Bánh Răng Hành Tinh - Ưu Điểm, Nhược Điểm Và Ứng Dụng

Bánh răng hành tinh là một trong những loại bánh răng được sử dụng nhiều nhất trong các hệ thống truyền động công nghiệp. Được đánh giá là có hiệu suất truyền động cao, tỷ số truyền đa dạng và mô-men xoắn lớn.

Trong bài viết này, Nam Phương Việt sẽ giới thiệu chi tiết cho bạn về loại bánh răng có cấu trúc hành tinh này.

Nội dung bài viết:

Bánh răng hành tinh là gì?

Bánh răng hành tinh là một tổ hợp gồm nhiều bánh răng có kích thước khác nhau được sắp xếp 1 cách đặc biệt, tương tự cấu trúc của một hệ mặt trời thu nhỏ.

Một hệ bánh răng hành tinh có thể truyền động với tỷ số truyền cao chỉ trong một không gian nhỏ gọn. Và có thể tạo ra mô-men xoắn lớn, đáp ứng các nhu cầu truyền động khác nhau. Điều đặc biệt là hệ này có thể hoạt động với nhiều chế độ khác nhau, phụ thuộc vào việc các thành phần nào trong hệ được giữ cố định hoặc xoay tự do.

Cấu trúc bánh răng này được ứng dụng nhiều các máy móc cơ khí, xe hơi, và hộp số giảm tốc.

=> Xem thêm: Bánh răng côn là gì? Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bánh răng hành tinh

Một hệ bánh răng hành tinh cơ bản gồm có 4 thành phần chính, bao gồm:

Bánh răng mặt trời nằm ở trung tâm
Các bánh răng hành tinh xoay quanh bánh răng mặt trời
Vành răng ngoài là một bánh răng trong lớn bao quanh các bánh răng hành tinh
Giá đỡ hành tinh

Tất cả các thành phần này được lắp ráp một cách khoa học để hình thành một hệ truyền động với hiệu suất rất cao.

Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của một hệ bánh răng hành tinh là sự tương tác của các thành phần: bánh răng mặt trời, bánh răng hành tinh, và vòng răng ngoài. Tùy thuộc vào việc giữ cố định hoặc di chuyển từng thành phần, hệ bánh răng hành tinh có thể tạo ra các tỉ số truyền khác nhau, tăng cường mô-men xoắn hoặc thay đổi tốc độ quay.

Nếu giữ cố định vòng răng ngoài và truyền lực vào bánh răng mặt trời, giá đỡ bánh răng hành tinh sẽ quay nhanh hơn so với bánh răng mặt trời, tạo ra tỉ số truyền lớn hơn 1 (tăng tốc độ).
Nếu giữ cố định bánh răng mặt trời và truyền lực vào vòng răng ngoài, giá đỡ bánh răng hành tinh sẽ quay chậm hơn so với vòng răng ngoài, tạo ra tỉ số truyền nhỏ hơn 1 (giảm tốc độ).
Nếu giữ cố định giá đỡ bánh răng hành tinh và truyền lực vào bánh răng mặt trời hoặc vòng răng ngoài, bánh răng còn lại sẽ quay ngược chiều với bánh răng đầu vào, đảo ngược hướng quay.

Ưu điểm và nhược điểm của bánh răng cấu trúc hành tinh

Ưu điểm của bánh răng cấu trúc hành tinh:

Tỉ số truyền lớn trong không gian nhỏ
Hiệu suất truyền động cao
Phân phối tải trọng đồng đều
Độ bền cao và tuổi thọ dài
Hoạt động êm ái, trơn tru và yên tĩnh hơn so với các hệ thống truyền động khác
Linh hoạt trong thiết kế

Nhược điểm của bánh răng cấu trúc hành tinh:

Cấu tạo phức tạp, đòi hỏi sự đồng bộ hóa giữa nhiều bánh răng cùng hoạt động
Khó tháo rời, sửa chữa, hoặc thay thế các thành phần
Chi phí sản xuất và bảo trì cao
Quá trình lắp ráp yêu cầu độ chính xác rất cao

Cách tính tỷ số truyền bánh răng hành tinh

Tỷ số truyền của hệ bánh răng hành tinh phụ thuộc vào việc các thành phần nào trong hệ thống được cố định và các thành phần nào tham gia truyền động. Để tính tỷ số truyền, cần xác định vị trí của từng thành phần.

Khi vòng răng ngoài cố định

Lúc này bánh răng mặt trời truyền động và giá đỡ quay, tỷ số truyền được xác định theo công thức:

i = 1 + Z_ring/Z_sun

Trong đó:

Z_ring: Số răng của vòng răng ngoài.
Z_sun: Số răng của bánh răng mặt trời.

Khi giá đỡ hành tinh cố định

Lúc này bánh răng mặt trời và vành răng ngoài quay, tỷ số truyền được xác định như sau:

i = – Z_ring/Z_sun

Trường hợp bánh răng mặt trời cố định

Vành răng ngoài và giá đỡ hành tinh quay, tỷ số truyền sẽ được xác định theo công thức:

i = – Z_sun/(Z_ring – Z_sun)

Khi không có thành phần nào cố định, có thể sử dụng công thức chung để tính tỷ số truyền

i = n_in/n_out = (1 + (Z_ring/Z_sun))/(1 + (Z_ring/Z_sun) x (n_ring/n_sun))

Trong đó:

n_in: Tốc độ quay của bộ phận đầu vào (bánh răng mặt trời hoặc vòng răng ngoài).
n_out: Tốc độ quay của bộ phận đầu ra (giá đỡ hoặc bánh răng khác).

=> Xem thêm: Tỷ số truyền hộp giảm tốc là gì? Công thức tính tỷ số truyền

Ứng dụng của bộ bánh răng cấu trúc hành tinh trong công nghiệp

Hệ bánh răng hành tinh thường được dùng trong các ứng dụng như hộp số tự động, robot, máy móc công nghiệp, và các loại thiết bị cơ khí khác. Cụ thể:

Hộp số tự động trong ô tô
Hộp số giảm tốc trong máy công nghiệp như máy cẩu, máy ép, máy nghiền, máy kéo, và các loại thiết bị cơ khí nặng.
Hệ thống tua-bin gió
Trong các bộ truyền động của robot
Trong các thiết bị y tế như máy chụp MRI, máy CT,…
Máy công cụ và thiết bị gia công như máy gia công CNC, máy tiện, máy phay
Hệ thống truyền động xe điện và xe hybrid
Hệ thống băng tải
Trong các hệ thống truyền động của máy bay, đặc biệt là trong động cơ phản lực và hệ thống điều khiển cánh

Bộ bánh răng hành tinh giúp tối ưu hóa tốc độ, mô-men xoắn, và khả năng hoạt động ổn định trong các hệ thống phức tạp và tải trọng lớn.

Bạn vừa cùng Nam Phương Việt tìm hiểu về bánh răng hành tinh và các khía cạnh liên quan như cấu tạo, nguyên lý, … Mong rằng những thông tin được cung cấp trên đây sẽ hữu ích cho bạn. Nếu có bất kỳ thắc mắc nào, hãy liên hệ với chúng tôi để được giải đáp.

=> Xem thêm: