EN
Một khách hàng chọn hộp giảm tốc bánh răng vít cho ứng dụng nâng vì truyền động vít có khả năng tự hãm, do đó tải không thể trượt ngược trở lại. Không cần phanh, tiết kiệm chi phí.
Lập luận này xuất hiện trong nhiều thiết kế máy và nguy hiểm đến mức được nêu rõ như một cảnh báo trong một bài báo kỹ thuật của AGMA:
Lưu ý: Bộ bánh răng vít không nên được coi là tự hãm. Trong một số điều kiện tải nhất định, việc quay ngược lại của bánh răng vít là có thể xảy ra.
Một tài liệu tham khảo kỹ thuật uy tín diễn đạt vấn đề một cách thẳng thắn hơn, đồng thời nêu rõ ứng dụng cụ thể:
Trên thực tế, bánh răng vít không nên được sử dụng làm thiết bị phanh cho các hệ thống liên quan đến an toàn, ví dụ như tời. Một số điều kiện vật liệu và vận hành có thể dẫn đến hiện tượng trượt ngược (backsliding) của bộ bánh răng vít.
Nếu bạn đang thiết kế tời, thiết bị nâng, cổng hoặc bất kỳ thiết bị nào mà tải rơi xuống có thể gây thương tích cho con người, bạn bắt buộc phải sử dụng phanh. Hình dạng hình học của bánh răng vít không thể thay thế chức năng này.
Dưới đây là cơ sở kỹ thuật giải thích điều đó.
Tự hãm phụ thuộc vào mối quan hệ giữa góc nâng ren vít và góc ma sát. Các phát biểu được công bố về quy tắc này, từ ba nguồn độc lập:
· Hiện tượng tự hãm xảy ra khi góc nâng ren vít bằng arctan(hệ số ma sát), thường nằm trong khoảng 2 đến 8 độ tầm hoạt động
· Khi góc nâng nhỏ hơn góc ma sát, bánh răng vít không thể quay ngược lại trục vít
· Điều kiện là: góc nâng < arctan(hệ số ma sát)
Cả ba nguồn đều nêu cùng một điều bằng các ký hiệu khác nhau. Dưới một góc nâng nhất định, bộ truyền chống lại việc truyền động ngược.
Tiêu chí này sử dụng hệ số ma sát. Hệ số ma sát nào?
Ở vận tốc trượt bằng không, giá trị được công bố là 0.15. Đó là giá trị tĩnh, và cũng là giá trị cao nhất. Ngay khi bắt đầu trượt, hệ số ma sát giảm xuống.
Một tài liệu tham khảo lưu ý rằng hệ số ma sát tĩnh là hệ số thích hợp để xác định giới hạn tự hãm, chính xác vì bộ truyền không thể khởi động được.
Đây là cơ chế gây ra các sự cố. Khi đứng yên, lực ma sát cao và bộ truyền giữ tải được. Khi có rung động, bộ truyền chịu hiện tượng vi chuyển động. Vi chuyển động làm tiếp xúc dịch chuyển từ trạng thái tĩnh sang trạng thái động, nơi lực ma sát thấp hơn. Góc ma sát sẵn có để giữ tải bị thu hẹp, và tải bắt đầu trượt dần.
Rung động không phải là điều kiện kỳ lạ. Một máy đang vận hành gần đó, một động cơ khởi động trên cùng một bệ đỡ, hoặc một phương tiện đi ngang ngoài tòa nhà — tất cả đều có thể làm mất khả năng tự hãm tĩnh.
Không tồn tại hệ số giảm tải do rung động được định lượng trong các tài liệu công bố mà chúng tôi tìm thấy. Việc thiếu vắng ấy bản thân nó đã mang tính thông tin: giải pháp kỹ thuật không phải là giảm tải cho khả năng tự hãm, mà là không nên dựa vào khả năng ấy.
Khả năng tự hãm và hiệu suất là hai góc nhìn khác nhau về cùng một hình học. Một bộ truyền chống quay ngược cũng chính là bộ truyền tiêu tốn nhiều năng lượng khi truyền động tiến.
Hiệu suất của bộ truyền trục vít – bánh vít theo số lần khởi động. Hiện tượng tự hãm chỉ tồn tại trong vùng hiệu suất thấp.
Công thức chi phối:
η = tan(λ) / tan(λ + φ)
trong đó λ là góc nâng ren trục vít và φ là góc ma sát tương đương.
Một ví dụ minh họa đã công bố: với trục vít một đầu mối có λ = 5 độ và φ = 6 độ, hiệu suất đạt 45,01%.
Hiệu suất theo số đầu mối của trục vít:
| Loại trục vít | Hiệu suất đã công bố |
| Một đầu mối | 40 đến 50% |
| Một đầu mối bắt đầu, điều kiện tốt và độ chính xác gia công cao | 50 đến 70% |
| Hai đầu mối bắt đầu | 70 đến 78% |
| Nhiều đầu mối bắt đầu | 78 đến 92% |
Đối với thiết kế hiệu suất cao, góc nâng được khuyến nghị là 10 đến 20 độ . Lưu ý rằng giá trị này cao hơn nhiều so với dải tự hãm từ 2 đến 8 độ. Bạn không thể có cả hai đồng thời.
Một tài liệu tham khảo đưa ra phạm vi tổng thể là hiệu suất đạt 98% ở tỷ số truyền thấp nhất và giảm xuống còn 20% ở tỷ số truyền cao nhất. Một nguồn khác nêu hiệu suất từ 50 đến 90%, tùy thuộc vào góc nâng, số đầu mối bắt đầu và ma sát.
Sự đánh đổi là điều không thể tránh khỏi: tính tự hãm làm bạn tiêu tốn hơn một nửa công suất đầu vào.
Nếu bạn cần tính năng tự hãm:
· Chấp nhận ren một đầu, góc nâng nhỏ, hiệu suất từ 40 đến 50%
· Chọn động cơ dựa trên tổn thất, chứ không chỉ dựa trên tải
· Chọn hộp giảm tốc dựa trên khả năng tản nhiệt, vì công suất bị mất chuyển thành nhiệt
·Vẫn nên lắp phanh nếu việc truyền ngược gây chấn thương hoặc hư hại
Nếu bạn cần hiệu suất cao:
· Ren nhiều đầu, góc nâng từ 10 đến 20 độ, hiệu suất từ 78 đến 92%
· Chấp nhận rằng bộ truyền động sẽ quay ngược
· Lắp phanh, tải trọng đối trọng hoặc sử dụng loại bánh răng khác
Nếu bạn cần cả hai chức năng, bộ truyền động trục vít là lựa chọn không phù hợp. Hãy cân nhắc sử dụng bộ truyền động bánh răng xoắn hoặc bánh răng côn–xoắn kèm phanh giữ đúng tiêu chuẩn.
Hộp giảm tốc trục vít thường bị giới hạn bởi nhiệt độ hơn là bởi khả năng chịu tải cơ học . Răng bánh răng có thể truyền mô-men xoắn lớn hơn mức mà hộp giảm tốc có thể tản nhiệt.
Đây là hệ quả trực tiếp từ các giá trị hiệu suất nêu trên. Một bộ truyền động trục vít một đầu mối có hiệu suất 45% sẽ chuyển đổi hơn một nửa công suất đầu vào thành nhiệt trong một vỏ bọc nhỏ. Vì lý do này, các catalogue hộp giảm tốc trục vít luôn ghi rõ công suất cho phép theo nhiệt độ riêng biệt với công suất cho phép theo cơ học, và thường thì công suất theo nhiệt độ mới là yếu tố giới hạn chính.
Hệ quả thực tiễn:
· Công suất cho phép làm việc liên tục thấp hơn nhiều so với công suất cho phép làm việc ngắt quãng
· Nhiệt độ môi trường ảnh hưởng đáng kể; một hộp giảm tốc được đánh giá trong xưởng có nhiệt độ 20 độ C sẽ hoạt động khác biệt so với khi đặt trong phòng máy có nhiệt độ 40 độ C
· Làm mát cưỡng bức hoặc sử dụng hộp lớn hơn thường rẻ hơn so với việc xử lý sự cố hỏng hóc sớm
Nắp đậy bộ truyền động trượt đơn 5:1 đến 75:1 theo một tài liệu tham khảo, trong khi tài liệu khác dẫn số liệu 5:1 đến 300:1 đối với bộ truyền động trượt dùng riêng cho các tỉ số giảm lớn.
Khả năng đạt tỉ số truyền cao trong một cấp là lợi thế thực sự của bộ truyền động trượt, bên cạnh bố trí góc vuông và khả năng vận hành êm nhờ tiếp xúc trượt. Đó là những lý do để lựa chọn loại này. Tính tự hãm không nên nằm trong danh sách các lý do đó.
Đối với góc áp lực chuẩn 20 độ, góc nâng cần giữ dưới mức 25 Độ .
Bánh vít chạy bằng đồng thanh kết hợp với trục vít thép đã tôi cứng. Lý do là do tiếp xúc trượt: bộ truyền động trượt hoạt động dựa trên trượt chứ không phải lăn, do đó cặp bánh cần sử dụng hai vật liệu khác nhau có đặc tính trượt tốt và khả năng chèn lấn tốt. Sự kết hợp đồng thanh – thép là giải pháp hiệu quả.
Con lăn được tôi cứng và mài bóng; bánh răng là bộ phận chịu mài mòn. Đây là điều được thiết kế có chủ đích. Khi bộ truyền động bị mài mòn, bạn thay thế bộ phận rẻ hơn và dễ thay thế hơn.
Tốc độ tuyến tính tại đường chia có thể đạt 30 m/s trong điều kiện lý tưởng, nhưng phần lớn bộ truyền động trục vít công nghiệp vận hành ở mức thấp hơn nhiều so với giá trị này.
Tôi có thể dùng hộp giảm tốc trục vít để giữ tải mà không cần phanh không?
Không được dùng trong các trường hợp tải rơi xuống gây nguy hiểm. Các hướng dẫn chính thức từ AGMA và các tài liệu kỹ thuật uy tín đều nêu rõ bộ truyền trục vít không nên được coi là tự hãm, đồng thời cảnh báo cụ thể về việc không được sử dụng chúng như thiết bị phanh trong các tời nâng.
Hộp giảm tốc trục vít của tôi đã giữ tải trong nhiều năm mà không trượt. Như vậy nó chẳng phải tự hãm sao?
Hiện tại, nó đang ở trạng thái tự hãm tĩnh dưới các điều kiện hiện có. Tuy nhiên, nếu thay đổi loại dầu bôi trơn, để bánh răng bị mài mòn, thêm rung động từ thiết bị mới hoặc tăng tải trọng, thì trạng thái đó có thể thay đổi. Tự hãm là một trạng thái, chứ không phải một đặc tính cố hữu.
Tại sao hộp giảm tốc trục vít của tôi lại nóng quá?
Vì bộ truyền trục vít có hiệu suất thấp và phần công suất bị mất chuyển thành nhiệt. Hãy kiểm tra xem bạn có đang hoạt động trong giới hạn nhiệt độ hay không, thay vì giới hạn cơ học; hai giá trị này khác nhau và thường thì giới hạn nhiệt độ sẽ đạt đến trước.
Việc dùng trục vít hai đầu mối có giải quyết được vấn đề hiệu suất của tôi không?
Giải pháp này sẽ nâng hiệu suất từ mức 40–50% lên mức 70–78%. Đồng thời, nó cũng loại bỏ hoàn toàn khả năng tự hãm. Hãy đảm bảo rằng không có bộ phận nào trong máy phụ thuộc vào tính năng tự hãm này.
Tôi nên dùng hiệu suất nào để chọn kích cỡ động cơ?
Hãy sử dụng giá trị hiệu suất tương ứng với tỷ số truyền và số đầu mối cụ thể của bạn, lấy từ dữ liệu do nhà sản xuất hộp giảm tốc cung cấp — chứ không phải một giá trị chung chung. Phạm vi hiệu suất giữa các thiết kế trục vít rất rộng, nên việc giả định một giá trị chung sẽ dẫn đến chọn sai kích cỡ động cơ.
Đồng thanh có phải là lựa chọn duy nhất cho bánh vít không?
Đây là vật liệu tiêu chuẩn vì những lý do chính đáng, nhưng loại đồng thanh cụ thể lại phụ thuộc vào chế độ làm việc. Hãy nêu rõ cấp độ vật liệu khi đặt hàng cùng nhà cung cấp hộp giảm tốc, dựa trên tải trọng, tốc độ và chu kỳ làm việc.
Công ty TNHH Thiết bị điện Thiên Tân Hảo Dung Thịnh Nghiệp sản xuất các bộ bánh vít – trục vít, bánh vít bằng đồng thanh kết hợp với trục vít bằng thép cứng đã được mài bóng, có cấu hình một đầu hoặc nhiều đầu. Hãy cho chúng tôi biết tỉ số truyền, chu kỳ làm việc và yêu cầu về khả năng chống quay ngược của bộ truyền động; từ đó, chúng tôi sẽ tư vấn trung thực xem truyền động vít me có phải là lựa chọn phù hợp cho tải của quý khách hay không.
