Hộp giảm tốc là gì? Cách lựa chọn hộp số cho băng tải hiệu quả

Hộp giảm tốc là gì?

Hộp giảm tốc (Hộp số) là một thiết bị cơ khí được sử dụng để giảm tốc độ quay của động cơ (thường là động cơ điện) đồng thời tăng mô-men xoắn (lực xoắn) truyền đến tải. Nó đóng vai trò trung gian giữa động cơ và các thiết bị cần dẫn động, giúp điều chỉnh tốc độ và lực phù hợp với yêu cầu công việc.

Hộp số được sử dụng trong nhiều ứng dụng bao gồm máy công cụ, thiết bị công nghiệp, băng tải và thực sự là bất kỳ ứng dụng truyền lực chuyển động quay nào yêu cầu thay đổi các yêu cầu về mô-men xoắn và tốc độ.
 

Công dụng hộp giảm tốc/hộp số

 

• Tăng tốc và giảm tốc thường được gọi là hộp số thay đổi tốc độ.
• Thay đổi hướng truyền, chẳng hạn như sử dụng hai bánh răng khu vực để truyền lực theo phương thẳng đứng sang trục quay khác.
• Thay đổi mô-men xoắn: Trong cùng một điều kiện công suất, bánh răng quay càng nhanh thì mô-men xoắn trên trục càng nhỏ và ngược lại.
• Chức năng ly hợp: Có thể đạt được mục đích tách động cơ khỏi tải bằng cách tách hai bánh răng ăn khớp ban đầu. chẳng hạn như phanh, vv
• Phân phối công suất: Ví dụ: một động cơ có thể được sử dụng để truyền nhiều trục phụ thông qua trục chính của hộp số, để thực hiện chức năng của một động cơ truyền nhiều tải.

Cấu tạo của hộp giảm tốc

• Vỏ hộp (Housing): Thường làm từ gang, thép hoặc hợp kim nhôm để đảm bảo độ bền và bảo vệ các bộ phận bên trong. Chứa và cố định các linh kiện, đồng thời bảo vệ khỏi bụi, nước và tác động bên ngoài.
• Bánh răng (Gears): Bánh răng trụ, bánh răng côn, bánh răng hành tinh, hoặc bánh răng trục vít, tùy thuộc vào thiết kế (hộp giảm tốc trụ, côn, trục vít, v.v.). Được làm bằng thép hợp kim, được tôi cứng để chịu lực và mài mòn. Chức năng chính là truyền lực và giảm tốc độ từ trục đầu vào (động cơ) sang trục đầu ra.
• Trục (Shafts): Làm bằng thép cường độ cao. Trục đầu vào (input shaft) nối với động cơ và trục đầu ra (output shaft) nối với tải. Chức năng chính truyền chuyển động quay từ động cơ qua bánh răng đến thiết bị cần dẫn động.
• Vòng bi (Bearings): Đặt ở hai đầu trục để đỡ trục và bánh răng. Chức năng chính là giảm ma sát, đảm bảo trục quay mượt mà và ổn định.
• Hệ thống bôi trơn (Lubrication System): Dầu bôi trơn hoặc mỡ (tùy thiết kế), làm giảm ma sát, làm mát bánh răng và vòng bi, kéo dài tuổi thọ hộp giảm tốc.
• Phớt chặn dầu (Seals): Cao su hoặc nhựa tổng hợp. Ngăn dầu/mỡ rò rỉ ra ngoài và bảo vệ khỏi bụi, nước xâm nhập.
• Nắp kiểm tra (Inspection Cover) (tùy loại): Cho phép kiểm tra và bảo trì bên trong hộp giảm tốc.

 

Nguyên lý hoạt động của hộp giảm tốc

Hộp giảm tốc hoạt động dựa trên nguyên lý truyền động cơ học thông qua các cặp bánh răng có tỷ số truyền khác nhau, nhằm giảm tốc độ quay và tăng lực xoắn từ động cơ đến tải.

Ví dụ Hộp giảm tốc trong băng tải mini:

• Động cơ quay 1400 RPM, kết nối với hộp giảm tốc tỷ số 10:1.
• Tốc độ đầu ra: 1400 / 10 = 140 RPM.
• Mô-men xoắn tăng gấp 10 lần (trừ tổn hao), đủ để kéo băng tải chở hàng 20kg.

 

Các loại hộp giảm tốc phổ biến

Dưới đây là các loại hộp giảm tốc phổ biến, được phân loại dựa trên cấu trúc bánh răng và ứng dụng:
 

1. Hộp giảm tốc bánh răng trụ (Cylindrical Gearbox)

 

• Cấu tạo: Sử dụng bánh răng trụ thẳng (spur gear) hoặc nghiêng (helical gear), bố trí trên các trục song song. Có thể là một cấp (single-stage) hoặc nhiều cấp (multi-stage).
• Đặc điểm: Hiệu suất cao (90-95%). Tỷ số truyền trung bình (từ 1:1 đến 20:1 cho một cấp). Kích thước gọn, dễ chế tạo.
• Ưu điểm: Hoạt động êm ái (đặc biệt với bánh nghiêng). Chi phí thấp, bảo trì đơn giản.
• Nhược điểm: Không chịu được tải quá lớn. Tiếng ồn lớn hơn nếu dùng bánh thẳng.
• Ứng dụng: Băng tải nhỏ, máy công cụ, máy bơm.

 

2. Hộp giảm tốc bánh răng côn (Bevel Gearbox)

 

• Cấu tạo: Dùng bánh răng côn (bevel gear), trục đầu vào và đầu ra giao nhau (thường vuông góc 90°). Có thể kết hợp bánh côn thẳng hoặc xoắn.
• Đặc điểm: Tỷ số truyền từ 1:1 đến 6:1. Hiệu suất khoảng 85-90%.
• Ưu điểm: Truyền động đa hướng, phù hợp với không gian hẹp. Chịu tải tốt hơn bánh trụ trong một số trường hợp.
• Nhược điểm: Chi phí chế tạo cao hơn. Bảo trì phức tạp do góc trục.
• Ứng dụng: Máy khoan, xe nâng, hệ thống truyền động góc.

 

3. Hộp giảm tốc trục vít (Worm Gearbox)

 

• Cấu tạo: Gồm trục vít (worm) và bánh vít (worm wheel), trục đầu vào và đầu ra vuông góc.
• Đặc điểm: Tỷ số truyền lớn (10:1 đến 300:1). Hiệu suất thấp hơn (50-80%) do ma sát lớn.
• Ưu điểm: Giảm tốc mạnh, nhỏ gọn. Tự khóa (không quay ngược), an toàn khi dừng tải.
• Nhược điểm: Sinh nhiệt cao, cần bôi trơn tốt. Không phù hợp với tốc độ cao.
• Ứng dụng: Thang máy, máy trộn, băng tải tải nặng.

 

4. Hộp giảm tốc Cycloid (Cycloidal Gearbox)

 

• Cấu tạo: Dùng đĩa lệch tâm (cycloid disc) và chốt lăn (pins) để truyền động.
• Đặc điểm: Tỷ số truyền rất lớn (10:1 đến 1000:1). Hiệu suất cao (85-95%).
• Ưu điểm: Chịu tải va đập tốt, độ chính xác cao. Hoạt động êm ái, bền bỉ.
• Nhược điểm: Chi phí cao, chế tạo phức tạp. Trọng lượng lớn hơn các loại khác.
• Ứng dụng: Robot công nghiệp, máy ép, hệ thống truyền động nặng.

 

5. Hộp giảm tốc hành tinh (Planetary Gearbox)

 

• Cấu tạo: Gồm bánh răng trung tâm (sun gear), bánh răng hành tinh (planet gears) quay quanh, và vòng ngoài (ring gear). Trục đầu vào và đầu ra đồng tâm.
• Đặc điểm: Tỷ số truyền cao (10:1 đến 100:1 hoặc hơn với nhiều cấp). Hiệu suất cao (90-98%).
• Ưu điểm: Kích thước nhỏ gọn, chịu tải lớn. Phân bố lực đều, độ bền cao.
• Nhược điểm: Giá thành cao. Thiết kế phức tạp, khó sửa chữa.
• Ứng dụng: Robot, ô tô, máy CNC, hệ thống năng lượng tái tạo.

 

Hộp số cho băng tải là gì?

Hộp số công nghiệp được sử dụng làm bộ giảm tốc để làm chậm băng tải bằng cách điều chỉnh mô-men xoắn của động cơ. Một khu vực quan trọng mà băng tải có thể được tối ưu hóa liên quan đến các bộ phận hộp giảm tốc/hộp số. Người ta nói rằng hộp số là trái tim của băng tải. Nếu nó hoạt động tốt thì băng tải cũng vậy. Nhưng nếu không, điều đó sẽ dẫn đến thời gian ngừng hoạt động, chi phí sửa chữa và mất năng suất, có thể ảnh hưởng đến tỷ suất lợi nhuận.

Vai trò chính của hộp số băng tải là tăng tốc hoặc làm chậm băng tải. Nó làm như vậy bằng cách kiểm soát lượng mô-men xoắn được cung cấp. Ngoài ra, hộp giảm tốc còn giúp dây curoa hoạt động tốt hơn trong thời gian dài hơn. Các kiểu vận hành của hộp số giảm tốc bao gồm: vát, đồng tâm, xoắn ốc, Góc 90 độ, Song song, tương đồng, thẳng đứng... 

Hướng dẫn lựa chọn hộp giảm tốc/hộp số cho băng tải hiệu quả

Việc chọn hộp giảm tốc/hộp số phù hợp cho băng tải của bạn khi làm việc với các ứng dụng vận chuyển không phải lúc nào cũng dễ dàng. Dưới đây là một số cân nhắc bạn cần lưu ý khi chọn hộp giảm tốc cho băng tải của mình hoặc bất kỳ bộ phận liên quan nào khác giúp hộp số hoạt động.
 

- Kích thước theo tải

Nhiều chuyên gia mắc sai lầm khi định cỡ hộp số tương đương với động cơ so với định cỡ hộp số tương đương với tải trọng mà băng tải đang làm việc. Mặc dù theo cách này thường dễ dàng hơn, nhưng nó thường dẫn đến việc mua một hộp số lớn hơn, thường đắt hơn và quá tải. Những gì các chuyên gia nên nhắm đến là kích thước hộp số liên quan đến tải. Điều này có thể tiết kiệm tiền và sử dụng năng lượng trong thời gian dài.
 

- Xem xét các yếu tố kích thước khác

Sau khi bạn định kích thước hộp số theo tải trọng mà băng tải sẽ mang, có các yếu tố khác phải được xem xét để đảm bảo rằng hộp số phù hợp với ứng dụng. Chúng bao gồm các yếu tố như nhiệt độ môi trường xung quanh, loại tải trọng cụ thể và môi trường mà băng tải sẽ hoạt động. Ngoài ra còn có việc xem xét tần suất băng tải sẽ hoạt động trong bất kỳ ngày nào.

Ví dụ, trong trường hợp nhiệt độ môi trường cao, áp suất bên trong sẽ tăng lên. Điều này có nghĩa là cần tăng khả năng quá tải của yếu tố dịch vụ (SF). Tải trọng tác động cũng đảm bảo tăng hệ số dịch vụ (SF).
 

- Lên kế hoạch trước

Có nhiều thông số kỹ thuật mà bạn nên biết về thiết bị của mình trước khi chọn các bộ phận hộp số. RPM và Mã lực là hai trong số các thông số kỹ thuật chính. Bạn có thể sử dụng thông tin này để giúp bạn thu hẹp tìm kiếm của mình nhanh hơn. Nếu bạn cần hỗ trợ thêm, hãy đảm bảo tận dụng kiến ​​thức chuyên môn của nhà cung cấp hoặc nhà sản xuất của bạn.
 

Lời khuyên chọn bộ phận hộp số băng tải phù hợp

Nhiều tổ hợp băng chuyền cho các ứng dụng sỏi và cát, trong số những ứng dụng khác, sử dụng bộ giảm tốc, giúp chuyển đổi tốc độ thành mô-men xoắn hoặc mô-men xoắn thành tốc độ. Nhưng việc lựa chọn các bộ phận giảm tốc phù hợp không dễ dàng như bề ngoài.

Các chuyên gia nên bắt đầu bằng cách đánh giá lượng mô-men xoắn mà họ sẽ cần và tiến hành lựa chọn từ đó. Sau đó, bộ giảm tốc phải có kích thước phù hợp có tính đến các biến số như hệ số dịch vụ và cân nhắc tải. Các bánh răng giảm tốc  và  bộ giảm tốc gắn trục  là các loại khác có thể được kết hợp. Dưới đây là một vài lời khuyên để lựa chọn các bộ phận hộp số.
 

- Không gian

Băng tải của bạn có chạy trong không gian hạn chế (ví dụ: dưới lòng đất) hay không gian không phải là vấn đề? Nếu không gian là một thách thức, thì nên xem xét việc chọn một bộ giảm tốc nhỏ gọn. Ví dụ, bộ giảm tốc gắn trục được biết đến là tiết kiệm không gian so với các loại khác.
 

- Bảo trì

Bảo trì phải luôn là yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi cân nhắc các lựa chọn bộ giảm tốc. Như chúng tôi đã đề cập ở trên, việc sửa chữa đột xuất chỉ dẫn đến thời gian ngừng hoạt động và giảm năng suất, điều này có thể cản trở rất nhiều đến lợi nhuận chung. Điều đáng chú ý là bảo trì phòng ngừa thích hợp là chìa khóa để giữ cho mọi thứ hoạt động hiệu quả và hiệu quả, chứ chưa nói đến băng chuyền.

Tuy nhiên, việc chọn một bộ giảm tốc phù hợp, dễ bảo trì và dễ lắp đặt là bắt buộc khi làm việc với các ứng dụng đòi hỏi khắt khe từ cát và sỏi đến giấy và kẽm, và mọi ứng dụng ở giữa.
 

- Tham khảo ý kiến ​​chuyên gia

Dựa vào chuyên môn của nhà cung cấp hoặc nhà sản xuất mà bạn đang hợp tác để đảm bảo bộ giảm tốc phù hợp cho băng tải của bạn. Nếu bạn biết mình muốn và cần bộ giảm tốc nào, điều đó thật tuyệt. Nhưng nếu không, đừng chơi trò đoán xem cái nào có thể hoạt động tốt nhất. Về lâu dài, điều này chỉ có khả năng dẫn đến lãng phí nhiều tiền và thời gian hơn.
 

Lời kết

Khi nói đến các bộ phận của hộp giảm tốc/hộp số, có rất nhiều kiểu dáng khác nhau mà bạn có thể chọn. Trước khi lựa chọn, điều quan trọng là phải đánh giá đúng các nhu cầu và yêu cầu của băng tải của bạn để đảm bảo tốt nhất rằng các bộ phận được chọn sẽ hoạt động như mong muốn mà không làm hại bất kỳ thành phần nào khác của băng tải.
 

Bài viết liên quan:

• 5 Vòng bi con lăn băng tải thường dùng hiện nay
• Động cơ băng tải là gì? Hướng dẫn chọn motor tốt nhất cho hệ thống băng tải