Hộp Số Giảm Tốc Cycloid Cyclo

Hộp giảm tốc Cyclo (hộp số giảm tốc cycloid, đầu giảm tốc cyclo) là bộ truyền dùng đĩa bánh răng biên dạng cycloid lăn trên vòng chốt kim để hạ tốc độ quay của động cơ và tăng momen xoắn ở trục ra. Chỉ với một cấp, hộp giảm tốc cycloid đạt tỉ số truyền từ 9 đến 87; ghép hai cấp, tỉ số truyền lên tới hàng nghìn mà kích thước vẫn gọn.

Hộp số cycloid thuộc nhóm hộp giảm tốc đồng trục, thường được ghép sẵn với động cơ điện thành motor giảm tốc cyclo. Nhờ nhiều răng cùng ăn khớp, loại hộp số này chịu tải nặng, chịu va đập tốt, chạy êm và có hiệu suất cao hơn rõ rệt so với hộp giảm tốc trục vít cùng tỉ số.

1. Hộp giảm tốc Cyclo là gì

Hộp giảm tốc Cyclo là hộp giảm tốc dùng cơ cấu truyền động cycloid – chốt kim (cycloidal pin gear). Tên gọi "Cyclo" bắt nguồn từ thương hiệu hộp số cycloid của Nhật và nay được dùng phổ biến để gọi chung mọi hộp số giảm tốc cycloid, kể cả hàng sản xuất theo tiêu chuẩn dòng B và dòng X.

Khác với hộp số bánh răng trụ dùng nhiều cặp bánh răng nối tiếp, hộp giảm tốc cycloid tạo tỉ số truyền lớn chỉ bằng chênh lệch số răng giữa đĩa cycloid và vòng chốt kim. Vì vậy, trục vào và trục ra nằm trên cùng một đường tâm, thân hộp ngắn và nhỏ so với momen xoắn mà nó truyền được.

2. Cấu tạo hộp số giảm tốc cycloid

Cấu tạo hộp giảm tốc cyclo cycloid

Một hộp giảm tốc cycloid một cấp gồm các bộ phận chính sau:

• Trục vào và ổ lệch tâm: trục vào nối với trục động cơ, mang một hoặc hai bạc lệch tâm. Khi trục quay, bạc lệch tâm đẩy đĩa cycloid chuyển động lắc tròn.
• Đĩa cycloid (đĩa bánh răng cycloid): đĩa thép hợp kim có biên dạng răng cong dạng cycloid, thường dùng hai đĩa lệch nhau 180° để cân bằng lực ly tâm và chia tải.
• Vòng chốt kim (vỏ chốt): vòng cố định gắn các chốt kim (con lăn) bao quanh đĩa cycloid; số chốt nhiều hơn số răng của đĩa đúng một.
• Cơ cấu chốt ra: các chốt có ống lăn lồng qua lỗ trên đĩa cycloid, nhận chuyển động quay chậm của đĩa và truyền sang trục ra.
• Trục ra: trục đặc có then, đồng tâm với trục vào, truyền momen xoắn tới máy công tác.
• Thân hộp, nắp và ổ bi: thường bằng gang đúc, giữ đồng tâm các chi tiết, kín dầu mỡ bôi trơn; cỡ lớn có thêm bơm dầu tuần hoàn.

3. Nguyên lý hoạt động của hộp giảm tốc cycloid

Khi động cơ quay trục vào, bạc lệch tâm làm đĩa cycloid lăn dọc theo vòng chốt kim cố định. Do đĩa có ít hơn vòng chốt một răng, mỗi vòng quay của trục vào chỉ làm đĩa cycloid tự quay lùi đi một răng. Chuyển động quay chậm này được cơ cấu chốt ra lấy ra trục ra.

Tỉ số truyền một cấp bằng số răng của đĩa cycloid: đĩa có 17 răng lăn trong vòng 18 chốt cho tỉ số truyền i = 17; đĩa 87 răng cho i = 87. Ở hộp một cấp, trục ra quay ngược chiều trục vào; ở hộp hai cấp, trục ra quay cùng chiều trục vào.

Vì luôn có khoảng một phần ba đến một nửa số chốt kim cùng tiếp xúc với đĩa cycloid, tải được chia đều cho nhiều điểm ăn khớp. Đây là lý do hộp số cycloid chịu được quá tải và tải va đập cao hơn hộp bánh răng thông thường cùng kích cỡ.

4. Ưu điểm và hạn chế của hộp giảm tốc Cyclo

a. Ưu điểm

• Tỉ số truyền lớn, kích thước nhỏ: 1 cấp đạt i = 9–87, 2 cấp đạt tới khoảng 7.569 mà thân hộp vẫn ngắn gọn.
• Hiệu suất cao: khoảng 90–95% với hộp 1 cấp và khoảng 85–90% với hộp 2 cấp, cao hơn nhiều so với hộp trục vít tỉ số tương đương, nên tiết kiệm điện khi chạy liên tục.
• Chịu quá tải, chịu va đập tốt: nhiều điểm ăn khớp cùng lúc, phù hợp máy nghiền, băng tải nặng, máy khuấy, máy cán.
• Chạy êm, ít rung: ăn khớp lăn giữa đĩa cycloid và chốt kim cho tiếng ồn thấp.
• Tuổi thọ dài: chi tiết chịu tải làm bằng thép hợp kim tôi cứng, chạy đúng tải thường bền nhiều năm.
• Lắp đặt linh hoạt: có kiểu chân đế, mặt bích, trục vào cốt dương, ghép sẵn motor, lắp nằm ngang hoặc thẳng đứng.

b. Hạn chế

• Không tự hãm: khi mất điện, tải có thể kéo ngược trục ra, vì vậy ứng dụng nâng hạ cần dùng motor có phanh.
• Trục vào và trục ra đồng trục, không đổi hướng truyền động 90°; cần truyền vuông góc thì nên chọn hộp số vuông góc hoặc hộp giảm tốc trục vít.
• Tỉ số truyền 1 cấp cố định theo các mức tiêu chuẩn, không có tỉ số rất nhỏ dưới 9.
• Chi tiết gia công chính xác cao nên khi hỏng đĩa cycloid hoặc chốt kim cần thay đúng chủng loại, đúng cỡ.

Motor giảm tốc cyclo tỉ số truyền từ 17 tới 87

5. Ứng dụng của hộp giảm tốc Cyclo

• Khai khoáng, vật liệu xây dựng: máy nghiền, máy trộn bê tông, băng tải đá, cát, xi măng, gầu tải.
• Hóa chất, xử lý nước thải: máy khuấy bể phản ứng, bể keo tụ, bể bùn, máy cào bùn.
• Thực phẩm, thức ăn chăn nuôi: máy trộn, vít tải, lò sấy quay, máy ép viên.
• Dệt, giấy, cao su, nhựa: máy cán, máy kéo sợi, máy cuốn, máy luyện.
• Luyện kim, cơ khí: con lăn băng chuyền, bàn xoay, máy kéo dây, thiết bị chịu tải va đập.
• Cảng, kho bãi, nông nghiệp: băng tải hạt, máy sàng, máy tời và cơ cấu kéo tải nặng.

6. Phân loại hộp số giảm tốc cycloid

a. Hộp giảm tốc Cyclo chân đế (BWD, XWD, BWY, XWY)

Đây là kiểu phổ biến nhất, đặt nằm ngang trên chân đế bắt bu lông xuống bệ máy. Mã BWD/XWD là hộp ghép motor qua mặt bích nối, BWY/XWY là kiểu trục motor cắm thẳng vào hộp, thân ngắn gọn hơn.

Kích thước thông dụng hộp giảm tốc cyclo chân đế XWD

Motor giảm tốc cycloid chân đế BWD, BWY và mặt bích BLD, BLY

b. Hộp giảm tốc Cyclo mặt bích (BLD, XLD, BLY, XLY)

Kiểu mặt bích (mặt mâm) lắp thẳng đứng hoặc treo vào khung máy, trục ra thường hướng xuống dưới. Loại này hay dùng cho máy khuấy, máy trộn, bàn xoay và các thiết bị cần tiết kiệm mặt bằng. Hộp mặt bích cũng có thể ghép motor 1 pha hoặc motor 3 pha các công suất khác nhau.

Hộp giảm tốc cycloid mặt bích ghép motor

c. Hộp giảm tốc cycloid trục vào cốt dương (BW, XW, BL, XL)

Hộp không kèm motor, đầu vào là trục đặc (cốt dương) có then. Trục vào được nối với nguồn động lực qua khớp nối, puli – dây đai hoặc nhông xích, phù hợp khi đã có sẵn động cơ hoặc cần đặt motor lệch trục.

Hộp giảm tốc cycloid trục vào cốt dương

Hộp số cyclo cốt dương nối puli và khớp nối

Hộp giảm tốc cycloid 2 cấp chân đế trục vào cốt dương BWE

d. Hộp giảm tốc cycloid 2 cấp, 3 cấp (BWE, XWED, BLE, XLED)

Hai bộ cycloid được ghép nối tiếp, tỉ số truyền tổng bằng tích tỉ số của từng cấp (ví dụ 11 × 17 = 187, 87 × 87 = 7.569). Hộp 2 cấp cho tốc độ ra rất chậm, momen xoắn rất lớn; hộp 3 cấp dùng cho các cơ cấu quay cực chậm. Trong ký hiệu, chữ E chỉ hộp 2 cấp. Xem thêm các dòng hộp giảm tốc 2 cấp khác.

Hộp giảm tốc cycloid 2 cấp và cấu tạo bên trong

Motor giảm tốc cycloid 2 cấp chân đế

Hộp giảm tốc cyclo 2 cấp mặt bích

e. Hộp giảm tốc cycloid khuấy trộn

Thường là kiểu mặt bích lắp đứng, trục ra lớn để chịu momen xoắn và lực hướng kính từ cánh khuấy. Tốc độ ra chậm đến rất chậm, tỉ số truyền chọn theo độ nhớt của vật liệu. Dùng cho bể xử lý nước thải, khuấy hóa chất, trộn vật liệu xây dựng, bồn chứa dầu.

Hộp giảm tốc cycloid khuấy trộn mặt bích

f. Hộp giảm tốc cyclo gắn motor phòng nổ

Hộp số cycloid ghép với motor phòng nổ dòng YBX3, dùng ở khu vực có khí, hơi, bụi dễ cháy như kho xăng dầu, nhà máy hóa chất, sơn, hầm mỏ. Phần hộp số giống loại thường, chỉ khác động cơ có vỏ và hộp cực chống cháy nổ.

Hộp giảm tốc cycloid chân đế gắn motor phòng nổ

Motor giảm tốc phòng nổ cyclo mặt bích

g. Hộp giảm tốc cyclo gắn motor có phanh

Motor có phanh điện từ dừng trục gần như tức thì khi ngắt điện, không trôi theo quán tính và giữ tải không bị kéo ngược. Kiểu này cần cho thang tải hàng, tời kéo, cơ cấu nâng hạ, băng tải dốc.

Động cơ giảm tốc cycloid có phanh điện từ

7. Ký hiệu hộp số giảm tốc Cyclo

Hộp giảm tốc cycloid trên thị trường chủ yếu theo hai dòng ký hiệu: dòng B (B0, B1, B2…) và dòng X (X1, X2, X3…). Hai dòng có nguyên lý giống nhau, chỉ khác cách đánh số cỡ và một số kích thước lắp. Các chữ cái trong mã có ý nghĩa như sau:

• W: kiểu nằm ngang, có chân đế.
• L: kiểu đứng, mặt bích.
• D: ghép motor qua mặt bích nối (motor rời).
• Y: trục motor cắm trực tiếp vào hộp (motor liền hộp).
• E: hộp 2 cấp; S: hộp 3 cấp.
• Số sau chữ: cỡ hộp (size); với hộp 2 cấp, hai số ghép lại chỉ hai cỡ của từng cấp, ví dụ X106 = cấp X10 + cấp X6, X53 = cấp X5 + cấp X3.

Ví dụ: XWD4-17-1.5kW là hộp dòng X cỡ 4, chân đế, ghép motor, tỉ số truyền 17, motor 1.5 kW; BLD2-43-0.75kW là hộp dòng B cỡ 2, mặt bích, tỉ số truyền 43, motor 0.75 kW. Từ cỡ X8 trở lên, hộp thường có thêm bơm dầu để bôi trơn và làm mát.

Hộp giảm tốc cyclo kiểu nằm ngang và kiểu đứng

Khi tem nhãn bị mất, có thể đối chiếu đường kính trục ra, kích thước chân đế hoặc mặt bích với bảng cỡ tương đương giữa dòng B và dòng X để chọn hộp thay thế.

Bảng cỡ tương đương hộp giảm tốc cyclo dòng B và dòng X

8. Tỉ số truyền và tốc độ đầu ra hộp giảm tốc cycloid

Tốc độ trục ra bằng tốc độ motor chia cho tỉ số truyền. Motor 4 cực (khoảng 1.450 vòng/phút) là lựa chọn phổ biến nhất khi ghép với hộp cyclo; motor 6 cực (khoảng 960 vòng/phút) dùng khi cần tốc độ ra chậm hơn với cùng tỉ số.

Bảng chọn cỡ hộp giảm tốc cycloid 1 cấp theo công suất và tỉ số truyền

Bảng chọn hộp số cycloid 2 cấp theo công suất và tỉ số truyền

9. Cách chọn hộp giảm tốc Cyclo phù hợp

a. Xác định tốc độ ra cần thiết

Từ tốc độ quay máy công tác cần, tính tỉ số truyền i = tốc độ motor / tốc độ ra, rồi chọn mức tỉ số tiêu chuẩn gần nhất. Nếu i lớn hơn 87, chuyển sang hộp 2 cấp.

b. Tính momen xoắn trục ra

Momen xoắn trục ra tính gần đúng: T (N.m) = 9550 × P (kW) / n ra (vòng/phút) × hiệu suất. Ví dụ motor 1.5 kW 4 cực, i = 17: tốc độ ra khoảng 85 vòng/phút, momen xoắn khoảng 9550 × 1,5 / 85 × 0,9 ≈ 152 N.m. Với motor 0.75 kW, i = 187 (hộp X53): tốc độ ra khoảng 7,8 vòng/phút, momen xoắn khoảng 785 N.m.

c. Chọn cỡ hộp theo bảng và hệ số làm việc

Dò bảng chọn của nhà sản xuất theo công suất và tỉ số truyền để ra cỡ hộp. Ví dụ motor 1.5 kW cần i = 17 thì hộp cỡ X3 hoặc B1 là vừa. Với tải va đập, khởi động – dừng nhiều lần hoặc chạy trên 10 giờ/ngày, nên nhân thêm hệ số làm việc 1,25–1,5 hoặc tăng lên một cỡ hộp.

d. Chọn kiểu lắp và đầu vào

Chọn chân đế (W) hay mặt bích (L), ghép motor (D, Y) hay trục vào cốt dương. Kiểm tra đường kính trục ra, kích thước then, lực hướng kính lên trục ra khi lắp nhông, puli hoặc cánh khuấy.

e. Chọn loại motor đi kèm

Xác định nguồn điện 1 pha hay 3 pha, số cực (ưu tiên 4 cực, sau đó 6 cực), cấp bảo vệ, motor có phanh cho cơ cấu nâng hạ hoặc motor phòng nổ cho khu vực dễ cháy nổ.

10. So sánh hộp giảm tốc Cyclo với các loại hộp giảm tốc khác

Hộp cycloid hợp với tải nặng, va đập, chạy liên tục cần tiết kiệm điện. Hộp trục vít hợp khi cần đổi hướng 90° và tự hãm. Hộp bánh răng trụ hợp khi cần hiệu suất cao ở tỉ số truyền vừa phải.

11. Các dòng hộp giảm tốc khác

• Hộp Giảm Tốc
• Hộp Giảm Tốc Trục Vít
• Hộp Giảm Tốc Vít Me Nâng Hạ SWL
• Hộp Giảm Tốc 1 Cấp
• Hộp Giảm Tốc 2 Cấp
• Hộp Số Máy Tời
• Hộp Giảm Tốc Trung Quốc
• Hộp Số Giảm Tốc Mini
• Hộp Giảm Tốc Cốt Âm
• Hộp Số Vuông Góc
• Hộp số giảm tốc theo size: Size 60, Size 70, Size 80, Size 100, Size 120, Size 135, Size 155, Size 175, Size 200

12. Câu hỏi thường gặp về hộp giảm tốc Cyclo

• Hộp giảm tốc Cyclo và hộp giảm tốc cycloid có khác nhau không? Không khác về nguyên lý. "Cycloid" là tên của biên dạng răng và cơ cấu truyền động, còn "Cyclo" là cách gọi ngắn bắt nguồn từ tên thương mại, nay dùng chung cho mọi hộp số cycloid dòng B, dòng X.
• Tỉ số truyền lớn nhất của hộp giảm tốc cycloid là bao nhiêu? Hộp 1 cấp có tỉ số tiêu chuẩn từ 9 đến 87. Hộp 2 cấp ghép hai bộ cycloid nên tỉ số truyền là tích hai cấp, lớn nhất khoảng 87 × 87 = 7.569; hộp 3 cấp còn lớn hơn nữa, cho tốc độ ra chỉ vài vòng mỗi giờ.
• Trục ra hộp cyclo quay cùng chiều hay ngược chiều motor? Hộp 1 cấp có trục ra quay ngược chiều trục vào, hộp 2 cấp quay cùng chiều. Cần lưu ý điều này khi thay hộp 1 cấp bằng hộp 2 cấp hoặc ngược lại trên dây chuyền đang chạy.
• Hộp giảm tốc cycloid có quay được hai chiều không? Có. Hộp cycloid làm việc tốt khi đảo chiều quay, chỉ cần đảo chiều motor. Với tải quán tính lớn nên dừng hẳn rồi mới đảo chiều để giảm va đập lên chốt kim.
• Hộp giảm tốc cyclo có tự hãm như hộp trục vít không? Không. Hiệu suất cao nên tải có thể kéo ngược trục ra khi motor dừng. Với cơ cấu nâng hạ, tời, băng tải dốc cần dùng motor có phanh điện từ hoặc thêm phanh ngoài.
• Ký hiệu dòng B và dòng X khác nhau thế nào? Hai dòng cùng nguyên lý cycloid, khác cách đánh số cỡ và một số kích thước lắp ghép. Khi thay thế giữa hai dòng phải đối chiếu đường kính trục ra, then, kích thước chân đế hoặc mặt bích, không chỉ dựa vào số cỡ.
• Chữ W, L, D, Y, E trong mã hộp cyclo nghĩa là gì? W là kiểu nằm ngang chân đế, L là kiểu đứng mặt bích, D là ghép motor qua mặt bích nối, Y là motor cắm trực tiếp vào hộp, E là hộp 2 cấp. Ví dụ BLED là hộp dòng B, mặt bích, 2 cấp, ghép motor.
• Hộp cyclo bị mất tem thì chọn hộp thay thế ra sao? Đo đường kính trục ra, chiều dài trục, kích thước then, khoảng cách lỗ chân đế hoặc đường kính mặt bích, tâm trục tới mặt đế, rồi đối chiếu bảng kích thước của dòng B hoặc dòng X. Đếm thêm số vòng trục vào ứng với một vòng trục ra để biết tỉ số truyền.
• Nên ghép hộp cyclo với motor 4 cực hay 6 cực? Motor 4 cực (khoảng 1.450 vòng/phút) phổ biến nhất, giá hợp lý và dễ thay thế. Motor 6 cực (khoảng 960 vòng/phút) dùng khi cần tốc độ ra chậm hơn mà không muốn tăng lên hộp 2 cấp, đổi lại motor lớn hơn ở cùng công suất.
• Hộp giảm tốc cycloid có ghép được motor 1 pha không? Được. Các cỡ nhỏ thường ghép motor 1 pha công suất từ 0.18 kW đến vài kW, dùng cho xưởng chỉ có điện 1 pha. Với tải nặng, khởi động nhiều lần, motor 3 pha vẫn là lựa chọn bền hơn.
• Hiệu suất hộp giảm tốc cycloid bao nhiêu và có tiết kiệm điện không? Hộp 1 cấp đạt khoảng 90–95%, hộp 2 cấp khoảng 85–90%. So với hộp trục vít tỉ số lớn, hộp cycloid có thể chọn motor nhỏ hơn một cấp công suất cho cùng momen ra, nên tiết kiệm điện rõ khi chạy liên tục.
• Hộp cyclo chịu quá tải được đến mức nào? Do nhiều chốt kim cùng ăn khớp, hộp cycloid chịu được quá tải và va đập ngắn hạn cao hơn hộp bánh răng cùng cỡ. Tuy vậy vẫn nên chọn theo momen làm việc thực tế cộng hệ số an toàn, không dựa vào khả năng chịu quá tải để chạy thường xuyên.
• Lắp hộp cyclo chân đế theo phương thẳng đứng được không? Hộp được thiết kế cho tư thế lắp đặt nhất định để dầu mỡ phủ đủ các chi tiết. Muốn lắp đứng nên chọn kiểu mặt bích (L); nếu bắt buộc dùng chân đế ở tư thế khác cần báo trước để điều chỉnh lượng và loại dầu bôi trơn.
• Hộp giảm tốc cycloid có chạy liên tục 24/24 được không? Được, đây là thế mạnh của hộp cycloid trong máy khuấy, băng tải, lò sấy. Khi chạy liên tục nên chọn hệ số làm việc từ 1,25–1,5 trở lên và đảm bảo motor đủ thoáng để tản nhiệt.
• Hộp cyclo công nghiệp có giống hộp RV dùng trong robot không? Cùng nguyên lý cycloid nhưng hộp RV cho robot được gia công cực chính xác, độ rơ rất nhỏ và kết hợp thêm cấp bánh răng hành tinh. Hộp cyclo công nghiệp ưu tiên chịu tải nặng, giá hợp lý, không dùng cho định vị chính xác cao.