Hộp số servo trục vít vỏ nhôm là hộp giảm tốc trục vít bánh vít, vỏ hợp kim nhôm, đầu vào làm sẵn bích vuông để lắp thẳng động cơ servo hoặc động cơ bước. Trục vào vuông góc với trục ra. Trục ra là lỗ âm có then, đổi được sang trục dương một đầu hoặc hai đầu, gắn thêm được mặt bích ra FA, FB, FC.
Dòng hộp số servo trục vít này dùng cho servo 200W đến 3 kW, bích vào vuông 60, 80, 110, 130 và 180 mm. Hộp nhẹ, chạy êm, tỉ số một cấp từ 7,5 đến 100. Bài dưới có bản vẽ từng kiểu bích, bảng mô-men theo công suất servo, cách tính chọn và lắp đặt. Sản phẩm thuộc nhóm hộp số servo trong danh mục hộp số giảm tốc.
1. Thông số kỹ thuật hộp số servo trục vít
a) Kích thước lắp đặt hộp số servo trục vít
Cỡ hộp là khoảng cách tâm trục vít tới tâm bánh vít, tính bằng mm. Cùng một cỡ hộp có thể làm nhiều kiểu bích vào theo khung servo. Bảng dưới tóm tắt các kiểu có bản vẽ ở phần sau.
| Cỡ hộp | Lỗ trục ra âm | Bích vào servo | Mô-men cho phép lớn nhất | Servo hay lắp |
|---|
| 50 | Ø25 mm, cavet 8 mm | Vuông 60 (lỗ Ø14), vuông 80 (lỗ Ø19) hoặc vuông 130 (lỗ Ø19) | 84 N·m | 200W – 750W |
| 63 | Ø25 mm, cavet 8 mm | Vuông 80 (lỗ Ø19) hoặc vuông 110 (lỗ Ø24) | 160 N·m | 750W – 1,5 kW |
| 110 | Ø42 mm, cavet 12 mm | Vuông 180, lỗ trục Ø35 | 770 N·m | 1,5 – 3 kW |
- Mô-men cho phép là giá trị lớn nhất ở trục ra theo từng cỡ, dùng để tính hệ số an toàn SF.
- Lỗ trục ra âm dung sai H8. Trục máy tiện theo h7 hoặc h6.
- Đường kính lỗ trục vào phải khớp đúng trục servo, kể cả bề rộng then.
b) Bản vẽ hộp số servo trục vít NMRV50 bích vào vuông 60
- Bích vào: vuông 60 mm, vành định vị Ø50 mm, 4 lỗ ren M5 trên vòng Ø70 mm, lỗ trục vào Ø14 mm, rãnh then 5 mm.
- Trục ra: lỗ âm Ø25 mm, cavet 8 mm.
- Thân hộp: dài 144 mm, cao 120 mm. Chân đế 4 lỗ Ø8,5 mm, mặt hông có vành định vị Ø70 mm.
- Hợp servo khung 60, công suất 200W – 400W.
c) Bản vẽ hộp số servo trục vít cỡ 50 bích vào vuông 80
- Bích vào: vuông 80 mm, vành định vị Ø70 mm, 4 lỗ Ø6,8 mm trên vòng Ø90 mm, lỗ trục vào Ø19 mm, rãnh then 6 mm.
- Trục ra: lỗ âm Ø25 mm, cavet 8 mm.
- Thân hộp: cao 144 mm, rộng 92 mm. Chân đế 4 lỗ Ø8,5 mm.
- Hợp servo khung 80, công suất 750W.
d) Bản vẽ hộp số servo trục vít cỡ 63 bích vào vuông 110
- Bích vào: vuông 110 mm, vành định vị Ø94 mm, lỗ trục vào Ø24 mm.
- Trục ra: lỗ âm Ø25 mm, cavet 8 mm.
- Thân hộp: dài 174 mm, cao 144 mm. Chân đế 4 lỗ Ø8,5 mm.
- Mặt hông có vành định vị Ø80 mm để bắt mặt bích ra hoặc tay đòn.
Hộp số trục vít bích vào vuông 110 dùng cho servo 1,5 kW trong thực tế:
e) Bản vẽ hộp số servo trục vít NMRV110 bích vào 180
- Bích vào: vuông 180 mm, vành định vị Ø114,3 mm, 4 lỗ ren M12 trên vòng Ø200 mm, lỗ trục vào Ø35 mm.
- Trục ra: lỗ âm Ø42 mm, cavet 12 mm.
- Mặt hông có vành định vị Ø130 mm để bắt mặt bích ra.
- Khoảng cách tâm trục vít – bánh vít 110 mm.
f) Bản vẽ hộp số servo trục vít NMRV63 mặt bích ra FC, bích vào 80
- Bích vào: vuông 80 mm, vành định vị Ø70 mm, lỗ trục vào Ø19 mm.
- Trục ra: lỗ âm Ø25 mm, cavet 8 mm.
- Mặt bích ra FC: Ø200 mm, vành định vị Ø130 mm, 4 lỗ Ø11 mm trên vòng Ø165 mm.
- Thân hộp: dài 174 mm, chân đế 4 lỗ Ø8,5 mm.
Video hộp số servo trục vít cỡ 63 có bích vuông trục vào:
g) Bản vẽ hộp số servo trục vít NMRV50 mặt bích ra FC, bích vào 130
- Bích vào: vuông 130 mm, vành định vị Ø110 mm, lỗ trục vào Ø19 mm.
- Trục ra: lỗ âm Ø25 mm, cavet 8 mm.
- Mặt bích ra FC: Ø160 mm, vành định vị Ø110 mm, 4 lỗ Ø11 mm trên vòng Ø130 mm.
- Thân hộp: dài 144 mm, cao 120 mm.
h) Tỉ số truyền và tốc độ trục ra hộp số servo trục vít
Hộp trục vít một cấp có các tỉ số 7,5 – 10 – 15 – 20 – 25 – 30 – 40 – 50 – 60 – 80 – 100. Tốc độ trục ra bằng tốc độ servo chia cho tỉ số.
| Tỉ số truyền | Servo 3.000 v/p | Servo 2.500 v/p | Servo 1.500 v/p |
|---|
| 7,5 | 400,0 v/p | 333,3 v/p | 200,0 v/p |
| 10 | 300,0 v/p | 250,0 v/p | 150,0 v/p |
| 15 | 200,0 v/p | 166,7 v/p | 100,0 v/p |
| 20 | 150,0 v/p | 125,0 v/p | 75,0 v/p |
| 25 | 120,0 v/p | 100,0 v/p | 60,0 v/p |
| 30 | 100,0 v/p | 83,3 v/p | 50,0 v/p |
| 40 | 75,0 v/p | 62,5 v/p | 37,5 v/p |
| 50 | 60,0 v/p | 50,0 v/p | 30,0 v/p |
| 60 | 50,0 v/p | 41,7 v/p | 25,0 v/p |
| 80 | 37,5 v/p | 31,2 v/p | 18,8 v/p |
| 100 | 30,0 v/p | 25,0 v/p | 15,0 v/p |
Tỉ số càng lớn thì hiệu suất hộp trục vít càng giảm. Ở tỉ số 7,5 hiệu suất khoảng 86%, ở tỉ số 100 chỉ còn khoảng 48%. Phần mất mát biến thành nhiệt, vì vậy bảng mô-men bên dưới đã trừ hiệu suất theo từng tỉ số.
i) Bảng mô-men hộp số servo trục vít theo công suất servo
Mô-men đạt được bằng mô-men định mức của servo nhân tỉ số và nhân hiệu suất ở tỉ số đó. Mỗi dòng chọn cỡ hộp nhỏ nhất có SF từ 0,9 trở lên.
Bảng moment hộp số servo trục vít 750W (2,4 N·m, 3.000 v/p)
| Tỉ số truyền | Tốc độ trục ra (v/p) | Mô-men đạt được (N·m) | Cỡ hộp (lỗ ra) | SF |
|---|
| 15 | 200,0 | 29 | 50 (Ø25) | 2,92 |
| 20 | 150,0 | 36 | 50 (Ø25) | 2,30 |
| 25 | 120,0 | 44 | 50 (Ø25) | 1,92 |
| 30 | 100,0 | 50 | 50 (Ø25) | 1,67 |
| 40 | 75,0 | 63 | 50 (Ø25) | 1,33 |
| 50 | 60,0 | 74 | 50 (Ø25) | 1,13 |
| 60 | 50,0 | 84 | 50 (Ø25) | 1,01 |
| 80 | 37,5 | 100 | 63 (Ø25) | 1,60 |
| 100 | 30,0 | 115 | 63 (Ø25) | 1,39 |
Bảng moment hộp số servo trục vít 1 kW (4 N·m, 2.500 v/p)
| Tỉ số truyền | Tốc độ trục ra (v/p) | Mô-men đạt được (N·m) | Cỡ hộp (lỗ ra) | SF |
|---|
| 20 | 125,0 | 61 | 63 (Ø25) | 2,63 |
| 25 | 100,0 | 73 | 63 (Ø25) | 2,19 |
| 30 | 83,3 | 84 | 63 (Ø25) | 1,90 |
| 40 | 62,5 | 106 | 63 (Ø25) | 1,52 |
| 50 | 50,0 | 124 | 63 (Ø25) | 1,29 |
| 60 | 41,7 | 139 | 63 (Ø25) | 1,15 |
| 80 | 31,2 | 166 | 63 (Ø25) | 0,96 |
Bảng moment hộp số servo trục vít 1,5 kW (6 N·m, 2.500 v/p)
| Tỉ số truyền | Tốc độ trục ra (v/p) | Mô-men đạt được (N·m) | Cỡ hộp (lỗ ra) | SF |
|---|
| 7,5 | 333,3 | 39 | 63 (Ø25) | 4,13 |
| 10 | 250,0 | 50 | 63 (Ø25) | 3,17 |
| 15 | 166,7 | 72 | 63 (Ø25) | 2,22 |
| 20 | 125,0 | 91 | 63 (Ø25) | 1,75 |
| 25 | 100,0 | 110 | 63 (Ø25) | 1,46 |
| 30 | 83,3 | 126 | 63 (Ø25) | 1,27 |
| 40 | 62,5 | 158 | 63 (Ø25) | 1,01 |
| 50 | 50,0 | 186 | 110 (Ø42) | 4,14 |
| 60 | 41,7 | 209 | 110 (Ø42) | 3,69 |
| 80 | 31,2 | 250 | 110 (Ø42) | 3,08 |
| 100 | 25,0 | 288 | 110 (Ø42) | 2,67 |
Bảng moment hộp số servo trục vít 3 kW (19 N·m, 1.500 v/p)
| Tỉ số truyền | Tốc độ trục ra (v/p) | Mô-men đạt được (N·m) | Cỡ hộp (lỗ ra) | SF |
|---|
| 20 | 75,0 | 289 | 110 (Ø42) | 2,67 |
| 25 | 60,0 | 347 | 110 (Ø42) | 2,22 |
| 30 | 50,0 | 399 | 110 (Ø42) | 1,93 |
| 40 | 37,5 | 502 | 110 (Ø42) | 1,54 |
| 50 | 30,0 | 589 | 110 (Ø42) | 1,31 |
| 60 | 25,0 | 661 | 110 (Ø42) | 1,16 |
| 80 | 18,8 | 790 | 110 (Ø42) | 0,97 |
- Mô-men đỉnh của servo thường gấp khoảng 3 lần định mức. Cài giới hạn mô-men trên driver để mô-men trục ra không vượt mô-men cho phép của cỡ hộp.
- SF dưới 1 chỉ dùng cho tải nhẹ, chạy ngắt quãng. Tải va đập hoặc chạy liên tục nên chọn SF từ 1,3 trở lên.
- Chạy servo trên 2.000 v/p liên tục, hộp trục vít nóng nhanh hơn. Theo dõi nhiệt độ vỏ trong tuần đầu.
- Với servo 1,5 kW ở tỉ số từ 50, cỡ 63 không đủ mô-men nên bảng nhảy lên cỡ 110.
2. Cách tính chọn hộp số servo trục vít theo tải thực tế
Tính mô-men tải và tốc độ trục máy trước, sau đó dò bảng ở mục 1 để chọn tỉ số và cỡ hộp. Ba ví dụ dưới lấy từ máy hay gặp.
Ví dụ 1: cửa cuốn, cửa trượt tự động
- Cánh cửa 150 kg, bánh xe Ø100 mm chạy ray, hệ số cản 0,05. Lực kéo F = 150 × 9,81 × 0,05 ≈ 74 N, thêm lực tăng tốc 150 × 0,5 = 75 N. Tổng khoảng 149 N.
- Bánh răng kéo xích Ø120 mm. Mô-men T = 149 × 0,06 ≈ 9 N·m.
- Cửa chạy 15 m/phút, tốc độ bánh n = 15 / (3,14 × 0,12) ≈ 40 v/p. Servo 3.000 v/p cần tỉ số 75, chọn 80 (37,5 v/p).
- Servo 750W ở tỉ số 80 cho 100 N·m, dư rất nhiều. Tỉ số 80 trên hộp trục vít còn giúp cánh cửa khó bị đẩy ngược khi dừng.
Ví dụ 2: bàn xoay đóng gói
- Bàn Ø800 mm, tải 120 kg đặt lệch tâm 0,1 m, ma sát ổ quay nhỏ. Mô-men lớn nhất T ≈ 120 × 9,81 × 0,1 ≈ 118 N·m (khi bàn nghiêng hoặc khi hãm).
- Bàn quay 30 v/p, servo 2.500 v/p cần tỉ số khoảng 83, chọn 80 (31,2 v/p).
- Servo 1 kW ở tỉ số 80 cho 166 N·m trên cỡ 63, SF 0,96. Bàn đảo chiều liên tục thì nên lên cỡ lớn hơn hoặc giảm tải lệch tâm.
Ví dụ 3: trục vít tải cám, bột
- Trục vít Ø200 mm, cần mô-men chạy khoảng 450 N·m theo nhà sản xuất cánh vít.
- Trục quay 37 v/p. Servo 1.500 v/p cần tỉ số 40 (37,5 v/p).
- Servo 3 kW ở tỉ số 40 cho 502 N·m trên cỡ 110, SF 1,54. Lỗ âm Ø42 ôm thẳng trục vít tải, không cần khớp nối.
Khi chọn, hãy dùng tải lớn nhất lúc khởi động có vật liệu, không lấy tải trung bình lúc đang chạy.
3. Phân loại hộp số servo trục vít theo kiểu trục ra
a) Hộp số servo trục vít trục ra âm
Trục ra là lỗ rỗng có then, lồng thẳng vào trục máy. Kiểu này gọn nhất, hợp băng tải, trục cuốn, trục vít tải. Hộp có thể treo trên trục máy với tay đòn, hoặc bắt chân đế, mặt bích ra.
b) Hộp số servo trục vít trục ra dương
Lắp thêm trục dương một đầu hoặc hai đầu vào lỗ âm. Trục dương nối với máy qua khớp nối, puly, nhông xích. Dùng khi máy có sẵn khớp nối hoặc cần truyền ra hai phía.
c) Hộp số servo trục vít có mặt bích ra
Mặt bích FA, FB, FC bắt vào hông hộp, có vành định vị và vòng lỗ riêng. Kiểu FC có đường kính nhỏ, hợp chỗ lắp chật. Mặt bích ra giúp hộp bắt cứng lên khung máy mà không cần chân đế.
Video hộp số trục vít bích vào vuông 80 lắp servo 750W, trục ra âm:
4. Cấu tạo hộp số servo trục vít vỏ nhôm
Vỏ hợp kim nhôm
Vỏ đúc nhôm, mặt vuông 4 phía đều gia công phẳng và có lỗ ren. Nhờ vậy hộp bắt được ở mọi mặt, đổi tư thế lắp dễ. Nhôm tản nhiệt tốt và nhẹ hơn hộp vỏ gang cùng cỡ.
Trục vít và bánh vít
Trục vít bằng thép tôi cứng, mài ren. Bánh vít có vành đồng, ăn khớp với trục vít theo góc 90 độ. Cặp này chạy êm, tỉ số lớn chỉ trong một cấp, nhưng hiệu suất thấp hơn hộp bánh răng.
Bích nối servo
Bích vuông bắt vào đầu vào hộp, lỗ trục vào làm theo trục servo. Bảng dưới giúp đối chiếu bích với servo trước khi đặt.
| Bích vào | Vành định vị | Lỗ trục vào | Servo lắp vừa |
|---|
| Vuông 80 | Ø70 mm | Ø19 mm | Servo khung 80, như 750W |
| Vuông 110 | Ø94 mm | Ø24 mm | Servo khung 110 có trục Ø24 |
| Vuông 130 | Ø110 mm | Ø19 mm | Servo khung 130 có trục Ø19 |
| Vuông 180 | Ø114,3 mm | Ø35 mm | Servo khung 180, như 3 kW |
- Đo vành định vị, vòng lỗ, đường kính trục và then trên servo thật trước khi đặt bích.
- Cùng khung 130, servo hãng khác có thể dùng trục Ø19 hoặc Ø22. Báo đúng trục khi đặt hàng.
- Động cơ bước (step motor) khung vuông cũng lắp được nếu trùng vành định vị và lỗ trục.
5. Ưu điểm hộp số servo trục vít vỏ nhôm
- Tỉ số tới 100 chỉ trong một cấp, hộp nhỏ gọn.
- Vỏ nhôm nhẹ, lắp được ở mọi tư thế, dễ gá lên khung máy nhẹ.
- Chạy êm, ít ồn, hợp máy đóng gói, cửa tự động, máy in.
- Ở tỉ số lớn, hộp khó bị đẩy ngược từ trục ra, giúp giữ tải khi servo dừng (không thay được phanh).
- Có nhiều kiểu bích vào theo khung servo phổ biến, không cần gia công bích trung gian.
6. Lắp đặt và vận hành hộp số servo trục vít
Lắp hộp vào trục máy
- Trục máy tiện theo h7, bóng, then đúng 8 mm (cỡ 50, 63) hoặc 12 mm (cỡ 110).
- Bôi mỡ chống kẹt lên trục trước khi lắp. Đẩy hộp vào bằng bulông và long đền, không gõ búa vào vỏ nhôm.
- Hộp treo trên trục máy phải có tay đòn chống xoay, đầu tay đòn để khe hở nhỏ.
Lắp servo lên bích vào
- Lau sạch trục servo, kiểm tra then không cao hơn mặt trục.
- Đưa servo vào thẳng tâm, trục vào lỗ nhẹ tay. Siết 4 vít bích theo thứ tự chéo.
- Không treo servo nặng theo kiểu chĩa ngang mà không có giá đỡ, nhất là servo khung 180.
Dầu bôi trơn và tư thế lắp
- Hộp cỡ nhỏ thường châm sẵn dầu tổng hợp, dùng lâu dài. Hộp cỡ lớn có nút châm và nút xả, thay dầu theo hướng dẫn kèm hộp.
- Báo tư thế lắp khi đặt hàng để nút thông hơi nằm phía trên.
Chạy rà và vận hành an toàn
- Chạy không tải 15 – 30 phút, sau đó tăng tải dần trong vài giờ đầu để bánh vít rà khớp.
- Vỏ nóng tới khoảng 70 °C khi chạy liên tục là bình thường với hộp trục vít. Vượt 90 °C thì kiểm tra lại tải và tốc độ.
- Tải nâng hạ vẫn cần servo có phanh, không dựa vào khả năng tự hãm của hộp trục vít.
Lỗi lắp đặt hay gặp
- Bích servo lệch tâm do vành định vị không vào hết: hộp kêu, nóng, phớt trục vào chảy dầu sau vài tuần. Tháo ra, làm sạch mặt bích, lắp lại cho vành vào hết rồi mới siết vít.
- Then trục servo cao hơn rãnh: phải ép mạnh mới vào, làm nứt ống lót hoặc vỡ vỏ nhôm. Mài then cho vừa trước khi lắp.
- Tay đòn bắt cứng không khe hở: trục máy đảo làm hộp bị bẻ qua lại, bạc đạn trục ra hỏng sớm.
- Cài driver tăng tốc quá gắt với tải quán tính lớn như bàn xoay nặng: răng bánh vít mòn nhanh. Tăng thời gian tăng tốc, giảm tốc.
- Đặt hộp gần nguồn nhiệt hoặc trong tủ kín: dầu loãng, hộp nóng quá mức. Chừa khoảng thoáng quanh vỏ hộp.
7. Câu hỏi thường gặp về hộp số servo trục vít
- Hộp số servo trục vít có dùng được cho động cơ bước không? Được, nếu bích vào trùng vành định vị, vòng lỗ và lỗ trục của động cơ bước. Động cơ bước khung 86 cần bích riêng, gửi bản vẽ động cơ để đối chiếu.
- Servo 750W nên lắp hộp trục vít cỡ nào? Servo 750W thường là khung 80, trục Ø19. Cỡ 50 dùng tới tỉ số khoảng 60, tỉ số 80 và 100 nên lên cỡ 63 theo bảng mô-men.
- Hộp trục vít có tự hãm không? Ở tỉ số lớn, hộp khó quay ngược từ trục ra nhưng không tự hãm hoàn toàn, nhất là khi có rung. Tải nâng hạ phải có phanh.
- Độ rơ của hộp số servo trục vít bao nhiêu? Hộp trục vít công nghiệp có độ rơ lớn hơn hộp hành tinh chính xác. Hợp cho băng tải, cửa tự động, bàn xoay. Máy định vị góc chính xác cao nên dùng hộp hành tinh.
- Vì sao mô-men ở tỉ số 100 không gấp 10 lần ở tỉ số 10? Hiệu suất hộp trục vít giảm khi tỉ số tăng, từ khoảng 84% ở tỉ số 10 xuống khoảng 48% ở tỉ số 100. Bảng mô-men đã tính phần giảm này.
- Lỗ trục vào có đổi sang trục servo khác được không? Được, bằng cách thay bích và ống lót lỗ trục vào. Báo đường kính trục và bề rộng then của servo khi đặt hàng.
- Hộp số servo trục vít có lắp đứng được không? Được, vỏ vuông lắp được mọi tư thế. Báo tư thế khi đặt để châm dầu và đặt nút thông hơi đúng.
- Gắn trục dương hai đầu thì mô-men có giảm không? Mô-men cho phép của cỡ hộp không đổi. Chỉ cần trục dương đúng vật liệu và lắp đủ then, vít chặn.
- Servo chạy 3.000 v/p có làm hỏng hộp trục vít không? Không hỏng ngay, nhưng hộp nóng hơn và mòn nhanh hơn khi chạy liên tục. Nên chọn tỉ số để servo chạy khoảng 1.500 – 2.500 v/p ở tốc độ làm việc chính.
- Hộp mới chạy có tiếng rít nhẹ là sao? Bánh vít đồng đang rà khớp với trục vít trong vài giờ đầu. Tiếng rít giảm dần. Nếu kêu to, nóng nhanh, kiểm tra lại độ đồng tâm bích servo.
- Mặt bích ra FC khác FA, FB thế nào? Ba kiểu khác nhau ở đường kính bích, vành định vị và vòng lỗ. FC nhỏ nhất. Chọn theo lỗ có sẵn trên khung máy.
- Có cần tay đòn khi đã có mặt bích ra không? Không. Mặt bích ra bắt cứng vào khung đã chống xoay. Tay đòn chỉ dùng khi hộp treo trên trục máy.
- Sinh viên tính mô-men hộp trục vít thế nào? Lấy mô-men định mức servo nhân tỉ số, rồi nhân hiệu suất ở tỉ số đó. Chia mô-men cho phép của cỡ hộp cho kết quả để có SF. Ví dụ ở mục 2 là mẫu tính.
Các kiểu hộp số khác lắp được servo có trong danh mục hộp số servo. Dòng hộp này cũng thuộc nhóm hộp giảm tốc trục vít và hộp giảm tốc trục vít vỏ nhôm dùng cho motor thường.
