Việc chế tạo động cơ bánh răng không chỉ là một bước đơn lẻ; đó là một quy trình sản xuất tại nhà máy bao gồm việc chế tạo hai cụm riêng biệt rồi sau đó ghép chúng lại với nhau. Động cơ bánh răng là sự kết hợp giữa động cơ điện và hộp số giảm tốc, do đó quy trình sản xuất tự nhiên được chia thành các giai đoạn: chế tạo động cơ, chế tạo bánh răng và hộp số, rồi lắp ráp và kiểm tra sản phẩm hoàn thiện. Trong hướng dẫn này, bạn sẽ tìm hiểu các bước chính của quy trình đó, từ gia công bánh răng và quấn dây động cơ cho đến kiểm tra cuối cùng, đồng thời nắm được những yếu tố phân biệt giữa một động cơ bánh răng nhỏ đáng tin cậy và một động cơ dễ hỏng hóc sớm.
Trước khi nhà máy có thể sản xuất bất kỳ sản phẩm nào, quá trình bắt đầu từ các bộ phận cấu thành hệ thống truyền động. Một động cơ bánh răng bao gồm hai phần chức năng riêng biệt được sản xuất trước rồi mới được lắp ráp lại với nhau:
Động cơ tạo ra chuyển động quay với tốc độ cao và mô-men xoắn thấp; hộp số chuyển đổi chuyển động đó thành chuyển động quay có tốc độ thấp hơn và mô-men xoắn cao hơn tại trục ra. Nếu bạn muốn tìm hiểu chi tiết hơn về nguyên lý hoạt động trước khi xem xét quá trình sản xuất, hãy đọc Cách hoạt động của động cơ giảm tốc.
Các bánh răng là những bộ phận quyết định tốc độ và mô-men xoắn của động cơ bánh răng, và chúng thường được sản xuất trước tiên vì hộp số chính là yếu tố xác định tỷ số truyền. Một nhà máy bắt đầu từ các phôi thép hoặc kim loại thô, sau đó gia công răng bánh răng bằng các máy móc chính xác.
Răng bánh răng thường được gia công bằng quy trình gọi là phay răng (hobbing), trong đó một dao phay quay di chuyển dọc theo phôi bánh răng để tạo ra hình dạng răng trong một thao tác liên tục. Tùy thuộc vào loại bánh răng, các nhà sản xuất cũng sử dụng các phương pháp như gia công định hình (shaping), phay rãnh (broaching) hoặc mài (grinding). Bánh răng thẳng và bánh răng xoắn nhỏ thường được sử dụng cho các bộ giảm tốc trục song song, trong khi bánh răng trục vít và bánh răng côn được sử dụng khi trục ra phải quay vuông góc với động cơ.
Sau khi cắt, nhiều bánh răng được xử lý nhiệt để làm cứng bề mặt răng, giúp chúng chống mài mòn khi chịu tải, đồng thời quá trình mài chính xác giúp nâng cao độ chính xác của hình dạng bề mặt hoàn thiện. Độ chính xác cao hơn của bánh răng mang lại tiếng ồn vận hành thấp hơn, quá trình truyền động mượt mà hơn và tuổi thọ dài hơn; đó chính là lý do tại sao gia công CNC và mài chính xác đóng vai trò then chốt trong sản xuất bánh răng chất lượng cao.
Về mặt điện, động cơ được chế tạo dựa trên lõi thép nhiều lớp và dây đồng. Phần stator được quấn các cuộn dây theo điện áp, pha và số cực mà mẫu động cơ yêu cầu, sau đó phần rotor được lắp vào để có thể quay bên trong từ trường.
Đối với các động cơ AC cỡ nhỏ được sử dụng trong hầu hết các bộ giảm tốc bánh răng, rôto thường là rôto cảm ứng hoặc có thiết kế chạy bằng tụ điện. Các cuộn dây và cụm rôto quyết định tốc độ định mức, dòng điện và mô-men xoắn của động cơ. Việc lắp ráp và nối dây động cơ chuyên nghiệp giúp đảm bảo hiệu suất điện nhất quán giữa các đơn vị, điều này rất quan trọng vì mỗi động cơ giảm tốc đều được xuất xưởng dưới dạng cặp phù hợp: tốc độ và mô-men xoắn của động cơ phải phù hợp với tỷ số truyền trên bảng hiệu.
Các loại động cơ khác nhau mà bạn có thể tìm thấy trong quá trình sản xuất được so sánh trong hướng dẫn về các loại động cơ điện giảm tốc cỡ nhỏ.
Vỏ ổ trục giữ cho mọi bộ phận chuyển động luôn được căn chỉnh chính xác. Các vỏ ổ trục thường được đúc khuôn hoặc gia công cơ khí, và các vị trí lắp ổ trục, lỗ trục và mặt lắp được gia công với độ chính xác cao. Nếu lỗ trục đỡ ổ trục bị lệch dù chỉ một chút, toàn bộ hệ thống bánh răng sẽ bị lệch trục và mòn nhanh hơn.
Trục động cơ, các trục bánh răng và trục đầu ra cũng được gia công, tôi cứng và hoàn thiện ở giai đoạn này. Mỗi trục đều gắn các ổ trục và bánh răng, do đó đường kính trục và rãnh chốt được gia công chính xác để đảm bảo sự ăn khớp ổn định của bánh răng trong suốt tuổi thọ của hệ truyền động.
Khi các bánh răng, trục, ổ trục, vòng đệm và vỏ hộp số đã sẵn sàng, hộp số được lắp ráp. Các trục được lắp ổ trục, các cấp bánh răng được định vị sao cho mỗi cặp bánh răng khớp với nhau chính xác, và các vòng đệm được lắp đặt tại các vị trí trục đi qua vỏ hộp số để giữ chất bôi trơn bên trong và ngăn chặn bụi bẩn xâm nhập.
Sau đó, hộp số được đổ đầy chất bôi trơn phù hợp với loại bánh răng và tỷ số truyền. Chẳng hạn, các cấp bánh răng trục vít cần loại chất bôi trơn và độ nhớt khác so với các cấp bánh răng thẳng hoặc bánh răng xoắn, vì tiếp xúc trượt tạo ra nhiều ma sát và nhiệt hơn. Việc kiểm soát quá trình lắp ráp ảnh hưởng trực tiếp đến tiếng ồn, độ rung và hiệu suất, do đó thứ tự và mô-men xoắn của từng bước siết chặt đều rất quan trọng.
Bước cơ khí cuối cùng là ghép động cơ và hộp số thành một khối tích hợp duy nhất. Trong động cơ bánh răng tích hợp, trục động cơ mang một bánh răng nhỏ ăn khớp trực tiếp với bánh răng giai đoạn đầu tiên bên trong hộp số, do đó không cần đến bộ nối riêng biệt. Các bu-lông vỏ hộp số giữ hai nửa lại với nhau, và sự khớp nối giữa bánh răng nhỏ và bánh răng phải được điều chỉnh chính xác để tránh hiện tượng trễ hoặc kẹt.
Vì tỷ số truyền phụ thuộc vào số răng của mỗi cặp bánh răng ăn khớp với nhau, nên tỷ số này thực chất đã được cố định ngay từ khi các bánh răng được thiết kế và gia công. Nếu bạn cần hiểu cách tính tỷ số đó cho một tốc độ đầu ra cụ thể, thì Hướng dẫn tính tỷ số truyền giải thích chi tiết các bước tính toán.
Không có động cơ giảm tốc nào được xuất xưởng từ một nhà máy uy tín mà không qua thử nghiệm vận hành. Mỗi thiết bị được kết nối với nguồn điện và được kiểm tra về độ trơn tru khi quay, mức độ tiếng ồn chấp nhận được, tốc độ đầu ra chính xác và khả năng truyền động ổn định. Kiểm tra cuối cùng thường bao gồm:
Chính những kiểm tra này là lý do khiến hai động cơ giảm tốc có cùng công suất định mức lại có thể hoạt động rất khác nhau: quá trình thử nghiệm và các dung sai đi kèm sẽ quyết định thời gian thiết bị hoạt động êm ái dưới tải.
Khi bạn mua một động cơ bánh răng, bạn đang mua thành quả của từng bước nêu trên. Bánh răng và vỏ động cơ được gia công chính xác giúp giảm tiếng ồn và kéo dài tuổi thọ; quá trình quấn dây và lắp ráp nhất quán đảm bảo động cơ hoạt động đúng theo thông số kỹ thuật ghi trên nhãn; và việc kiểm tra thực tế đảm bảo sản phẩm bạn nhận được hoàn toàn phù hợp với sản phẩm đã được thiết kế.
Đó là lý do tại sao việc đánh giá cả nhà sản xuất lẫn mã sản phẩm là rất quan trọng. Hãy tìm một nhà sản xuất thực hiện các công đoạn gia công, lắp ráp và kiểm tra ngay tại nhà máy thay vì chỉ mua linh kiện rồi gắn nhãn hiệu. Ví dụ, Tenchuan sản xuất các động cơ giảm tốc bánh răng AC cỡ nhỏ có công suất từ 15W đến 300W và công khai quy trình sản xuất của mình như sau: sản xuất động cơ giảm tốc sử dụng gia công CNC, mài bánh răng, lắp ráp động cơ chuyên nghiệp và tiến hành kiểm tra cuối cùng về độ quay, tiếng ồn, tốc độ đầu ra và độ ổn định của hệ thống truyền động trên từng sản phẩm.
Khi bạn đã xác định được quy trình này là đáng tin cậy, phần còn lại chỉ là việc lựa chọn: tốc độ đầu ra yêu cầu, mô-men xoắn, tỷ số truyền, chu kỳ làm việc, điện áp và phương thức lắp đặt. Hướng dẫn về Cách chọn động cơ giảm tốc bánh răng cỡ nhỏ sẽ hướng dẫn bạn thực hiện các bước đó, hoặc bạn có thể so sánh động cơ giảm tốc AC cỡ nhỏ trực tiếp.
Bạn có thể lắp ráp một hệ thống truyền động bằng bánh răng đơn giản bằng cách gắn một hộp số có sẵn trên thị trường vào một động cơ mô hình, và nhiều dự án tự làm (DIY) cũng thực hiện chính xác như vậy. Tuy nhiên, việc sản xuất một động cơ bánh răng công nghiệp chính xác đòi hỏi các công đoạn như gia công bánh răng, xử lý nhiệt, cuộn dây được hiệu chỉnh phù hợp và các bước kiểm tra – những công đoạn này thường do xưởng gia công hoặc nhà máy thực hiện – do đó, các sản phẩm thương mại thường được sản xuất hàng loạt thay vì lắp ráp thủ công.
Các bánh răng trong động cơ bánh răng nhỏ thường được làm từ thép tôi cứng hoặc kim loại thiêu kết cho phần răng cắn khớp; đôi khi, ở các mẫu có công suất rất thấp, người ta sử dụng bánh răng nhựa. Sự lựa chọn này phụ thuộc vào các yêu cầu về mô-men xoắn, công suất làm việc, độ ồn và chi phí của ứng dụng.
Phương pháp phổ biến nhất là gia công bằng dao răng (hobbing), trong đó một dao răng quay sẽ lần lượt cắt các răng vào phôi. Các phương pháp như gia công định hình, gia công bằng dao kéo (broaching) và mài chính xác cũng được sử dụng; trong đó, công đoạn mài được thực hiện sau khi xử lý nhiệt nhằm nâng cao độ chính xác và giảm tiếng ồn.
Hộp số là cụm giảm tốc độc lập. Động cơ bánh răng là một đơn vị tích hợp hoàn chỉnh có gắn động cơ điện. Hầu hết các bộ truyền động công nghiệp cỡ nhỏ đều được bán dưới dạng động cơ bánh răng tích hợp, do đó việc khớp nối và căn chỉnh bánh răng đã được thiết lập sẵn tại nhà máy.
Tốc độ đầu ra được xác định bằng cách chia tốc độ định mức của động cơ cho tỷ số truyền của hộp số, vốn được quyết định bởi số răng trên mỗi bánh răng. Do tỷ số truyền này được tích hợp sẵn trong các bánh răng, nhà máy sẽ gia công các tổ hợp răng phù hợp cho từng tốc độ đầu ra theo yêu cầu.
Sản xuất động cơ bánh răng có nghĩa là chế tạo động cơ và hộp số riêng biệt, sau đó lắp ráp và kiểm tra chúng như một hệ thống truyền động hoàn chỉnh. Các bánh răng được gia công, tôi cứng và mài; động cơ được quấn dây và lắp ráp; vỏ và trục được gia công; hộp số được lắp ráp và bôi trơn; và mỗi sản phẩm đều phải trải qua thử nghiệm vận hành trước khi xuất xưởng. Chính quy trình này biến nguyên liệu thô thành một hệ thống truyền động mà bạn có thể lắp đặt và tin tưởng.
Nếu bạn đang tìm mua một động cơ bánh răng cho máy móc, hãy xem xét dòng sản phẩm hoặc liên hệ với đội ngũ Tenchuan cùng với các thông số về tốc độ, mô-men xoắn, điện áp và chi tiết lắp đặt mà quý khách yêu cầu để nhận được đề xuất dựa trên quy trình sản xuất đã được kiểm chứng.
