Bộ truyền bánh răng là gì? Phân loại, quy trình và ứng dụng thực tiễn

Bộ truyền bánh răng là một phần quan trọng giúp truyền chuyển động quay giữa các chi tiết trong hệ thống máy móc, tạo ra một chuỗi liên kết chặt chẽ và hiệu quả. Nhờ khả năng hoạt động ổn định và hiệu suất cao, bộ truyền bánh răng ngày càng được chú trọng và đầu tư phát triển. Với đa dạng các loại bánh răng cùng những ưu nhược điểm riêng, bộ truyền bánh răng đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu suất và sự linh hoạt của các hệ thống cơ khí hiện đại. Trong bài viết dưới đây, cùng RX Tradex khám phá chi tiết hơn về bộ truyền bánh răng và những ứng dụng của chúng trong thực tiễn hiện nay. 

1. Bộ truyền bánh răng là gì?

Bộ truyền bánh răng là cơ cấu cơ học dùng để truyền chuyển động quay giữa hai trục (hoặc nhiều trục) với nhau. Các trục này có thể song song, giao nhau hoặc lệch nhau tùy theo nhu cầu sử dụng. Bộ truyền bánh răng được cấu tạo từ các bánh răng có răng ăn khớp với nhau, giúp truyền chuyển động và thay đổi tốc độ, mô-men xoắn hoặc hướng quay.

2. Phân loại bộ truyền động bánh răng

Bộ truyền bánh răng có thể được phân loại dựa trên các tiêu chí khác nhau:

2.1. Dựa vào vị trí giữa các trục:

• Bộ truyền phẳng: Các trục bánh răng nằm trong cùng một mặt phẳng.
• Bộ truyền không gian: Các trục bánh răng nằm trong các mặt phẳng khác nhau, tạo thành không gian ba chiều.

2.2. Dựa vào sự ăn khớp giữa răng và bánh răng:

• Bộ truyền ăn khớp ngoài: Răng của hai bánh răng tiếp xúc và ăn khớp ở phía ngoài.
• Bộ truyền ăn khớp trong: Răng của bánh răng nhỏ ăn khớp bên trong bánh răng lớn.

2.3. Dựa vào hình dạng của bánh răng:

• Bộ truyền trụ: Bánh răng có dạng hình trụ, dùng để truyền động trong các trục song song.
• Bộ truyền nón: Bánh răng có dạng hình nón, thường dùng để truyền động trong các trục giao nhau.

2.4. Dựa vào cách bố trí của răng trên bánh răng:

• Bộ truyền răng thẳng: Các răng cắt thẳng theo đường sinh của bánh răng.
• Bộ truyền răng nghiêng: Các răng cắt nghiêng, giúp truyền động êm hơn.
• Bộ truyền chữ V: Các răng có dạng chữ V, tăng khả năng chịu tải.
• Bộ truyền răng cong: Các răng có dạng cong, phù hợp cho truyền động với tải trọng cao và tốc độ cao.

2.5. Dựa vào biên dạng răng:

• Bộ truyền thân khai: Răng có biên dạng thân khai, phổ biến và dễ gia công.
• Bộ truyền Xicloit: Răng có biên dạng Xicloit, dùng trong các ứng dụng đặc biệt.
• Bộ truyền Novicov: Răng có biên dạng Novicov, ít phổ biến hơn nhưng có khả năng chịu tải cao.

3. Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền bánh răng

3.1. Ưu điểm:

• Cấu tạo đơn giản, dễ dàng lắp đặt và bảo dưỡng.
• Hiệu suất truyền động cao, ít hao hụt năng lượng.
• Chịu được tải trọng lớn, mô-men xoắn cao.
• Kích thước đa dạng, phù hợp với nhiều ứng dụng.
• Hoạt động êm ái, ít tiếng ồn.

3.2. Nhược điểm:

• Kích thước cồng kềnh, nặng nề.
• Gây tiếng ồn khi hoạt động ở tốc độ cao.
• Dễ bị mài mòn, hư hỏng nếu không được bảo dưỡng định kỳ.

3.3. Phạm vi sử dụng:

Trong quá trình vận hành máy móc và thiết bị, bộ truyền động đóng vai trò quan trọng trong việc truyền tải chuyển động. Chúng được ứng dụng rộng rãi trong các ngành sản xuất, đặc biệt là ngành cơ khí và chế tạo máy móc. 

Tùy theo cấu tạo và yêu cầu cụ thể của từng loại máy, ta sẽ lựa chọn bộ truyền động phù hợp. Trong số các loại bộ truyền, bộ truyền thân khai được sử dụng phổ biến nhất.

4. Thông số hình học của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng

Các thông số hình học quan trọng của bộ truyền bánh răng trụ răng thẳng bao gồm:

• Số răng (Z): Số lượng răng trên mỗi bánh răng. Số răng càng lớn, tỷ số truyền càng lớn và tốc độ quay của bánh bị dẫn càng chậm.
• Đường kính vòng chia (d): Đường kính của vòng tròn giả định trên đó các răng được đặt. Đường kính vòng chia càng lớn, tải trọng mà bộ truyền bánh răng có thể chịu được càng lớn.
• Bước răng (p): Khoảng cách giữa hai răng liên tiếp trên đường chia. Bước răng càng lớn, độ bền của bánh răng càng cao.
• Độ cao răng (h): Chiều cao của răng tính từ vòng chân răng đến đỉnh răng. Độ cao răng càng lớn, mô-men xoắn mà bánh răng có thể truyền được càng lớn.
• Góc nghiêng răng (α): Góc giữa mặt phẳng răng và phương vuông góc với trục bánh răng. Góc nghiêng răng càng lớn, độ ồn của bộ truyền bánh răng càng nhỏ.
• Độ hở răng (δ): Khoảng cách giữa hai răng khi chúng không ăn khớp hoàn toàn. Độ hở răng cần thiết để bôi trơn bánh răng và đảm bảo hoạt động trơn tru.

5. 7 bước thiết kế bộ truyền bánh răng

Quy trình thiết kế bộ truyền bánh răng gồm 7 bước chính:

5.1. Xác định yêu cầu thiết kế:

• Xác định tốc độ quay, mô-men xoắn, tải trọng và các yêu cầu khác của bộ truyền bánh răng.
• Lựa chọn loại bánh răng phù hợp với yêu cầu thiết kế.

5.2. Tính toán các thông số hình học:

• Tính toán số răng, đường kính vòng chia, bước răng, độ cao răng, góc nghiêng răng và độ hở răng của bánh răng.
• Sử dụng các công thức hoặc phần mềm chuyên dụng để tính toán các thông số này.

5.3. Thiết kế chi tiết bánh răng:

• Thiết kế chi tiết các bộ phận của bánh răng như thân răng, chân răng, đỉnh răng, rãnh then, lỗ bu lông, …
• Sử dụng bản vẽ kỹ thuật để thiết kế các bộ phận này.

5.4. Lựa chọn vật liệu:

• Lựa chọn vật liệu phù hợp cho bánh răng dựa trên các yếu tố như tải trọng, tốc độ quay, môi trường làm việc, …
• Các vật liệu thường được sử dụng cho bánh răng bao gồm thép, gang, đồng, nhựa, …

5.5. Tính toán độ bền và độ cứng của bánh răng:

• Tính toán độ bền và độ cứng của bánh răng để đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả.
• Sử dụng các công thức hoặc phần mềm chuyên dụng để tính toán độ bền và độ cứng.

5.6. Kiểm tra thiết kế:

• Kiểm tra xem thiết kế có đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật hay không.
• Sử dụng phần mềm mô phỏng để kiểm tra hoạt động của bộ truyền bánh răng.
• Chỉnh sửa thiết kế nếu cần thiết.

5.7. Gia công và lắp ráp:

• Gia công các bộ phận của bánh răng theo bản vẽ thiết kế.
• Kiểm tra chất lượng gia công.
• Lắp ráp các bộ phận của bộ truyền bánh răng.

6. Ứng dụng của bộ truyền bánh răng

Bộ truyền bánh răng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

• Ngành ô tô: Hệ thống truyền động, hộp số, trục cam.
• Máy móc công nghiệp: Hệ thống băng tải, máy ép, máy gia công.
• Thiết bị y tế: Máy quét MRI, máy cắt laser, các thiết bị phẫu thuật.
• Ngành hàng không: Hệ thống điều khiển bay, động cơ máy bay.
• Ngành năng lượng: Hệ thống truyền động trong các tuabin gió, máy phát điện.

7. Kết luận

Bộ truyền bánh răng là một cơ cấu cơ học quan trọng với nhiều ứng dụng trong thực tế. Việc thiết kế và sử dụng bộ truyền bánh răng hợp lý sẽ giúp nâng cao hiệu quả hoạt động của máy móc, thiết bị, tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí sản xuất. Hy vọng bài viết trên đã giúp quý doanh nghiệp có thêm thông tin về bộ truyền bánh răng là gì, cũng như cách phân loại, quy trình và ứng dụng của bộ truyền bánh răng hiện nay. 

Để hỗ trợ doanh nghiệp cập nhật những xu hướng mới trong ngành sản xuất và công nghiệp hỗ trợ, RX Tradex tổ chức một loạt triển lãm quốc tế uy tín trong năm nay. Các triển lãm như  NEPCON Vietnam, METALEX Vietnam,  Vietnam Manufacturing Expo, Waste and Recycling Vietnam sẽ mang đến cơ hội quý báu cho doanh nghiệp khám phá các giải pháp công nghệ tiên tiến, cũng như gặp gỡ đối tác tiềm năng để mở rộng mạng lưới kinh doanh của mình.