảm tốc khác

10. Câu hỏi thường gặp về hộp giảm tốc cầu trục

• Hộp giảm tốc ZQ và JZQ có khác nhau không? Về cơ bản là cùng một dòng hộp số bánh răng trụ 2 cấp dùng cho cầu trục. JZQ là ký hiệu cũ, ZQ hoặc ZQH là ký hiệu thường gặp hiện nay; kích thước lắp đặt và tỉ số truyền của cùng một size gần như tương đương, nên thường lắp lẫn được.
• Con số 250, 350, 500… trong tên hộp ZQ nghĩa là gì? Đó là tổng khoảng cách tâm từ trục vào tới trục ra, tính bằng mm. Hộp ZQ650 có tâm trục vào cách tâm trục ra 650 mm; số càng lớn, bánh răng càng to và mô-men chịu được càng cao.
• Hộp số ZQ có những tỉ số truyền nào? Dòng 2 cấp có 9 tỉ số: 48,57; 40,17; 31,5; 23,34; 20,49; 15,75; 12,64; 10,35 và 8,23. Nếu cần chậm hơn, dùng dòng ZQD 3 cấp với tỉ số khoảng 65 – 317.
• Kiểu lắp I, II, III… trên tem hộp ZQ là gì? Đó là ký hiệu phía thò ra của đầu trục vào và đầu trục ra so với thân hộp. Dòng ZQ có 9 kiểu lắp; khi thay hộp mới phải chọn đúng kiểu lắp để motor, phanh và tang cáp nằm đúng vị trí cũ.
• Làm sao biết hộp giảm tốc cầu trục cũ đang dùng tỉ số bao nhiêu khi tem đã mờ? Đánh dấu trục vào và trục ra, quay trục vào đủ số vòng cho trục ra quay đúng 1 vòng rồi đếm; hoặc mở cửa thăm đếm số răng từng cặp bánh răng và nhân hai tỉ số cấp lại với nhau.
• Motor bao nhiêu kW thì ghép với hộp ZQ size nào? Tham khảo theo motor 3 pha 4 cực và 6 cực: ZQ350 khoảng 1.5kw – 11kw, ZQ400 khoảng 3kw – 11kw, ZQ500 khoảng 5.5kw – 22kw, ZQ650 khoảng 11kw – 45kw, ZQ850 khoảng 22kw – 160kw, ZQ1000 khoảng 37kw – 250kw. Tỉ số truyền càng lớn thì motor cho phép càng nhỏ; bảng chi tiết từng tỉ số có trong trang của từng size.
• Hộp giảm tốc ZQ có tự hãm, giữ được tải khi mất điện không? Không. Bánh răng trụ có hiệu suất cao nên tải treo có thể kéo ngược hộp số. Cơ cấu nâng bắt buộc phải có phanh thủy lực hoặc phanh điện từ lắp trên trục motor hoặc trục vào hộp số.
• Có dùng hộp số ZQ cho băng tải, máy trộn được không? Được. Hộp ZQ chịu tải nặng và va đập tốt nên hay được dùng cho băng tải khoáng sản, máy trộn, máy cán, vít tải. Tuy nhiên hộp khá cồng kềnh, với máy cần gọn nên cân nhắc hộp giảm tốc bánh răng thế hệ mới.
• Hộp giảm tốc cầu trục có quay đảo chiều liên tục được không? Được. Dòng ZQ được thiết kế cho chu kỳ nâng – hạ đảo chiều liên tục. Cần để motor dừng hẳn hoặc dùng phanh trước khi đảo chiều để giảm va đập lên bánh răng và then.
• Tốc độ trục vào tối đa của hộp ZQ là bao nhiêu? Thường không vượt quá 1500 vòng/phút. Cơ cấu nâng hay dùng motor 6 cực (khoảng 960 vòng/phút) hoặc 8 cực (khoảng 720 vòng/phút) để giảm tốc độ va đập và kéo dài tuổi thọ bánh răng.
• Nên nối motor với hộp giảm tốc cầu trục bằng khớp nối gì? Phổ biến nhất là khớp nối có tang phanh (khớp nối vừa truyền động vừa làm bề mặt cho má phanh ôm vào), khớp nối răng hoặc khớp nối đàn hồi. Khớp nối có tang phanh giúp gọn cụm motor – phanh – hộp số trên xe con.
• Hộp ZQ khác gì hộp giảm tốc QJ trên cầu trục mới? QJ là dòng hộp giảm tốc cầu trục thế hệ sau, bánh răng mặt răng cứng nên cùng tải thì gọn và nhẹ hơn. Hộp ZQ vẫn được dùng rộng rãi vì giá hợp lý, dễ sửa chữa và lắp lẫn trực tiếp trên cầu trục cũ.
• Vỏ hộp giảm tốc ZQ bằng gang hay thép tốt hơn? Vỏ gang đúc giảm rung và ồn tốt, phù hợp size nhỏ và trung. Vỏ thép hàn nhẹ hơn, chịu va đập tốt, hay dùng cho size lớn. Cả hai đều đáp ứng tốt nếu chọn đúng tải.
• Vì sao hộp giảm tốc cầu trục bị nóng hoặc kêu to khi chạy? Nguyên nhân thường gặp là chọn size nhỏ so với tải thực tế, thiếu dầu hoặc dầu sai cấp độ nhớt, lệch tâm giữa motor và hộp số, hoặc ổ bi đã mòn. Nhiệt độ vỏ hộp thông thường không nên vượt khoảng 70 – 80°C.
• Hiệu suất truyền động của hộp số ZQ là bao nhiêu? Mỗi cấp bánh răng trụ răng nghiêng đạt khoảng 97 – 98%, nên hộp 2 cấp đạt khoảng 94 – 96%; hộp ZQD 3 cấp đạt khoảng 92 – 94%. Hiệu suất cao giúp tiết kiệm điện so với hộp giảm tốc trục vít.

Để chọn đồng bộ cả cụm truyền động, xem thêm motor cẩu trục cho từng mức công suất, phanh cầu trục theo đường kính tang và danh mục thiết bị cầu trục.