Hộp số giảm tốc là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hộp số giảm tốc, một thành phần quan trọng trong nhiều hệ thống cơ khí và công nghiệp, đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh và kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn của động cơ. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về hộp số giảm tốc, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó.

Hộp số giảm tốc là gì?

Hộp số giảm tốc là một thiết bị quan trọng trong việc điều chỉnh tốc độ của động cơ điện để đáp ứng các yêu cầu cụ thể, thường là để giảm tốc độ quay. Chức năng chính của hộp số giảm tốc là điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của động cơ, đặc biệt là trong các ứng dụng xe hơi, để thích nghi với điều kiện đường và tải trọng.

Một hộp số giảm tốc thường bao gồm các bánh răng, có thể là thẳng hoặc nghiêng, mà khớp vào nhau và tuân theo một tỷ số truyền cố định. Khi được cung cấp một nguồn điện ổn định với điện áp nhất định, hộp số giảm tốc sẽ tạo ra số vòng quay phù hợp. 

Thân hộp số thường có hình dạng hộp hoặc trụ tròn và được chế tạo từ các vật liệu chắc chắn như gang, inox hoặc thép để chống ăn mòn và giảm tác động từ va chạm.

Khi hộp số giảm tốc được sử dụng, nó sẽ giữ cho mô-men xoắn quay theo tỷ số truyền đã được thiết kế, từ đó tạo ra số vòng quay ứng với tốc độ mong muốn của người điều khiển xe.

Trong nhiều hệ thống, hộp số giảm tốc đóng vai trò là một phần trung gian giữa động cơ và các thiết bị máy móc khác như băng chuyền hoặc băng tải. Tuy nhiên, hộp số giảm tốc cũng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng ô tô và xe máy.

Hộp số giảm tốc có cấu tạo như thế nào?

Hộp số giảm tốc có một cấu tạo phức tạp nhằm thực hiện chức năng giảm tốc quay và tăng mô-men xoắn của động cơ. Cấu tạo cụ thể có thể thay đổi tùy theo loại hộp số giảm tốc và mục đích sử dụng, nhưng dưới đây là một mô tả tổng quan về cấu tạo phổ biến của hộp số giảm tốc:

Vỏ bọc

Là phần ngoài bọc của hộp số giảm tốc, chức năng chính của nó là bảo vệ và bao quanh các bộ phận bên trong. Vỏ thường được làm bằng vật liệu bền như gang, thép hoặc nhôm để chịu được tải trọng và môi trường làm việc.

Trục đầu vào (động cơ)

Đây là trục kết nối với động cơ và nhận tốc độ quay ban đầu từ động cơ.

Trục đầu ra (tải)

Trục này kết nối với thiết bị hoặc tải mà bạn muốn điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn. Trục đầu ra chuyển động đã giảm tốc xuống tải.

Hệ thống bánh răng

Hệ thống bánh răng là thành phần quan trọng nhất của hộp số giảm tốc. Nó bao gồm các bánh răng đặt trên các trục đầu vào và đầu ra. Các bánh răng này tạo ra quá trình giảm tốc và tăng mô-men xoắn thông qua nguyên lý của bánh răng. Bánh răng đầu vào và đầu ra có kích thước và số răng khác nhau, làm cho tỷ số truyền động thay đổi.

Hệ thống vòng bi và trục lăn

Được sử dụng để hỗ trợ quá trình xoay của các trục và bánh răng. Chúng giúp giảm ma sát và nâng cao hiệu suất của hộp số giảm tốc.

Vòng đệm

Các vòng đệm được sử dụng để giảm ma sát và đảm bảo tính ổn định của các bộ phận bên trong hộp số giảm tốc.

Khóa và cơ cấu điều khiển

Một số hộp số giảm tốc có các khóa hoặc cơ cấu điều khiển dùng để chuyển đổi giữa các tốc độ hoặc chế độ hoạt động khác nhau. Chúng có thể bao gồm cần số, nút bấm hoặc các cơ cấu điều khiển khác.

Cấu tạo của hộp số giảm tốc có thể thay đổi tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể. Có nhiều loại hộp số giảm tốc khác nhau, bao gồm bánh răng côn, bánh răng trục vít, bánh răng hành tinh và nhiều loại khác, mỗi loại có cấu tạo và nguyên lý hoạt động riêng biệt. 

Tuy nhiên, chức năng chính của hộp số giảm tốc luôn là điều chỉnh tốc độ quay và mô-men xoắn của động cơ để phù hợp với nhu cầu ứng dụng cụ thể.

Nguyên lý hoạt động của hộp giảm tốc

Nguyên lý hoạt động của hộp số giảm tốc dựa trên cơ chế làm việc của bánh răng. Hệ thống bánh răng bao gồm ít nhất hai bánh răng, một bánh răng đầu vào và một bánh răng đầu ra. Bánh răng đầu vào được kết nối với động cơ, trong khi bánh răng đầu ra liên kết với tải hoặc thiết bị cần sử dụng mô-men xoắn. Khi động cơ quay, bánh răng đầu vào quay, và nó truyền động qua bánh răng đầu ra.

Nguyên lý này hoạt động dựa trên tỷ lệ bánh răng. Nếu bánh răng đầu vào có nhiều răng hơn so với bánh răng đầu ra, tốc độ quay sẽ giảm, nhưng mô-men xoắn sẽ tăng. Ngược lại, nếu bánh răng đầu vào có ít răng hơn, tốc độ quay tăng lên, nhưng mô-men xoắn giảm. Điều này cho phép điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn dựa trên nhu cầu cụ thể của ứng dụng.

Hộp số giảm tốc có thể được thiết kế với nhiều loại bánh răng khác nhau, bao gồm bánh răng côn, bánh răng trục vít, bánh răng hành tinh, và nhiều loại khác tùy thuộc vào mục tiêu và yêu cầu của ứng dụng cụ thể.

Phân loại hộp giảm tốc theo cấp giảm tốc

Hộp số giảm tốc có thể được phân loại dựa trên số lần thay đổi tỷ số truyền động, và các hộp số mang đặc điểm này thường được gọi là hộp giảm tốc nhiều cấp. Các loại hộp giảm tốc theo cấp bao gồm:

Hộp giảm tốc 1 cấp

Đây là loại hộp số thay đổi tỷ số truyền động một lần duy nhất. Ví dụ, để đạt được tỷ số truyền động là 4, người điều khiển cần lắp thêm bánh răng sao cho tỷ lệ này là 1:4. Đây được gọi là hộp giảm tốc 1 cấp.

Hộp giảm tốc 2 cấp 

Loại này cho phép thay đổi tỷ số truyền động hai lần. Các loại hộp giảm tốc 2 cấp phổ biến bao gồm hộp giảm tốc bánh răng trụ với răng nghiêng hoặc hộp giảm tốc bánh răng trụ 2 cấp đồng trục.

Hộp giảm tốc 3 cấp

Đây là loại hộp số có khả năng thay đổi tỷ số truyền động ba lần.

Phân loại hộp số giảm tốc theo cấu tạo

Hộp số giảm tốc có nhiều loại với cấu tạo khác nhau, và chúng có thể được phân loại dựa trên sự khác biệt trong thiết kế. Các loại hộp số theo cấu tạo bao gồm:

Hộp giảm tốc bánh răng côn

Loại này có các bánh răng côn giúp chuyển đổi chuyển từ thẳng sang vuông góc. Hộp giảm tốc này thường có mô-men và công suất lớn. Torque arm thường được sử dụng để giữ lực giảm tốc ổn định.

Hộp giảm tốc trục vít

Loại này sử dụng bánh vít và trục vít để giảm tốc quay. Phù hợp cho động cơ có công suất thấp hơn 11 kW và có kích thước cụ thể.

Hộp giảm tốc bánh răng hành tinh

Loại này có bánh răng hành tinh đặc biệt. Chúng phù hợp cho không gian hạn chế, tỷ số truyền lớn, nhưng có khả năng giải nhiệt kém do không gian bên trong hẹp.

Hộp giảm tốc cyclo

Cấu tạo bằng bi, có độ an toàn cao và vận hành êm ái. Phù hợp cho motor có công suất từ 4 kW đến 55 kW.

Hộp giảm tốc đồng trục

Loại này có trục thẳng và tâm trục đầu ra trùng với tâm trục vào. Có hộp giảm tốc đồng trục 1 cấp và 2 cấp.

Hộp giảm tốc bánh răng trục thẳng

Loại này có mô-men và công suất lớn. Kết nối với motor và truyền động thông qua khớp nối hoặc bánh đà. Có nhiều loại khác nhau như ZQA, ZA ZQH, ZQD, phù hợp cho hệ thống tải trọng lớn và tời bò.

Kết luận

Hộp số giảm tốc đóng vai trò quan trọng trong nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng khác nhau. Chúng cho phép điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn của động cơ, từ xe hơi, máy móc công nghiệp, đến hệ thống năng lượng tái tạo. 

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hộp số giảm tốc đa dạng, với nhiều loại khác nhau phù hợp cho các yêu cầu kỹ thuật riêng. Sự lựa chọn đúng loại hộp số giảm tốc có thể cải thiện hiệu suất và hiệu quả của hệ thống, từ đó đóng góp vào sự phát triển và tối ưu hóa trong các ngành công nghiệp khác nhau.