Bánh răng côn xoắn là một trong những loại bánh răng côn được sử dụng nhiều nhất trong các ứng dụng truyền động đổi hướng trục. Trong bài viết này, Nam Phương Việt sẽ cung cấp cho bạn những thông tin tổng quan nhất về loại bánh răng này. Cũng như các lưu ý khi lựa chọn bánh răng côn xoắn cho ứng dụng của mình.
Bánh răng côn xoắn là gì?
Bánh răng côn xoắn hay bánh răng côn nghiêng, là một loại bánh răng côn với các răng được gia công theo đường xoắn ốc trên một trục hình nón cụt. Với phần lõi có thể rỗng hoặc đặc tùy bản vẽ thiết kế hoặc vai trò được sử dụng là bánh răng chủ động hay bánh răng bị động.
Thiết kế này mang lại hiệu quả truyền động cao, giảm thiểu tiếng ồn và giúp hệ thống truyền động vận hành êm ái hơn.
Bánh răng côn xoắn thường được sử dụng cho các hệ thống truyền động có yêu cầu về độ bền và độ chính xác như ô tô, hàng không, và các hệ thống máy móc yêu cầu truyền động ổn định khác.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bánh răng côn nghiêng
Về cấu tạo, bánh răng côn xoắn có thiết kế hình nón với các đặc điểm nhận dạng sau:
- Phần nón bánh răng: Với các răng được cắt chéo theo một góc xoắn nhất định, giúp răng ăn khớp từ từ khi chuyển động, giảm va đập và giúp bánh răng vận hành êm ái hơn.
- Phần trục bánh răng: Thường được gia công nhỏ hơn phần nón, trục có chiều dài tùy thuộc thiết kế. Lõi trục có 2 loại là trục đặc và trục rỗng tùy thuộc ứng dụng được sử dụng.
Nguyên lý hoạt động của bánh răng côn xoắn
Bánh răng côn nghiêng hoạt động dựa trên nguyên tắc truyền động giữa hai trục không song song (thường là trục vuông góc 90 độ). Khi một bánh răng quay, lực từ răng xoắn truyền sang bánh răng đối diện, làm cho bánh răng đó quay theo hướng mong muốn. Các răng xoắn của bánh răng tiếp xúc với nhau theo cách trượt chứ không phải đập thẳng như ở bánh răng côn thẳng, nhờ đó mà chuyển động diễn ra trơn tru và êm ái hơn.
Ưu và nhược điểm của bánh răng côn xoắn
Ưu điểm của bánh răng côn nghiêng
- Chuyển động êm ái với độ ồn thấp
- Cấu trúc răng xoắn cho phép phân bố lực đều trên bề mặt răng, qua đó tăng khả năng chịu tải.
- Hiệu suất truyền động cao, mức tổn thất năng lượng thấp
- Khả năng đổi hướng truyền lực giúp các hệ thống máy móc có sự linh hoạt cao về mặt không gian và cấu trúc.
Nhược điểm của bánh răng côn nghiêng
- Chi phí sản xuất cao do yêu cầu cao về độ chính xác và các bước gia công phức tạp.
- Khó khăn trong bảo dưỡng và thay thế, đặc biệt trong các hệ thống lớn và phức tạp.
- Nhạy cảm với sai số lắp ráp
- Có sự giới hạn về tốc độ quay, vì khi tốc độ quay quá nhanh, lực ly tâm sẽ làm giảm độ bền của bánh răng.
Nhìn chung, bánh răng côn xoắn có nhiều ưu điểm nhưng bên cạnh đó cũng có một số nhược điểm nhất định. Vì vậy, khi lựa chọn bánh răng cho hệ thống truyền động của mình, bạn nên cân nhắc dựa trên đặc điểm hệ thống và mục tiêu sử dụng cụ thể.
Ứng dụng của bánh răng côn nghiêng trong các ngành công nghiệp
Nhờ các đặc tính kỹ thuật ưu việt, bánh răng côn xoắn hiện đang được nhiều doanh nghiệp lựa chọn sử dụng. Đặc biệt trong các hệ thống yêu cầu độ bền và khả năng hoạt động ổn định trong điều kiện tải trọng cao.
Một số ứng dụng nổi bật bao gồm:
- Hộp số ô tô và bộ vi sai
- Hộp số và các hệ thống truyền động của máy bay
- Trong các thiết bị hạng nặng như máy xúc, máy đào và máy cẩu
- Hộp số giảm tốc công nghiệp
- Hệ thống tuabin gió
- Nhà máy thủy điện và nhà máy nhiệt điện
- Ngành sản xuất và chế tạo máy
- Dây chuyền sản xuất tự động
Các thông số kỹ thuật cần lưu ý khi lựa chọn bánh răng côn xoắn
Bước răng
- Là khoảng cách theo đường sinh của mặt côn chia giữa hai điểm tương ứng trên hai răng liên tiếp.
- Để xác định đúng bước răng, bạn đọc có thể tham khảo các tài liệu tiêu chuẩn kỹ thuật TCVN 12133:2017 về Bánh răng côn – Hệ thống độ chính xác; TCVN 4143:1985 về Truyền động bánh răng côn – Thuật ngữ, ký hiệu, định nghĩa.
Đường kính vòng chia và chiều dài của răng
- Đường kính vòng chia là đường kính của đường tròn tưởng tượng trên mặt côn chia, tại đó các răng của hai bánh răng ăn khớp với nhau. Thông số hình học này quyết định tỉ số truyền của bộ truyền động.
- Đường kính vòng chia ở đường kính lớn nhất của mặt côn chia: d = m * z. Trong đó: d là đường kính vòng chia, m là số mô đun, z là số răng.
- Chiều dài răng được xác định theo phương vuông góc với đường sinh của mặt côn chia. Thông số hình học này ảnh hưởng đến khả năng chịu tải và độ bền mỏi của răng.
Góc nghiêng hay góc xoắn của răng
- Góc xoắn là góc giữa đường tiếp tuyến của đường xoắn răng tại một điểm bất kỳ và đường sinh của mặt côn chia tại điểm đó.
- Góc xoắn được xác định dựa trên tốc độ làm việc, mô men xoắn đầu ra, vật liệu chế tạo và điều kiện làm việc.
- Phạm vi góc xoắn thông thường, thường nằm trong khoảng từ 15° đến 30°. Tuy nhiên, trong một số trường hợp đặc biệt, góc xoắn có thể lớn hơn hoặc nhỏ hơn.
Vật liệu chế tạo bánh răng
- Các loại vật liệu thường được sử dụng: Thép cacbon có hàm lượng carbon từ 0,3% đến 0,6%; Thép hợp kim SCM415, SCM435, 20CrMo, 42CrMo; Inox; Gang; Đồng thau; Nhôm; Vật liệu composite.
- Khi lựa chọn vật liệu chế tạo bánh răng côn xoắn, cần lưu ý đến các thông số kỹ thuật như độ cứng, độ bền mỏi, khả năng chịu mài mòn, khả năng chống ăn mòn, khả năng gia công.
Độ cứng của bề mặt răng
- Độ cứng ảnh hưởng bởi vật liệu chế tạo, phương pháp gia công (tôi, tôi cao tần, mài) và lớp phủ (nitrua, cacbua).
- Các phương pháp xác định độ cứng bề mặt răng: Rockwell, Brinell, Vickers. Hoặc bạn có thể mang sản phẩm đến các trung tâm Quatest để kiểm định.
Tỷ số truyền
- Tỷ số truyền của bánh răng côn xoắn được tính tương tự như các loại bánh răng khác.
- Tỷ số truyền quyết định số răng trên bánh răng và mô-men xoắn đầu ra.
Khả năng chịu tải và mô-men xoắn
- Các yếu tố ảnh hưởng: Vật liệu chế tạo, hình dạng răng, kích thước bánh răng, điều kiện làm việc, phương pháp gia công.
- Các loại tải trọng cần xét đến: Tải trọng dọc theo đường sinh, tải trọng xuyên tâm, tải trọng kết hợp.
Chứng nhận CO, CQ
- Đối với bánh răng côn xoắn nhập khẩu từ nước ngoài, cần có cả chứng nhận CO, CQ.
- Đối với bánh răng côn xoắn sản xuất trong nước, chỉ cần chứng nhận CQ.
Lời kết
Bánh răng côn xoắn là một thành phần quan trọng trong nhiều hệ thống truyền động công nghiệp. Với thiết kế đặc trưng của răng xoắn và các ưu điểm vượt trội về khả năng chịu tải, bánh răng côn xoắn đáp ứng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực, từ ô tô, hàng không, đến các ngành công nghiệp nặng và sản xuất năng lượng.
Tuy nhiên, để đảm bảo hiệu quả hoạt động và tuổi thọ của bánh răng, việc lựa chọn đúng các thông số kỹ thuật, từ góc nghiêng của răng, vật liệu chế tạo đến độ chính xác và khả năng chịu tải, là rất quan trọng.
Hiểu rõ các yếu tố ảnh hưởng và ứng dụng của bánh răng côn xoắn sẽ giúp các kỹ sư và nhà sản xuất tối ưu hóa thiết kế hệ thống, tăng cường hiệu suất và giảm thiểu các chi phí phát sinh do hỏng hóc hay bảo trì.
Và cuối cùng, nếu bạn thấy nội dung này hữu ích, hãy chia sẻ giúp Nam Phương Việt nhé. Nam Phương Việt cũng rất mong nhận được sự ủng hộ của bạn với các sản phẩm hộp số giảm tốc Apex Dynamics có sử dụng bánh răng côn xoắn mà chúng tôi đang phân phối.
Chúc bạn một ngày tốt lành!
=> Xem thêm: Bánh răng côn là gì? Ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng
