Hộp Giảm Tốc WPDA

Hộp giảm tốc WPDA (còn gọi là hộp số giảm tốc WPDA, hộp số WPDA, hộp giảm tốc trục vít WPDA mặt bích) là dòng hộp số trục vít bánh vít series WP có mặt bích lắp motor trực tiếp ở đầu vào (chữ D) và trục vít nằm phía dưới bánh vít (chữ A). Motor mặt bích được cắm thẳng trục vào lỗ trục vít, không cần khớp nối hay bệ đỡ riêng. Hộp WPDA có các size 50 đến 200, tỷ số truyền một cấp 1/10 đến 1/60, lắp với motor 0.12kW đến 15kW tùy size. Bài viết dưới đây trình bày cấu tạo, thông số, cách chọn size và motor, cách tính tốc độ, mô-men của hộp số WPDA, cùng phần giải đáp những thắc mắc kỹ thuật thường gặp khi ghép motor mặt bích vào hộp.

1) Hộp giảm tốc WPDA là gì?

Hộp giảm tốc WPDA là biến thể của hộp giảm tốc WPA, khác ở chỗ đầu vào không phải trục cốt dương mà là mặt bích có lỗ trục (cốt âm). Ý nghĩa ký hiệu:

• WP: dòng hộp số trục vít bánh vít thân gang tiêu chuẩn.
• D: đầu vào có mặt bích lắp motor trực tiếp (direct mount).
• A: trục vít nằm phía dưới bánh vít, nên motor nằm ở vị trí thấp, gần chân đế.
• Size (50, 60, 70, 80, 100, 120, 135, 155, 175, 200): khoảng cách tâm giữa trục vít và bánh vít tính bằng mm.
• Tỷ số truyền (1/10, 1/20, 1/30…): số vòng trục vít quay để trục ra quay 1 vòng.

Ví dụ: WPDA 80 - 1/30 lắp motor mặt bích 1.1kW 4 cực cho tốc độ ra khoảng 48 vòng/phút. Bản trục vít nằm trên của dòng này là hộp giảm tốc WPDS. Cả hai thuộc nhóm hộp giảm tốc trục vít, cùng với WPS, WPO, WPX và NMRV.

2) Cấu tạo hộp số WPDA

• Mặt bích đầu vào: đúc liền hoặc bắt bulông vào thân hộp, có vai định tâm và các lỗ bắt bulông khớp với mặt bích motor.
• Lỗ trục vít (cốt âm): lỗ có rãnh then nằm trong đầu trục vít, trục motor cắm thẳng vào đây để truyền mô-men.
• Trục vít: thép hợp kim tôi cứng, ren được mài, đặt phía dưới và ngâm trong dầu.
• Bánh vít: vành răng đồng ép trên moay-ơ, ăn khớp với trục vít.
• Trục ra: trục đặc có rãnh then, vuông góc với trục vào, ra một đầu hoặc hai đầu.
• Vòng bi, phớt chặn dầu: đỡ trục vít, trục ra và làm kín các đầu trục.
• Vỏ gang có gân tản nhiệt, chân đế, nút thông hơi, nút châm dầu, mắt thăm dầu, nút xả cặn.

3) Nguyên lý hoạt động hộp giảm tốc WPDA trục vít

• Trục motor cắm vào lỗ trục vít, truyền mô-men qua then. Motor quay bao nhiêu vòng thì trục vít quay bấy nhiêu vòng.
• Ren trục vít đẩy răng bánh vít quay. Tỷ số truyền i = số răng bánh vít / số đầu mối trục vít; tốc độ ra n2 = n1 / i.
• Mô-men trục ra tăng gần i lần, trừ tổn hao ma sát trượt giữa ren vít và răng bánh vít.
• Trục vít nằm dưới nên luôn ngâm dầu, vùng ăn khớp được bôi trơn và làm mát tốt ngay từ khi khởi động, kể cả khi motor quay chậm.

4) Ưu điểm và hạn chế của hộp số giảm tốc WPDA

Ưu điểm:

• Lắp motor trực tiếp, không cần khớp nối, bệ motor và công căn chỉnh đồng tâm; cụm motor - hộp ngắn gọn.
• Độ đồng tâm do mặt bích đảm bảo, ít rung, ít mòn phớt và vòng bi so với ghép khớp nối căn tay.
• Trục vít ngâm dầu, phù hợp máy chạy liên tục và motor thay đổi tốc độ.
• Tỷ số lớn trong một cấp, chạy êm, vỏ gang chịu va đập tốt.

Hạn chế:

• Chỉ lắp được motor có mặt bích và đường kính trục đúng với lỗ trục vít của hộp; motor chân đế thông thường không lắp trực tiếp được.
• Không có khớp nối mềm nên va đập từ tải truyền thẳng về trục motor.
• Phớt đầu vào nằm dưới mức dầu; nếu phớt hỏng, dầu có thể chảy sang phía motor.
• Hiệu suất thấp hơn hộp bánh răng, giảm dần khi tỷ số truyền tăng.

5) Thông số kỹ thuật hộp giảm tốc WPDA trục vít

a) Size hộp và công suất motor mặt bích phù hợp

Công suất trong bảng là mức tham khảo cho tỷ số nhỏ và trung bình. Ở tỷ số 1/40 đến 1/60, mô-men trục ra lớn hơn nhiều nên thường phải tăng một size hoặc giảm công suất motor. Lỗ trục vào và mặt bích của mỗi size được làm theo khung motor tương ứng, vì vậy khi đặt hàng cần ghi rõ công suất, số cực và đường kính trục motor.

b) Tỷ số truyền và tốc độ trục ra

c) Cách tính mô-men xoắn trục ra

T2 (N.m) = 9550 × P (kW) × i × η / n1. Ví dụ motor mặt bích 0.75kW, 1450 vòng/phút, hộp WPDA tỷ số 1/40, hiệu suất 0.64: T2 = 9550 × 0.75 × 40 × 0.64 / 1450 ≈ 126 N.m, tốc độ ra khoảng 36 vòng/phút. Theo bảng, mô-men này vượt mức của WPDA 70 nên cần chọn WPDA 80.

6) Phân loại hộp số giảm tốc WPDA

a) Theo nhóm tải

• Tải nhẹ: size 50 - 60, motor 0.12kW - 0.37kW, dùng cho băng tải nhỏ, máy đóng gói, cơ cấu quay nhẹ.
• Tải trung bình: size 70 - 80 - 100, motor 0.37kW - 2.2kW, dùng cho băng tải, máy trộn, máy khuấy vừa.
• Tải nặng: size 120 - 135 - 155, motor 2.2kW - 5.5kW, dùng cho vít tải, máy trộn lớn, máy ép.
• Tải rất nặng: size 175 - 200, motor 5.5kW - 15kW, dùng cho máy nghiền, máy cán, băng tải dài.

b) Theo kiểu trục ra và số cấp

• Trục ra một đầu bên trái hoặc bên phải, trục ra hai đầu.
• Hộp một cấp tỷ số 1/10 - 1/60; hộp hai cấp (WPWDA) cho tỷ số từ 1/100 trở lên.

7) Cách chọn hộp giảm tốc WPDA và motor đi kèm

1. Xác định tốc độ ra, tính tỷ số i = tốc độ motor / tốc độ ra, chọn tỷ số tiêu chuẩn gần nhất.
2. Tính mô-men tải T = lực kéo (N) × bán kính tang hoặc nhông (m).
3. Nhân hệ số phục vụ fs: tải đều 1.0 - 1.2; tải va đập vừa 1.25 - 1.5; tải va đập mạnh, khởi động dừng liên tục 1.75 - 2.0; chạy 24 giờ/ngày cộng thêm 0.2 - 0.3. Vì WPDA không có khớp nối mềm, với tải va đập nên lấy fs ở mức cao.
4. Chọn size có mô-men cho phép ở đúng tỷ số lớn hơn mô-men tải × fs.
5. Chọn motor mặt bích có công suất P = T2 × n2 / (9550 × η) cộng dự phòng 10 - 20%, đúng kích thước mặt bích và đường kính trục với lỗ vào của hộp.
6. Chọn WPDA hay WPDS theo chiều cao tâm trục ra và vị trí đặt motor mong muốn.

8) Ứng dụng hộp giảm tốc WPDA

• Băng tải hàng hóa, băng tải thực phẩm, băng tải con lăn.
• Máy trộn nguyên liệu, máy khuấy hóa chất, máy khuấy bể xử lý nước thải.
• Máy đóng gói tự động, máy ép viên, máy ép cám.
• Dây chuyền chế biến gỗ, dệt may, chế biến nông sản.
• Thiết bị nâng hạ tải nhỏ và vừa (kết hợp motor có phanh).

9) So sánh hộp giảm tốc WPDA với WPA và WPDS

10) Câu hỏi thường gặp về hộp giảm tốc WPDA

• Motor chân đế thông thường có lắp được vào hộp giảm tốc WPDA không? Không lắp trực tiếp được. Hộp WPDA cần motor có mặt bích (kiểu lắp B5 hoặc B35 có cả chân đế và mặt bích) với đường kính trục, chiều dài trục, vai định tâm và vòng lỗ bulông khớp với mặt bích của hộp. Motor chỉ có chân đế (B3) phải dùng hộp WPA trục cốt dương kèm khớp nối. Nếu đã có sẵn motor chân đế, một số loại có thể thay nắp mặt bích, nhưng cần đo kỹ trước khi làm.
• Mua hộp WPDA cần cung cấp thông số motor nào để lắp vừa? Cần ghi rõ công suất, số cực (tốc độ), đường kính trục motor, chiều dài đầu trục, đường kính vai định tâm mặt bích, đường kính vòng lỗ bulông và số lỗ. Cùng một công suất, motor của các hãng có thể dùng khung khác nhau, nên đo trực tiếp trên motor là chắc chắn nhất. Sai một trong các kích thước này là trục không vào được lỗ hoặc mặt bích không bắt được bulông.
• Có lắp motor công suất lớn hơn mức khuyến cáo vào WPDA được không nếu mặt bích vừa? Mặt bích vừa không có nghĩa là hộp chịu được. Motor lớn hơn tạo ra mô-men trục ra vượt mức cho phép của bánh vít, nhất là ở tỷ số lớn, làm mòn nhanh hoặc gãy răng. Ngoài ra lỗ trục vít được thiết kế cho mô-men của khung motor tương ứng; truyền mô-men lớn hơn dễ làm doãng rãnh then. Chỉ nên lắp motor lớn hơn khi tải thực tế nhỏ và được tính lại mô-men.
• Vì sao lắp motor vào WPDA bị kẹt, không đẩy trục vào lỗ được? Thường do then trên trục motor cao hơn rãnh then trong lỗ trục vít, trục motor có ba via hoặc gỉ, hoặc trục bị lệch tâm do đẩy nghiêng. Cần làm sạch, kiểm tra kích thước then, bôi một lớp mỡ chống kẹt lên trục rồi đẩy thẳng đều tay, xoay nhẹ trục ra của hộp để rãnh then khớp. Tuyệt đối không dùng búa đóng motor vào hộp vì có thể làm hỏng vòng bi motor và vòng bi trục vít.
• Có cần khe hở giữa đầu trục motor và đáy lỗ trục vít không? Có. Trục motor không được tì vào đáy lỗ, nếu không lực dọc trục sẽ đè lên vòng bi motor và trục vít khi siết bulông mặt bích. Mặt bích motor phải áp sát mặt bích hộp bằng vai định tâm, còn đầu trục motor nên cách đáy lỗ vài milimét. Nếu trục motor dài hơn chiều sâu lỗ, cần cắt bớt hoặc chọn motor có chiều dài trục phù hợp.
• Hộp WPDA có tự hãm không, lắp cho tời hay thang nâng có an toàn? Ở tỷ số lớn (khoảng 1/40 trở lên) WPDA có xu hướng chống quay ngược khi đứng yên, nhưng không chắc chắn: rung động, dầu nóng, bánh vít mòn đều làm giảm khả năng này. Với tời, thang nâng, cơ cấu giữ tải treo, phải dùng motor mặt bích có phanh. Motor phanh dài hơn motor thường nên cần kiểm tra không gian lắp.
• Motor treo trên mặt bích có bị quá nặng làm hỏng hộp không? Với các size thông dụng, mặt bích WPDA được thiết kế đủ chịu khối lượng motor tương ứng. Tuy nhiên nếu lắp motor lớn, motor có phanh hoặc motor dài, và máy có rung mạnh, trọng lượng motor treo công-xôn tạo mô-men uốn lên mặt bích và vòng bi trục vít. Khi đó nên thêm giá đỡ dưới thân motor (không ép cứng, chỉ đỡ nhẹ) hoặc dùng motor có cả chân đế và mặt bích.
• Không có khớp nối mềm thì tải va đập ảnh hưởng thế nào đến motor? Ở WPDA, trục motor nối cứng với trục vít nên va đập từ tải truyền thẳng về motor và rãnh then. Với máy nghiền, máy đập, băng tải hay bị kẹt, nên chọn hệ số phục vụ cao, đặt ly hợp trượt hoặc chốt an toàn ở đầu ra, hoặc dùng truyền động xích, đai ở đầu ra để giảm va đập.
• Có thể chạy WPDA ở tốc độ thấp bằng cách giảm tốc độ motor không? Về phía hộp, WPDA chịu tốt vì trục vít ngâm dầu. Phía motor thì quạt tự làm mát quay chậm, motor nóng hơn khi chạy tải nặng lâu ở tốc độ thấp. Nếu thường xuyên cần tốc độ thấp, nên chọn tỷ số truyền lớn hơn để motor quay gần định mức.
• Lắp motor 2 cực cho hộp WPDA được không? Không khuyến khích. Thông số hộp WP tính cho tốc độ vào khoảng 1500 vòng/phút; ở 2900 vòng/phút vận tốc trượt và nhiệt tăng mạnh, phớt đầu vào ngâm dầu nhanh mòn. Ngoài ra motor 2 cực cùng công suất thường có trục nhỏ hơn motor 4 cực nên có thể không vừa lỗ trục vít.
• Hộp WPDA nóng bao nhiêu là bình thường? Khi chạy đủ tải liên tục, vỏ hộp khoảng 50 - 70°C là bình thường, cao hơn một chút trong thời gian chạy rà. Vượt 80 - 90°C kèm tiếng kêu là dấu hiệu quá tải hoặc size nhỏ. Lưu ý motor và hộp lắp sát nhau nên nhiệt của hộp cũng truyền sang motor; nơi lắp đặt cần thông thoáng.
• Có xoay hộp WPDA để motor nằm thẳng đứng hoặc trục ra thẳng đứng được không? Không nên tự xoay tư thế khi chưa có chỉ dẫn của nhà sản xuất vì vị trí nút thông hơi, mức dầu và phớt đã được bố trí cho tư thế nằm ngang. Trục ra đứng nên dùng dòng WPO hoặc WPX; motor đứng cần đặt loại hộp theo đúng tư thế lắp.
• Gắn nhông xích lên trục ra WPDA cần tính lực thế nào? Lực hướng tâm F = 2000 × T2 × k / D, với T2 là mô-men trục ra (N.m), D là đường kính nhông (mm), k khoảng 1.0 với xích, 1.25 với bánh răng, 1.5 với puli đai thang. Nhông nên đặt sát thân hộp; nhông càng nhỏ, đặt càng xa thì trục và vòng bi trục ra càng nhanh hỏng.
• Đặt hàng WPDA cần chọn trục ra bên trái hay bên phải thế nào? Đứng nhìn từ phía motor, xác định trục ra chìa về bên nào để tải nằm đúng vị trí. Nếu chưa chắc chắn hoặc máy có thể thay đổi bố trí, chọn trục ra hai đầu để linh hoạt. Chiều quay trục ra có thể đổi bằng cách đảo chiều quay motor.
• Thay hộp WPDA cũ mất nhãn cần đo những gì? Đo khoảng cách tâm hai trục (chính là size), đường kính và chiều dài trục ra, chiều cao từ chân đế đến tâm trục ra, khoảng cách lỗ bulông chân đế, kích thước mặt bích đầu vào (vai định tâm, vòng lỗ bulông, số lỗ) và đường kính lỗ trục vít. Tỷ số truyền xác định bằng cách quay trục vít và đếm số vòng khi trục ra quay đủ 1 vòng.
• WPDA và WPA cùng size có thay thế cho nhau được không? Phần thân, trục ra và chiều cao tâm trục ra tương tự nhau nên có thể dùng chung bệ máy. Khác biệt nằm ở đầu vào: WPA cần motor chân đế và khớp nối, WPDA cần motor mặt bích. Khi chuyển từ WPA sang WPDA, bỏ được bệ motor và khớp nối nhưng phải đổi sang motor mặt bích.

Xem thêm các dòng hộp số cùng nhóm: Hộp Giảm Tốc WPDS, Hộp Giảm Tốc WPA, Hộp Giảm Tốc WPS, Hộp Giảm Tốc NMRV, Hộp Giảm Tốc WPO, Hộp Giảm Tốc WPX và danh mục chung Hộp Giảm Tốc Trục Vít.