Một hộp số động cơ điện Thường được mua như phần thứ hai của bộ truyền động, và thông số kỹ thuật của nó thường được lựa chọn một cách cẩu thả hơn nhiều so với động cơ. Người mua chỉ kiểm tra công suất, tỷ số truyền và mặt bích, rồi sáu tháng sau mới phát hiện ra rằng thiết bị này hoạt động quá nóng, rò rỉ dầu qua ống thông hơi, hoặc có độ trễ đủ lớn để làm hỏng chuyển động định vị. Hướng dẫn này đề cập đến sáu đặc tính của hộp số quyết định tuổi thọ của hệ truyền động — hệ số an toàn, công suất nhiệt định mức, độ rơ, bôi trơn, tải trọng treo và vị trí lắp đặt — cũng như cách đọc từng thông số này trên bảng thông số kỹ thuật.
Động cơ cung cấp tốc độ và công suất. Hộp số chuyển đổi tốc độ thành mô-men xoắn thông qua một tỷ số cố định, trừ đi các tổn thất. Mọi chức năng khác của hộp số — hấp thụ va đập, chịu tải, chống lại tải hướng tâm từ ròng rọc, tản nhiệt — đều là tác dụng phụ của thiết kế cơ khí, và mỗi tác dụng phụ đó đều có mức định mức riêng. Một hộp số có thể hoàn toàn đủ về mô-men xoắn nhưng vẫn có thể hỏng hóc trong quá trình vận hành, bởi vì mức định mức mô-men xoắn chỉ là một trong bốn giới hạn.
| Giới hạn | Những gì nó bảo vệ | Khi nó điều hành |
|---|---|---|
| Mô-men xoắn danh định | Độ bền của răng bánh răng và trục | Tải trọng vận hành ổn định |
| Hệ số dịch vụ | Độ bền của răng khi chịu tác động va đập và lực tác động đột ngột | Thường xuyên khởi động, chạy lùi, tải dễ bị kẹt |
| Công suất nhiệt định mức | Tuổi thọ của chất bôi trơn và phớt | Tốc độ đầu ra thấp, nhiệt độ môi trường cao, thời gian hoạt động dài |
| Tải trọng nhô ra | Vòng bi và trục đầu ra | Tải trọng do ròng rọc, bánh xích hoặc dây đai tác động lên trục ra |
Hệ số dịch vụ là hệ số nhân được áp dụng cho mô-men xoắn hoạt động đã tính toán nhằm tính đến các trường hợp tải mà phép tính không đề cập đến: khởi động khi có tải, kẹt máy, đảo chiều, rung động và thực tế là các máy móc thực tế thường không hoạt động ổn định như thông số kỹ thuật trên bảng dữ liệu. Do đó, mô-men xoắn lựa chọn là:
Tchọn = Tchạy × SF
Hộp số phải có công suất định mức bằng hoặc cao hơn Tchọn ở tốc độ đầu ra thực tế. Hệ số an toàn không phải là biên độ an toàn mà bạn thêm vào chỉ vì muốn thận trọng; nó tương ứng với một lớp tải, và lớp tải này được xác định dựa trên hoạt động của máy trong suốt cả ngày:
| Loại nhiệm vụ | Các loại máy thông dụng | SF, tối đa 10 giờ/ngày | SF, 24 giờ mỗi ngày |
|---|---|---|---|
| Đồng phục | Máy bơm ly tâm, quạt nhẹ, băng tải ổn định | 1.0 – 1.25 | 1.25 – 1.5 |
| Sốc nhẹ | Băng tải chở hàng, máy công cụ, quãng đường di chuyển của cần trục | 1.25 – 1.5 | 1.5 |
| Sốc mức độ trung bình | Máy trộn, máy định vị bao bì, băng tải trục vít | 1.5 | 1.75 – 2.0 |
| Chấn động mạnh | Máy nghiền, lò nung, bộ truyền động đảo chiều | 1.75 – 2.5 | 2.5 + |
Cần thực hiện hai điều chỉnh đối với bảng trên: cộng thêm khoảng 0,25 khi động cơ khởi động trực tiếp (direct-on-line) mà không dùng bộ khởi động mềm và máy đang chịu tải nặng ở trạng thái đứng yên; đồng thời, cộng thêm khoảng 0,1 khi số giờ vận hành vượt quá 10 giờ mỗi ngày, thực hiện theo từng bước nhỏ thay vì tăng đột ngột khi đạt 24 giờ. Một băng tải khởi động ở trạng thái tải đầy đủ năm lần mỗi giờ không phải là chế độ làm việc đồng đều, bất kể danh mục sản phẩm phân loại nó như thế nào. Cũng cần lưu ý rằng các bảng hệ số dịch vụ của các nhà cung cấp không thể hoán đổi cho nhau — hệ số 1,4 của nhà sản xuất này không phải là hệ số 1,4 của nhà sản xuất khác — do đó, hãy so sánh mô-men xoắn yêu cầu với mô-men xoắn định mức thay vì so sánh các hệ số.
Mỗi bộ truyền động đều mất năng lượng dưới dạng nhiệt: một bộ truyền động xoắn ốc được gia công tốt truyền khoảng 97–98% mỗi cấp, trong khi bộ truyền động trục vít có thể giảm xuống còn 60–85% ở các tỷ số truyền cao do tiếp xúc chủ yếu là trượt. Nhiệt lượng đó phải thoát ra ngoài qua vỏ máy. Công suất nhiệt định mức là công suất mà vỏ máy có thể tản nhiệt liên tục mà không làm cho dầu vượt quá nhiệt độ làm việc, và thông thường giá trị này thấp hơn công suất cơ học định mức.
Đây là lý do tại sao cùng một hộp số có thể vận hành máy móc một cách trơn tru ở tốc độ 200 vòng/phút nhưng lại có thể hoạt động không ổn định ở tốc độ 20 vòng/phút: ở tốc độ đầu ra thấp, dầu được khuấy trộn ít hơn, luồng không khí qua vỏ hộp số cũng giảm, và nhiệt độ trên mỗi đơn vị công suất đầu ra tăng lên. Nhiệt độ môi trường cao càng làm trầm trọng thêm tình trạng này. Các giải pháp thực tế, theo thứ tự chi phí:
Độ trễ là độ xoay nhỏ tại trục ra xảy ra trước khi các răng bánh răng khớp lại với nhau sau khi đảo chiều. Hiện tượng này tồn tại theo thiết kế trong mọi hộp số, và mức độ của nó chủ yếu phụ thuộc vào loại bánh răng. Các động cơ bánh răng trục song song đa dụng thường có độ trễ trong khoảng từ một đến ba độ tại đầu ra, các bộ truyền động hành tinh có độ trễ nhỏ hơn nhiều và thường được đo bằng phút cung, còn các bộ truyền động trục vít thì thay đổi tùy theo tỷ số truyền và cấp độ sản xuất.
Khoảng hở chỉ có ý nghĩa khi tải thay đổi hướng hoặc khi cần giữ vị trí. Băng tải định vị, trục máy công cụ, bộ truyền động van hoặc đầu dán nhãn đều cần quan tâm đến điều này; trong khi quạt, máy bơm hoặc băng tải đai một chiều thì không. Nếu khoảng hở thực sự quan trọng, thì sẽ có ba điều sau đây:
Các động cơ giảm tốc cỡ nhỏ và vừa thường được bôi trơn bằng mỡ trọn đời: không cần thay dầu, nhưng cũng không cho phép chạy quá tốc độ định mức hoặc hoạt động ở nhiệt độ môi trường cao hơn mức định mức, vì không có cách nào để bổ sung chất bôi trơn đã bị suy giảm chất lượng. Các động cơ cỡ lớn hơn sử dụng bể chứa dầu với mức dầu được thiết lập cho một vị trí lắp đặt cụ thể. Nếu lắp đặt động cơ theo hướng khác với hướng đã được thiết lập khi đổ dầu, mức dầu sẽ nằm ở vị trí không đúng — quá thấp sẽ khiến các ổ trục phía trên thiếu dầu, quá cao sẽ tạo áp lực lên các vòng đệm và đẩy dầu ra ngoài qua ống thông hơi.
Vì vậy, vị trí lắp đặt cần được ghi rõ trong đơn đặt hàng, chứ không phải trong cuộc trao đổi về việc lắp đặt. Các ký hiệu tiêu chuẩn bao gồm từ M1 (ngang, lắp trên sàn) đến các biến thể dọc với trục hướng lên và trục hướng xuống, và vị trí chính xác của van thông hơi, ống xả và nút kiểm tra mức dầu sẽ thay đổi tùy theo từng loại. Các nguyên tắc thực tiễn giúp ngăn ngừa hầu hết các sự cố liên quan đến bôi trơn:
Nếu trục ra được gắn ròng rọc, bánh xích hoặc dây đai đồng bộ, lực hướng tâm tại tâm trục được coi là tải trọng nhô ra và có giới hạn riêng. Một dây đai được căng chặt hơn mức cần thiết, hoặc một ròng rọc được lắp đặt ở vị trí xa hơn trên trục so với vị trí định mức, có thể làm vượt quá giới hạn chịu tải của ổ trục ngay cả khi mô-men xoắn vẫn nằm trong giới hạn cho phép. Các triệu chứng bao gồm tiếng ồn từ ổ trục xuất hiện trong vòng vài tháng, độ võng của trục và rò rỉ phớt ở phía ròng rọc.
Hãy đặt ròng rọc càng gần vỏ hộp số càng tốt trong phạm vi cho phép của bố trí, sử dụng đường kính ròng rọc nhỏ nhất có thể, căng dây đai theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất thay vì dựa vào cảm giác, và kiểm tra giá trị tải trọng nhô ra được công bố tại khoảng cách thực tế tính từ vai ròng rọc. Trong trường hợp không thể tránh khỏi việc sử dụng ròng rọc lớn, giải pháp đúng đắn là sử dụng giá đỡ ổ trục bên ngoài — chứ không phải hộp số lớn hơn.
Mặc dù loại hộp số cụ thể vẫn còn là một vấn đề chưa có câu trả lời rõ ràng, nhưng những điểm khác biệt giữa các loại hộp số trục xoắn ốc, hộp số trục vít, hộp số hành tinh và hộp số góc vuông được so sánh trong Bộ giảm tốc là gì và các loại bộ giảm tốc, và các phụ kiện cơ khí cần thiết để hoàn thiện việc lắp đặt — thanh truyền mô-men xoắn, mặt bích và khớp nối — được đề cập trong Hướng dẫn về phụ kiện động cơ giảm tốc.
Hãy xem hộp số như bốn thông số kỹ thuật riêng biệt thay vì chỉ một, và hầu hết các sự cố vốn tưởng chừng như do xui xẻo sẽ biến mất: hệ số an toàn cho va đập, thông số nhiệt cho điều kiện làm việc chậm và nhiệt độ cao, tải treo cho hệ thống truyền động bằng dây đai, và độ rơ cho bất kỳ cơ cấu nào có chức năng đảo chiều hoặc định vị. Thêm mã lắp đặt và loại chất bôi trơn vào đơn đặt hàng, và thiết bị sẽ được nạp đầy, thông hơi và lắp đặt đúng theo thiết kế. Duyệt qua Dòng sản phẩm động cơ giảm tốc AC và hộp số để xem các mức đánh giá này được thể hiện như thế nào trên các bảng thông số kỹ thuật thực tế.
Khoảng 1,25 đến 1,5 đối với băng tải hoạt động tối đa 10 giờ mỗi ngày, và tăng lên 1,5 hoặc cao hơn đối với chế độ hoạt động liên tục hoặc khởi động thường xuyên khi có tải. Đối với băng tải trục vít vận chuyển vật liệu có độ đặc cao, hệ số này thường nằm trong khoảng 1,5 đến 1,75.
Thông thường là có, và đó chính là điểm mấu chốt: dung lượng dự phòng này giúp hấp thụ lực va đập thay vì truyền lực đó sang các răng. Đối với các ổ đĩa có dung lượng lớn, điều này có thể làm tăng kích thước vỏ ổ đĩa, vì vậy hãy áp dụng các hệ số dự phòng một cách có chủ đích thay vì chỉ theo thói quen.
Bởi vì thông số mô-men xoắn không tính đến yếu tố nhiệt. Cần kiểm tra tốc độ đầu ra, nhiệt độ môi trường, vị trí lắp đặt và tình trạng chất bôi trơn; một thiết bị hoạt động ở tốc độ thấp trong một vỏ bọc nóng có thể vượt quá giới hạn nhiệt của nó ngay cả khi chỉ hoạt động ở một nửa giới hạn cơ học.
Chỉ khi các nút thông hơi, xả dầu và kiểm tra mức dầu được di chuyển sang vị trí mới và lượng dầu được điều chỉnh lại cho phù hợp với hướng lắp đặt mới. Việc vận hành thiết bị chứa dầu mà không thực hiện các bước này sẽ dẫn đến rò rỉ hoặc thiếu dầu.
Khoảng hở ngược là khoảng hở được thiết kế giữa các răng bánh răng. Sự chuyển động có thể nhận thấy cũng có thể xuất phát từ chốt, khớp nối hoặc ổ trục bị mòn, vì vậy hãy tiến hành đo đạc trước khi kết luận rằng hộp số cần phải thay thế.
