Giới thiệu
Việc lựa chọn hộp số có thể khá khó khăn. Khách hàng có nhiều loại hộp số để lựa chọn, có khả năng đáp ứng các yêu cầu đa dạng. Một quyết định sai lầm có thể dẫn đến việc mua một hộp số đắt tiền hơn. Ngành truyền tải điện có thể cần một hộp số hỗ trợ tải quá tải trong khi ngành điều khiển chuyển động hoặc servo có thể cần một hộp số xử lý chuyển động động.
Một trong những vấn đề đầu tiên về định cỡ phát sinh từ việc định cỡ động cơ so với định cỡ tải. Việc xác định kích thước cho động cơ có thể đơn giản hơn và giúp hộp số hoạt động nhưng sẽ dẫn đến việc mua hộp số lớn hơn mức cần thiết. Hộp số này cũng sẽ đủ tiêu chuẩn cho ứng dụng. Tuy nhiên, việc định cỡ theo tải sẽ đảm bảo hộp số phù hợp với ứng dụng và tiết kiệm chi phí hơn cũng như có khả năng chiếm diện tích nhỏ hơn.
Các khía cạnh chung của ứng dụng định cỡ:
Có một số khía cạnh về kích thước hộp số áp dụng cho mọi tình huống. Phần này sẽ nêu chi tiết các tiêu chí đó và cung cấp cái nhìn sâu sắc.
1. Yếu tố dịch vụ
Trước khi định cỡ một ứng dụng, khách hàng nên xác định hệ số dịch vụ. Hệ số dịch vụ có thể được định nghĩa chung là giá trị yêu cầu của ứng dụng so với giá trị định mức của thiết bị. Hệ số dịch vụ phải được xác định trong các điều kiện như tải không đồng đều, số giờ sử dụng và nhiệt độ môi trường tăng cao.
Làm thế nào người ta có thể giải thích một yếu tố dịch vụ? Hệ số dịch vụ là 1,0 nghĩa là thiết bị có đủ năng lực để xử lý ứng dụng. Không có dung sai cho các yêu cầu bổ sung, có thể khiến hộp số quá nóng hoặc hỏng hóc. Đối với hầu hết các ứng dụng công nghiệp, hệ số dịch vụ 1,4 là đủ. Hệ số dịch vụ này biểu thị rằng hộp số có thể xử lý gấp 1,4 lần yêu cầu ứng dụng. Nếu ứng dụng yêu cầu 1.000 inch- pound, hộp số sẽ có kích thước để xử lý 1.400 inch- pound. Các yếu tố khác nhau sẽ ảnh hưởng đến mức độ sử dụng hệ số dịch vụ trong một ứng dụng nhất định. Những thay đổi về hệ số dịch vụ phụ thuộc vào nhà sản xuất. Vui lòng kiểm tra thông số kỹ thuật của nhà sản xuất.
2. Nhiệt độ và môi trường xung quanh
Nhiệt độ môi trường xung quanh cao hơn sẽ làm tăng áp suất bên trong, điều này sẽ đòi hỏi phải tăng hệ số sử dụng. Nhiệt độ cao hoặc thấp có thể yêu cầu vật liệu làm kín và độ nhớt bôi trơn khác nhau.
Môi trường mà hộp số sẽ hoạt động cũng là một yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi xác định kích thước. Môi trường khắc nghiệt có thể làm tăng độ mài mòn của thiết bị. Môi trường bụi bặm hoặc bẩn thường yêu cầu vật liệu đặc biệt để ngăn chặn sự ăn mòn hoặc sự phát triển của vi khuẩn. Các nhà máy thực phẩm hoặc đồ uống yêu cầu lớp phủ và dầu cụ thể tuân thủ FDA. Môi trường chân không sẽ yêu cầu cân nhắc đặc biệt về dầu mỡ và khả năng tản nhiệt vì sẽ không có không khí để làm mát. Việc không tính đến các tính năng môi trường này có thể dẫn đến hộp số không thể hỗ trợ ứng dụng đúng cách. Tất cả những khía cạnh này phải được xem xét khi định cỡ hộp số.
3. Tải sốc hoặc loại tải
Tải trọng sốc hoặc va đập cao có thể làm tăng độ mài mòn trên răng bánh răng và ổ trục. Sự mài mòn này có thể gây ra hư hỏng sớm nếu không được tính đến khi định cỡ. Những tải này sẽ yêu cầu hệ số dịch vụ tăng lên. Tải đồng nhất là tải không đổi trong quá trình ứng dụng, trong khi tải không đồng đều thay đổi trong quá trình ứng dụng. Tải không đồng đều, ngay cả khi nhỏ, sẽ yêu cầu hệ số phục vụ cao hơn tải đồng đều. Một ví dụ về tải đồng đều sẽ là một băng tải có lượng sản phẩm nhất quán di chuyển trên đó. Tải không đồng đều sẽ là bất kỳ loại ứng dụng cắt gián đoạn nào. Lực cắt không liên tục này gây ra sự gia tăng định kỳ mô men xoắn lên hộp số, tạo thành tải trọng không đồng đều.
4. Kiểu hoặc Cơ chế đầu ra
Các cơ cấu đầu ra bao gồm bánh xích, ròng rọc hoặc bánh răng cưa, v.v. Các cấu hình đầu ra khác nhau, chẳng hạn như trục đầu ra kép hoặc ống lót gắn trên trục, sẽ làm giảm mức tải quá mức mà thiết bị được định mức. Các cơ chế đầu ra khác nhau sẽ thêm các tải trọng trục khác nhau cần được xem xét. Hầu hết các cơ cấu sẽ gây ra tải trọng hướng tâm cao, nhưng những thứ như bánh răng xoắn cũng có thể gây ra tải trọng trục. Những đầu ra này có thể yêu cầu các ổ trục khác nhau để chịu tải trọng hướng tâm hoặc hướng trục tăng lên.
5. Kích thước trục đầu ra hoặc lỗ khoan rỗng
Khi định cỡ một ứng dụng, trục đầu ra và kích thước lỗ khoan phải đáp ứng yêu cầu của khách hàng. Chúng có thể bao gồm đầu ra không gỉ trên thiết bị và liệu nó có trục có khóa hay không có khóa, lỗ rỗng có khóa hoặc không có khóa hay đầu ra có mặt bích kết hợp với bất kỳ trục nào trước đó. Việc có được kích thước lỗ khoan chính xác trên một bộ phận có thể buộc khách hàng phải mua hộp số lớn hơn hoặc kiểu hộp số khác để phù hợp với trục hiện tại của họ. Trong một số trường hợp, khách hàng có thể sửa đổi trục của mình để sử dụng thiết bị tiết kiệm chi phí nhất đồng thời cung cấp giải pháp tối ưu.
6. Phong cách nhà ở
Điều quan trọng nữa khi chọn hộp số là phải xem xét cách nó sẽ được lắp. Thiết bị có thể có chân gắn, mặt bích ở đầu ra hoặc chỉ có các lỗ ren cơ bản ở một hoặc nhiều mặt. Những kiểu vỏ này có thể hạn chế cách lắp đặt thiết bị, do đó, việc có nhiều tùy chọn khác nhau có thể ngăn cản việc cần đến khung hoặc giá đỡ tùy chỉnh. Ví dụ: việc có các lỗ ren ở mặt dưới của thiết bị sẽ giúp bạn không cần phải có giá đỡ chữ L đặc biệt để gắn xung quanh đầu ra.
Truyền tải điện:
Một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình định cỡ là đặc thù của ngành. Đối với ngành truyền tải điện, RPM đầu ra, mã lực động cơ và kích thước khung cũng như tải quá mức đều ảnh hưởng đến tính toán ứng dụng.
RPM đầu ra
Khách hàng phải xác định tỷ số cần thiết để hộp số hoạt động hoặc cung cấp tốc độ đầu vào/đầu ra và hertz vận hành (Hz) để tính toán. Tiêu chuẩn là tốc độ đầu vào 1750 RPM ở tần số 60 Hz. Mọi thay đổi sẽ cần phải được chỉ định khi định cỡ vì nó sẽ thay đổi cách tính tỷ lệ. Việc không tính đến những thay đổi sẽ dẫn đến hộp số không phù hợp với yêu cầu của khách hàng.
HP động cơ và kích thước khung
Kích thước hộp số và tùy chọn đầu vào phải được xác định trước khi tính hệ số dịch vụ. Sau khi xác định kích thước hộp số, hãy sử dụng HP cần thiết để tính hệ số dịch vụ thực tế. Động cơ HP lớn tạo ra nhiệt có thể ảnh hưởng xấu đến xếp hạng cơ học của bộ giảm tốc. Định mức giảm này, dựa trên lượng nhiệt tăng lên, được gọi là Công suất nhiệt của bộ giảm tốc và phải được xem xét khi sử dụng động cơ lớn.
Tải trọng trục chung
Kích thước phải xác minh rằng tải sẽ không làm hỏng hộp số. Lực, được đo bằng pound, mà trục đầu ra có khả năng duy trì được gọi là mức Tải quá tải. Nếu xếp hạng thấp hơn ứng dụng, bộ giảm tốc sẽ bị hỏng.
Điều khiển chuyển động:
Đối với ngành công nghiệp servo, tốc độ đầu vào, quán tính, chuyển động mômen động, tải trọng trục cụ thể và đường kính trục động cơ ảnh hưởng đến quá trình định cỡ.
Tốc độ đầu vào
Tốc độ đầu vào không được vượt quá định mức của hộp số, nếu không vòng đệm sẽ bị mòn sớm do áp suất tăng. Tốc độ đầu vào có thể vô tình tăng lên nếu có một cơ chế đầu ra có tỷ lệ không được xem xét khi định cỡ, đó là một lý do khác tại sao việc chỉ định bất kỳ cơ chế đầu ra nào lại quan trọng đến vậy.
Quán tính
Cần có độ lệch quán tính nhỏ hơn 10:1 để kiểm soát tốt đầu ra. Điều này rất quan trọng để đạt được độ chính xác cao cần thiết cho một số ứng dụng. Kích thước và tỷ số của hộp giảm tốc là những ảnh hưởng chính từ hộp số tới quán tính. Các kỹ sư điều khiển có thể yêu cầu những sai số nhỏ hơn hoặc thậm chí là số lượng cụ thể. Thông thường, động cơ được chọn vì khả năng hoạt động của nó chứ không phải vì mô-men xoắn của nó. Người ta thường sử dụng động cơ có mô-men xoắn lớn hơn nhiều so với mức cần thiết cho ứng dụng do quán tính rôto tăng lên. Một số nhà sản xuất động cơ thậm chí còn chế tạo động cơ dành riêng cho các mức quán tính cao hoặc thấp. Điều này cho phép điều chỉnh ứng dụng tốt hơn do quán tính không khớp thấp hơn. Khi thực hiện việc này, điều quan trọng là phải hạn chế mô-men xoắn đầu ra ở động cơ để tránh làm hỏng hộp số.
Chuyển động động
Chuyển động tuần hoàn có thể yêu cầu sử dụng hệ số phục vụ cao hơn chuyển động liên tục. Điều này là do việc khởi động và dừng liên tục gây ra sự mài mòn thêm trên răng và vòng đệm của bánh răng. Đảo ngược theo chu kỳ, là chuyển động qua lại liên tục giữa hai điểm, đòi hỏi hệ số phục vụ thậm chí còn cao hơn so với chuyển động tuần hoàn hoặc liên tục.
Tải trọng trục cụ thể
Tải trọng xuyên tâm, trục và mô men phải được kiểm tra theo xếp hạng của thiết bị. Nếu không thực hiện việc này có thể dẫn đến gãy trục hoặc hư hỏng vòng bi hoặc răng bánh răng. Nói chung, hệ số dịch vụ tương tự được áp dụng cho các xếp hạng này để xác định hộp số mạnh phù hợp. Các loại vòng bi bổ sung có thể tăng xếp hạng này nếu ứng dụng cần chúng.
Đường kính hoặc chiều dài trục động cơ
Trục động cơ phải vừa với thiết bị và trục phải đủ dài để khớp hoàn toàn với khớp nối. Nếu không có sự tham gia đầy đủ, hiện tượng trượt đầu vào có thể xảy ra. Mặc dù điều này sẽ không ảnh hưởng đến hệ số dịch vụ cần thiết nhưng điều quan trọng là phải xem xét để tránh các vấn đề khi lắp động cơ. Một số nhà sản xuất có thiết kế đầu vào lớn cho phép bộ giảm tốc phù hợp với động cơ lớn hơn mà không cần tăng kích thước đơn vị.
Phần kết luận:
Để đạt được giải pháp hộp số tốt nhất, khách hàng nên cân nhắc kích thước từ tải trọng. Điều này sẽ đảm bảo họ nhận được giải pháp tiết kiệm chi phí phù hợp với ứng dụng. Yếu tố dịch vụ, môi trường, nhiệt độ môi trường, tải sốc, kiểu đầu ra và số giờ sử dụng đều là những khía cạnh quan trọng của việc định cỡ. Khách hàng cung cấp càng nhiều thông tin thì quy trình định cỡ càng chính xác. Điều này cuối cùng sẽ mang lại một giải pháp phù hợp với yêu cầu của khách hàng! Có rất nhiều chương trình định cỡ có sẵn có thể giúp xác định hộp số nào phù hợp nhất cho ứng dụng của bạn.
