Trong lĩnh vực cơ khí chính xác và thiết kế cơ khí, đặc biệt là hộp số giảm tốc, việc hiểu rõ tỷ số truyền là điều cơ bản để bạn tối ưu hóa hiệu suất, hiệu quả và chức năng của các bánh răng giao nhau trong hệ thống truyền động bánh răng. Vậy thì tỉ số truyền hộp giảm tốc là gì? Cách tính như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu qua bài viết này nhé.
Tỉ số truyền hộp giảm tốc là gì?
Về bản chất, tỷ số truyền là một phép đo mô tả mối quan hệ giữa hai bánh răng ăn khớp với nhau, cụ thể là nó định lượng tỷ lệ vòng quay của hai bánh răng trong một hệ thống bánh răng. Tỷ số này được xác định bằng cách so sánh số răng trên bánh răng dẫn động (bánh răng đầu vào) với số răng trên bánh răng bị dẫn động (bánh răng đầu ra).
Đối với hộp số giảm tốc, tỉ số truyền của hộp số giảm tốc (hay tỷ lệ truyền) là chỉ số biểu thị sự chênh lệch giữa tốc độ đầu vào và đầu ra của hộp số. Nó cho biết số vòng quay của động cơ (đầu vào) cần để tạo ra một vòng quay của trục đầu ra.
Tỷ số truyền thường được biểu thị dưới dạng thương số, ví dụ 5:1, điều này cho biết bánh răng đầu vào phải hoàn thành 5 vòng quay thì bánh răng đầu ra mới hoàn thành 1 vòng quay.
Tỷ lệ truyền có ý nghĩa sâu sắc, cho phép các hệ thống cơ học khuếch đại lực, tăng hoặc giảm tốc độ và thay đổi hướng chuyển động.
Điểm hấp dẫn của tỷ số truyền nằm ở tính linh hoạt của chúng. Bằng cách thay đổi kích thước bánh răng và số răng, các kỹ sư có thể điều chỉnh hệ thống cơ khí để đáp ứng các yêu cầu cụ thể, cho dù đó là tăng lực nâng của cần cẩu hay điều chỉnh tốc độ của băng tải.
Tầm quan trọng của tỷ số truyền đối với hộp số giảm tốc
Có thể bạn sẽ nghĩ rằng các bánh răng chỉ truyền chuyển động từ bánh răng này qua bánh răng khác. Nhưng thực chất số răng trên mỗi bánh răng và số bánh răng trong một hệ thống bánh răng đều được thiết kế cho một mục đích cụ thể.
Và để thực hiện được các mục đích này, các kỹ sư sẽ dựa vào tỷ số truyền giữa các bánh răng. Việc lựa chọn tỷ số truyền sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến cách hệ thống hoạt động, bao gồm việc kiểm soát tốc độ và mô-men xoắn của trục đầu ra:
- Điều chỉnh tốc độ: Tỉ số truyền có thể được sử dụng để điều chỉnh tốc độ của hệ thống. Tỷ số truyền thấp hơn có nghĩa là hộp số quay với tốc độ nhanh hơn và ngược lại.
- Tăng mô-men xoắn: Bằng cách tăng tỷ lệ truyền, các kỹ sư có thể điều chỉnh tăng momen xoắn đầu ra của hộp số giảm tốc, cho phép thiết bị có thể truyền động cho các tải nặng nhưng với công suất đầu vào thấp hơn.
- Tối ưu hóa hiệu suất năng lượng: Việc lựa chọn hộp số giảm tốc có tỷ số truyền phù hợp giúp tiết kiệm năng lượng vì nó tối ưu hóa công suất của động cơ. Động cơ không cần hoạt động ở mức tải quá cao, do đó giảm hao phí năng lượng và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
- Kiểm soát chính xác: Hộp số với tỷ số truyền phù hợp cung cấp khả năng kiểm soát chính xác hơn đối với tốc độ và mô-men, điều này quan trọng trong các hệ thống yêu cầu điều chỉnh tốc độ liên tục hoặc các ứng dụng đòi hỏi tính ổn định cao như robot, hàng không vũ trụ và kỹ thuật ô tô.
- Phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau: Tỷ số truyền linh hoạt cho phép hộp số giảm tốc được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, từ tự động hóa, sản xuất, cho đến năng lượng tái tạo và các ứng dụng dân dụng.
- Đảo ngược hướng quay: Đối với các máy móc cần thay đổi hướng quay, tỉ số truyền là yếu tố quan trọng.
Cách tính tỷ số truyền của hộp giảm tốc
Công thức tính tỷ số truyền của hộp số giảm tốc có 2 bánh răng là:
Tỷ số truyền (i)= Tốc độ quay đầu vào/ Tốc độ quay đầu ra
- Nếu tỷ số truyền lớn hơn 1, nghĩa là hộp số giảm tốc, tốc độ đầu ra sẽ nhỏ hơn so với đầu vào, nhưng lực mô-men xoắn tăng lên.
- Nếu tỷ số truyền bằng 1, nghĩa là tốc độ đầu vào và đầu ra bằng nhau.
Với các hệ thống phức tạp hơn như hộp số hành tinh,… có thể yêu cầu các phép tính nâng cao để tính đến nhiều giai đoạn truyền động. Trong những trường hợp này, tỷ số truyền chung được xác định bằng cách nhân tỷ số truyền của từng giai đoạn:
Tỷ số truyền động tổng thể (oGR) = GR1 × GR2 × GR3…
Phương pháp này cho phép kiểm soát chính xác các đặc tính đầu ra của hệ thống bánh răng có nhiều giai đoạn, giúp các kỹ sư thiết kế các hệ thống cơ khí có hiệu quả và chuyên dụng cao.
Tiêu chuẩn tỉ số truyền của hộp giảm tốc
Tỷ số truyền của hộp giảm tốc thường phụ thuộc vào thiết kế và yêu cầu sử dụng của từng loại hộp giảm tốc cũng như ứng dụng thực tế. Tuy nhiên, cũng có một số tiêu chuẩn nhất định như:
Tỷ số truyền tiêu chuẩn: Giúp các hộp giảm tốc tương thích với các ứng dụng khác nhau.
- 1 giai đoạn: 2, 3, 4, 5
- 2 giai đoạn: 7, 10, 15, 20, 25, 35, 50
- 3 giai đoạn: 70, 100, 150, 200, 250, 350, 500
Tỷ số truyền trong hộp giảm tốc hành tinh (planetary gearbox):
- 1 giai đoạn: 3, 4, 5
- 2 giai đoạn: 9, 12, 16, 20, 25, 36, 40, 50
- 3 giai đoạn: 64, 81, 100, 121, 144, 169, 196, 225
Tỷ số truyền trong hộp giảm tốc trục vít (worm gearbox): Đối với hộp giảm tốc trục vít, các tỷ số truyền thường lớn hơn do cấu trúc đặc thù. Thường gặp 5:1, 10:1, 15:1, 20:1, 30:1, 40:1, 50:1, 60:1, 80:1, 100:1
Tỷ số truyền trong hộp giảm tốc bánh răng thẳng (spur gear) và côn (bevel gear): Thường gặp 1.5:1, 2:1, 3:1, 4:1, 5:1 và 10:1
Các tiêu chuẩn quốc tế thường được tuân thủ khi thiết kế và chế tạo hộp giảm tốc như DIN 3990, AGMA 2101, hoặc ISO 6336, trong đó quy định các thông số như mô-men xoắn, độ bền, và tỷ số truyền.
Những tiêu chuẩn tỷ số truyền này giúp đảm bảo sự thống nhất và tương thích trong quá trình thiết kế, lắp đặt và vận hành hộp giảm tốc.
Mặc dù các tỷ số truyền được chuẩn hóa, nhưng nhiều nhà sản xuất vẫn cho phép tùy chỉnh tỷ số truyền theo yêu cầu cụ thể của khách hàng. Điều này đảm bảo hộp giảm tốc phù hợp với từng ứng dụng đặc thù.
Hướng dẫn cách xác định tỷ số truyền của hộp giảm tốc
Tính toán tỷ số truyền là một kiến thức và kỹ năng quan trọng đối với các kỹ sư và nhà thiết kế làm việc với các hệ thống cơ khí. Nó cho phép điều chỉnh chính xác tốc độ và momen xoắn để đáp ứng các yêu cầu cụ thể.
Dưới đây là các bước để xác định tỷ số truyền của hộp số giảm tốc:
- Bước 1: Xác định bánh răng dẫn động (đầu vào) và bánh răng bị dẫn động (đầu ra)
- Bước 2: Đếm số răng trên mỗi bánh răng. Độ chính xác của phép tính tỷ số truyền động của bạn phụ thuộc trực tiếp vào số đếm này, vì vậy hãy đảm bảo độ chính xác và tham khảo bất kỳ sơ đồ hoặc bảng dữ liệu nào để có số đếm chính xác.
- Bước 3: Tính toán tỷ số truyền dựa trên công thức đã đề cập ở phần đầu của bài viết này.
Tuy nhiên không phải lúc nào bạn cũng có cơ hội để mở hộp số giảm tốc của mình ra để đếm số răng trên mỗi bánh răng trên đó. Vì vậy cách tốt nhất và nếu Namelate của thiết bị không bị xước hoặc phai mờ, thì bạn cứ xác định trực tiếp tỷ số truyền trên Namelate nhé.
=> Xem thêm: Cách đọc thông số hộp giảm tốc
Chúng ta vừa cùng nhau tìm hiểu về tỉ số truyền của hộp số giảm tốc là gì? Hy vọng rằng bài viết này sẽ hữu ích cho công việc của bạn. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, hãy liên hệ Nam Phương Việt theo số Hotline 0903 803 645 để được hỗ trợ.
