Tại sao bạn nên chọn hộp giảm tốc bánh răng xoắn chịu tải cao cho các ứng dụng chịu tải nặng?

I. Tìm hiểu nhu cầu tải trọng trong máy móc hạng nặng

Khi máy móc hoạt động trong điều kiện làm việc nặng nhọc, nó thường phải đối mặt với sự kết hợp phức tạp của tải trọng hướng tâm, tải trọng hướng trục và tải trọng động hoặc tải trọng va đập thay đổi theo thời gian. Trong nhiều hệ thống công nghiệp, bộ truyền động phải truyền mô-men xoắn đồng thời chống lại các lực ngang đáng kể từ dây đai, xích hoặc ròng rọc. Ngoài ra, thỉnh thoảng xảy ra tình trạng quá tải hoặc tải sốc trong quá trình khởi động hoặc vận hành nhất thời có thể gây ra ứng suất đỉnh cao hơn nhiều so với giá trị trạng thái ổn định. A bộ giảm tốc thông thường được tối ưu hóa cho tải trung bình có thể bị mỏi răng sớm, gãy chân răng hoặc hỏng ổ trục khi tiếp xúc với những điều kiện khắc nghiệt này. Hiểu bản chất chính xác của các tải trọng này - cho dù chúng là liên tục, tuần hoàn hay xung - là bước đầu tiên để đánh giá xem liệu có cần bộ giảm tốc xoắn ốc chịu tải cao hay không. Nếu bộ giảm tốc phải chịu được ứng suất uốn và xoắn kết hợp hoặc xử lý lực đẩy xuyên tâm liên tục thì thiết kế của nó phải kết hợp các tính năng để phân phối tải trọng, duy trì độ cứng và hạn chế biến dạng theo thời gian để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong điều kiện cưỡng bức.

II. Thiết kế bánh răng xoắn ốc góp phần nâng cao khả năng chịu tải như thế nào

Bánh răng xoắn ốc tham gia dần dần và tiếp xúc trượt, giúp truyền tải mượt mà hơn và giảm ứng suất va đập so với bánh răng trụ. Bởi vì nhiều răng chia sẻ tải trọng bất cứ lúc nào nên ứng suất cục bộ trên mỗi răng sẽ thấp hơn, nâng cao công suất và khả năng chịu tải của bộ bánh răng. Hơn nữa, góc xoắn tạo ra một thành phần lực dọc trục, khi được quản lý hợp lý, sẽ góp phần phân bổ ứng suất thuận lợi hơn. Để tối đa hóa lợi thế này, các nhà thiết kế thiết bị chọn vật liệu có độ bền cao và áp dụng các phương pháp xử lý như cacbon hóa, thấm nitơ hoặc phun bi để cải thiện khả năng chống mỏi và hiệu suất mài mòn. Hoàn thiện bề mặt, mài và sửa đổi biên dạng tiếp tục tinh chỉnh các kiểu tiếp xúc, giảm nồng độ ứng suất và giảm thiểu tải cạnh. Khi các yếu tố này được kết hợp, kết quả là một bộ truyền bánh răng xoắn ốc có khả năng truyền mô-men xoắn cao đồng thời chống rỗ bề mặt, mỏi do uốn và biến dạng lũy ​​tiến trong điều kiện tải nặng.

III. Các đặc điểm cấu trúc chính của bộ giảm tốc xoắn ốc tải trọng cao loại JR

Trong các thiết kế bộ giảm tốc xoắn ốc chịu tải cao kiểu JR hoặc tương tự, một số cải tiến về cấu trúc thường được kết hợp. Đầu tiên, việc bố trí ổ trục chắc chắn là rất cần thiết: ổ trục hướng tâm kép hoặc ổ trục tiếp xúc góc được bố trí để hấp thụ lực đẩy hướng tâm và hướng trục trong khi vẫn duy trì sự thẳng hàng. Vỏ bánh răng được thiết kế có độ cứng cao, thường được đúc bằng gân hoặc dạng hộp để chống biến dạng khi chịu tải. Bên trong, các cặp bánh răng có thể áp dụng mức giảm nhiều giai đoạn, mỗi giai đoạn được tối ưu hóa cho mô-men xoắn và chia sẻ tải. Cách bố trí các trục trung gian, việc sử dụng trục nổi hoặc giá đỡ mang và định vị trục chính xác đều góp phần giúp các răng tiếp xúc đều và giảm thiểu lực lệch tâm. Trong nhiều thiết kế, các tính năng kiểm soát tải trước hoặc phản ứng ngược được đưa vào để duy trì việc chia lưới nhất quán dưới tải. Khi xử lý tải trọng dọc trục, một số thiết kế kết hợp ổ đỡ lực đẩy hoặc tích hợp các giá đỡ đầu cuối để giảm lực dọc trục lên các sườn bánh răng. Nhìn chung, sự kết hợp giữa ổ trục đỡ, vỏ cứng, ghép bánh răng và cơ cấu bù trục cho phép bộ giảm tốc loại JR duy trì tải trọng hướng tâm và trục lớn có thể lấn át các hộp số đơn giản hơn.

IV. Cân nhắc về hiệu suất và sự đánh đổi

Mặc dù khả năng chịu tải cao là rất quan trọng nhưng nó có chi phí phải được quản lý. Trong hoạt động tải nặng, tổn thất ma sát, sinh nhiệt và mài mòn tăng cao, có thể làm giảm hiệu suất tổng thể. Thành phần trượt của tiếp xúc xoắn ốc tạo ra nhiệt và ở mô-men xoắn cao, nhiệt độ tăng có thể trở nên đáng kể nếu việc làm mát hoặc bôi trơn không đủ. Ngoài ra, độ cứng cao hơn thường gây ra độ rung hoặc tiếng ồn lớn hơn nếu hệ thống không được giảm chấn hoặc cân bằng. Ngoài ra, thành dày hơn, vòng bi lớn hơn và phần bánh răng lớn hơn cần thiết cho khả năng chịu tải cao sẽ làm tăng cả trọng lượng và chi phí vật liệu. Do đó, các nhà thiết kế phải cân bằng khả năng tải với tuổi thọ mục tiêu, khoảng thời gian bảo trì, hạn chế về kích thước và tổn thất hiệu quả có thể chấp nhận được. Trong nhiều hệ thống, thiết kế quá mức ở mức độ vừa phải là điều khôn ngoan, nhưng việc thiết kế quá mức sẽ gây lãng phí không gian và tài nguyên. Cách tiếp cận lý tưởng là xác định kích thước bộ bánh răng và vỏ với một giới hạn an toàn nhưng không đến mức khối lượng tăng thêm và chi phí trở nên quá cao đối với ứng dụng.

V. Kịch bản ứng dụng và hướng dẫn lựa chọn

Bộ giảm tốc bánh răng xoắn ốc chịu tải cao tìm thấy giá trị mạnh nhất trong các môi trường công nghiệp đòi hỏi khắt khe: trong băng tải khai thác mỏ, cần cẩu hạng nặng, nhà máy thép, máy đùn lớn hoặc liên kết đẩy trên tàu, khả năng chịu được mô-men xoắn cao liên tục và ứng suất ngang là điều cần thiết. Trong những môi trường như vậy, tải va đập, tiếp xúc với mài mòn và quá tải gián đoạn là điều bình thường. Khi lựa chọn bộ giảm tốc phù hợp, người ta phải đánh giá lực hướng tâm tối đa, lực đẩy dọc trục, đỉnh mô-men xoắn và chu kỳ làm việc. Điều quan trọng là phải bao gồm hệ số an toàn, thường từ 1,25 đến 1,5, vượt quá tải danh nghĩa. Chất bôi trơn phải được chọn để duy trì độ bền màng ở nhiệt độ cực cao và có thể cần phải có hệ thống thông gió hoặc làm mát vỏ. Các yếu tố môi trường như nhiệt độ, bụi, phổ rung động hoặc ô nhiễm sẽ hướng dẫn việc thiết kế cụm làm kín và lựa chọn vật liệu. Hơn nữa, dung sai căn chỉnh, độ cứng khớp nối trục và độ cứng nền đều ảnh hưởng đến việc bộ giảm tốc có hoạt động ở công suất định mức hay bị mỏi sớm hay không. Khi kết hợp tất cả những cân nhắc này, người ta sẽ đạt được giải pháp hộp giảm tốc bánh răng xoắn ốc chịu tải cao đáng tin cậy, đáp ứng nhu cầu dịch vụ hạng nặng.